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《新疆大学》 2005年
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RS和GIS支持下的策勒绿洲植被NPP与Biomass估测研究

刘玉安  
【摘要】：随着RS,GIS 和计算机技术的快速发展,利用遥感数据进行植被NPP 和生物量的研究渐趋成熟,成为研究的主导方向。用遥感模型进行估测,不仅实现了植被NPP 和生物量大范围快速监测,而且,可以正确评价植物群落在自然条件下的生产能力,以便为有关部门制定宏观调控政策及应急性政策提供科学依据。 本文以NPP 及Biomass 遥感估测与分析为研究内容,以地学和生态学知识为基础,利用RS,GIS 技术手段,综合遥感光谱数据、统计数据、定位点的实测数据等多源信息,借助NPP 光能利用率模型和Biomass 遥感统计模型,计算出5、7 月份的NPP 和Biomass。其最终目的是完成策勒绿洲植被生产力的定量化、评估以及监测。在此研究工作中,本文主要做了如下的工作: 其一,研究区植被反射光谱数据的测定及光谱数据库的完善与补充。对植被光谱数据的测定是本文的前期基础工作。 其二是荒漠绿洲的界定。本文以植被NPP 值2.7912 为阈值划分荒漠和绿洲,≥2.7912值的区域归并为绿洲,2.7912 值的区域归并为荒漠。 其三,NPP 与Biomass 的计算。5、7 月份NPP 总量分别为:4.7865×109g/d 和8.7263×10~9g/d;5、7 月份Biomass 总量分别为:2.0865×10~11g 和2.2908×10~11g。 其四,策勒绿洲五类生态景观的NPP 和Biomass 值依次增大即:荒漠和水体低覆盖草地中覆盖草地高覆盖草地农田。 其五,NPP 和Biomass 时空变化分析。NPP 与Biomass 在空间分布上总体存在着随生态景观的差异而变化的纬向和经向变化规律,也即随植被的覆盖度的变化而变化。在时间分布上总体存在着平均值随植被活性的增强而增大的空间变化规律和同一地区随着时间的推移表现为先增加后降低的整体趋势。 利用植被指数进行NPP 与Biomass 的估测和动态监测,国内外已有大量实例,技术手段和理论研究相对都比较成熟,而利用空间分辨率较高的ASTER 数据对极端干旱区策勒绿洲植被生产力的估测尚属较早的应用。从某种意义上,本文是在进行一种新的尝试,技术和理论上还存在着一定的问题。 首先,是在模型应用中存在的尺度转换问题。如何解决由于尺度转换引起的误差问题成为该模型应用的一个问题。 其次,利用遥感技术进行模型的地面参数反演,其本质上就是一个病态的反演问题,因而其反演的地面参数精度不高。
【关键词】：NPP Biomass NPP 遥感模型 遥感估测 光能利用率模型 植被指数
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：Q948.1
【目录】：
  • 第一章 概述6-18
  • 1.1 NPP 及Biomass 研究综述6-16
  • 1.1.1 NPP、Biomass 及相关概念6-8
  • 1.1.2 研究回顾8-16
  • 1.1.2.1 NPP 模型概述8-11
  • 1.1.2.2 Biomass 模型概述11-16
  • 1.2 研究的目的和意义16
  • 1.2.1 研究目的16
  • 1.2.2 研究意义16
  • 1.3 论文的总体框架16-18
  • 1.3.1 主要内容和构想16-17
  • 1.3.2 论文组织17-18
  • 第二章 研究区概况及数据处理18-27
  • 2.1 研究区概况18-19
  • 2.1.1 植被情况18-19
  • 2.1.2 气候19
  • 2.2 数据的选择、分析与评价19-22
  • 2.2.1 遥感数据的选择与收集20-21
  • 2.2.2 非遥感数据的收集21-22
  • 2.3 遥感数据的预处理22-23
  • 2.3.1 辐射校正22-23
  • 2.3.2 几何校正23
  • 2.4 研究中地物反射光谱曲线的获取23-27
  • 2.4.1 CI700 便携式野外光谱仪的性能指标和精度24
  • 2.4.2 野外光谱测量24-27
  • 第三章 图像噪声分析与处理27-32
  • 3.1 噪声分析27-28
  • 3.1.1 噪声及由干旱区植被光谱曲线发现的噪声问题27-28
  • 3.1.2 基于傅立叶变换的噪声分析28
  • 3.2 噪声去除28-32
  • 3.2.1 噪声去除的过程28-29
  • 3.2.2 噪声去除效果的分析和评价29-32
  • 第四章 NPP和Biomass 的遥感估测32-51
  • 4.1 植被遥感32-33
  • 4.2 植被指数33-37
  • 4.2.1 植被指数概念33
  • 4.2.2 植被指数研究进展33-37
  • 4.3 NPP、Biomass 模型构建37-47
  • 4.3.1 NPP 光能利用率模型38-40
  • 4.3.2 参数提取和反演40-47
  • 4.3.3 Biomass 遥感统计模型47
  • 4.4 NPP 及Biomass 遥感估测47-51
  • 4.4.1 NPP 与Biomass 估测流程图47-48
  • 4.3.2 NPP 与Biomass 遥感估测48-51
  • 第五章 NPP 及Biomass 的时空变化分析51-62
  • 5.1 基本状况分析51-54
  • 5.2 空间变化分析54-58
  • 5.2.1 剖面线的选择54-55
  • 5.2.2 纬向变化规律55-57
  • 5.2.3 经向变化规律57-58
  • 5.3 时间变化分析58-60
  • 5.3.1 NPP 时间变化分析58-59
  • 5.3.2 Biomass 时间变化分析59-60
  • 5.4 时空变化形成原因分析60-62
  • 第六章结论与展望62-65
  • 6.1 论文总结62-63
  • 6.2 研究展望63-65
  • 参考文献65-68
  • 致谢68

【引证文献】
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