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祁连山狼毒盖度地面测量与卫星遥感估算

钱金波  
【摘要】: 狼毒的滋生蔓延严重破坏草地生境,制约草地畜牧业的发展。目前国内有关狼毒分布及其危害程度的调查仅局限于描述有狼毒出现的草场的面积,对狼毒盖度的研究较少,而这一指标更能反映草场的退化程度,对狼毒的化学防治也更具指导意义。狼毒盖度的测量可分为地表实测和遥感测量两类。本文采用数码相机拍照法地表实测了狼毒盖度,有效克服了传统目视估测方法误差较大等问题。选用TM数据从较大尺度上对狼毒盖度进行了研究。主要开展了以下工作: 1.光谱特征分析。分析了狼毒顶叶和主要牧草针茅的光谱,从可见光到近红外波段,狼毒顶叶光谱反射率要高于针茅光谱反射率。随着狼毒盖度的增加,光谱反射率有增高的趋势。计算了不同盖度狼毒光谱反射率的一阶导数。“红边”位置出现在720nm左右,红边处的斜率峰值总体随盖度的增加而增大。对各个波段不同狼毒盖度及其光谱反射率进行了相关分析,结果显示不同狼毒盖度与其光谱反射率相关性显著。相关系数最大位置处的不同狼毒盖度及其光谱反射率具有很好的线性关系。 2.基于数码照片的狼毒盖度提取。选择过绿特征区分绿色植被和非绿色植被。结合亮度特征和面积阈值从非绿色植被中自动提取出狼毒花,取得了令人满意的效果。提出一种基于行程标记的孔洞填充算法对狼毒花中的孔洞进行了填充。该算法极易编程实现,而且处理速度很快。对狼毒茎叶和牧草之间,不宜采用过绿特征进行区分;在HLS色彩空间下,跟据色调特征自动提取狼毒茎叶效果一般:在对狼毒花面积和茎叶面积进行回归分析后发现,二者表现出了很好的线性关系。针对每个样方数字化了至少20张照片,建立了狼毒花面积和茎叶面积之间的函数关系,利用自动提取出的狼毒花的面积计算得到茎叶面积,进而得到样方狼毒总盖度。 通过本章研究,我们同时得出:采用数码相机拍照法可以比较快速准确地获戎脖坏母嵌刃畔?但是当地物类型为多种植被混合时,从数码照片中提取其中某一种植被的盖度信息比较困难。只有当该植被表现出某种与其他植被明显不同的特征时,采用拍照法提取其盖度才可行。 3.TM狼毒盖度估算。对地面实测的各个样方的盖度与其在TM影像相应位置的前四个波段的地表反射率进行了相关分析,之间的相关性极差,说明TM影像不适用于狼毒盖度的估算。对7月7号和7月23号两景TM影像进行了NDVI差值分析,结果显示NDVI差值无法用于评价狼毒的治理效果。


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