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应用MODIS数据对荒漠草原生物量监测的研究

何涛  
【摘要】:温性荒漠草原主要分布于气候干旱的草原区,其面积大、分布广,在我国草地畜牧业经济中占有非常重要的地位。经过千百年的自然选择,成为许多性状稳定、品种优良、珍稀、特有动植物的家园,同时在北方人民生活及草地生态系统中发挥着重要的作用。为快速监测荒漠草原植被长势,估测地上生物量,为草畜平衡动态监测提供依据,本文以草原科学、环境科学为基础,选择新一代卫星遥感数据MODIS(中等分辨率成像光谱仪),结合地面调查数据,以“3S”(遥感、地理信息系统、全球定位系统)技术、数理统计分析等综合研究为手段,将温性荒漠草原的三个亚类,即平原、丘陵荒漠草原亚类,沙地荒漠草原亚类,山地荒漠草原亚类作为典型区进行研究,分别建立地面生物量监测模型。 平原、丘陵荒漠草原亚类和沙地荒漠草原亚类研究区位于内蒙古中两部地区,山地荒漠草原亚类研究区位于新疆境内的山地。首先,本研究对覆盖研究区域的MODIS遥感影像进行了处理,包括MODIS数据的bow-tie(蝴蝶结)纠正,几何校正;其次,结合前人研究成果,选择归一化差值植被指数(NDVI)、土壤调节植被指数(SAVI)、修正的土壤调节植被指数(MSAVI)、比值植被指数(RVI)作为本研究应用的植被指数;将本文选择的多景MODIS影像经过投影变换并计算出植被指数文件,逐日比较植被指数并进行多时相合成,制作出植被指数多时相合成图;按照地面实测点的经纬度提取此点的植被指数值。 将不同的植被指数值与地面实测生物量进行相关性分析确定他们是否具有相关性;采用不同曲线类型对荒漠草原三个亚类分别建立基于植被指数的草地生物量估测模型,选取以SAVI为自变量的具有最高拟合度的二次方程形式的回归方程作为最佳模型;平原、丘陵荒漠草原亚类,沙地荒漠草原亚类,山地荒漠草原亚类的回归监测模型的拟合度分别达到0.627、0.757、0.764;对模型进行精度验证,平原、丘陵亚类,沙地亚类,山地亚类荒漠草原的模型精度均分把达到75.93%、68.57%和72.38%,对于大面积荒漠草原的调查,三种模型基本达到宏观监测的要求。 建立基于平原、丘陵荒漠草原亚类,沙地荒漠草原亚类,山地荒漠草原亚类研究区域的MODIS-SAVI图像的产量图,并按照产量高低对图像进行密度分割划分等级,发现研究区域内的草地产量高低分布与研究区降水变化的分布规律基本一致。


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