川西米亚罗自然保护区森林地上碳储量遥感估算

研究米亚罗自然保护区的森林地上碳储量,有利于掌握高山峡谷区森林植被碳储量的分布特点,对区域森林资源的有效科学管理和维护森林生态环境具有重要意义。通过对保护区内的7个主要树种分别构建模型来初步估测森林地上碳储量,利用实地调查的样地数据与同期Landsat 8遥感卫星影像,得到波段信息、植被指数、主成分分析、纹理特征、地形因子、植被生长六大类共80个因子,用以构建乔木层不同树种地上碳储量的多元线性逐步回归模型,而灌木层的碳储量则由生物量密度法估算得出。研究结果表明:①模型预测值与实测值相关系数在0.675—0.775之间,精度较高,预测结果可靠;②米亚罗自然保护区森林地上碳储量为5.861 Tg,其中乔木层5.632 Tg,灌木层0.229 Tg。云冷杉林是研究区分布最广的林分类型,其碳储量为5.098 Tg,占森林地上碳储量总量的86.98%,在维持区域碳平衡方面发挥着重要作用。③研究区森林平均碳密度为53.138 t/hm~2,其中冷杉的碳密度最高,达到74.467 t/hm~2。④区域内森林地上碳储量以杂谷脑河流域及支流为中心,以一定缓冲距离呈树枝状发散分布,海拔3000—4000 m区域的森林植被碳储量最大,且阴坡的碳储量明显高于阳坡。     

福州市森林碳储量定量估算及其对土地利用变化的响应

基于RS与GIS技术,以遥感影像数据、土地利用数据、森林资源二类调查数据为主要数据源,采用逐步回归法建立森林蓄积量定量估测模型。根据"蓄积量-生物量-碳储量"推算方法,对福州市森林植被碳储量和碳密度进行估算。建立福州市土地利用转移矩阵,分析2000—2010年土地利用变化影响下的福州市森林碳储量变化特征。结果表明:(1)根据不同的森林类型,即常绿阔叶林、常绿针叶林、针阔混交林分别建立的多元线性回归模型修正决定系数分别为0.599、0.679、0.694,通过模型适用性检验和精度验证。(2)2000年、2010年福州市森林植被碳储量总量分别为12.499Tg、12.642Tg,植被碳密度分别为18.694、18.708 t/hm~2,森林植被碳储量增加了1.430×10~5t。(3)福州市闽清县、永泰县、闽侯县的森林植被碳密度常年保持较高水平,并呈现出增长趋势;罗源县、长乐市、连江县森林植被碳密度较低,并呈现下降趋势。(4)2000—2010年,灌木和耕地是主要土地利用类型转出者,森林和建设用地是主要土地利用类型转入者。森林主要由灌木和耕地转化,主要向建设用地、耕地进行转化。由于土地利用变化,10年间福州市总碳储量减少了1.711×10~4t,其中土壤碳储量减少2.230×10~3t,植被碳储量减少1.489×10~4t。     

联合星载ICESat-GLAS波形与多光谱Landsat-TM影像的森林郁闭度估测

森林郁闭度的空间分布是评价森林生产力和分解率的一个重要指标.本研究以吉林汪清林区为研究区,分别利用星载激光雷达ICESat-GLAS波形数据和多光谱遥感Landsat-TM影像对该区的森林郁闭度进行估测,然后采用多元线性回归和BP神经网络两种方法对GLAS数据和TM数据进行联合,共同估测了森林郁闭度.结果表明:单一遥感数据估测森林郁闭度时,GLAS数据的模型决定系数为0.762,TM数据的模型决定系数为0.598.将GLAS数据和TM数据联合后估测森林郁闭度时,多元线性回归模型的复决定系数为0.841,BP神经网络模型的仿真精度为0.851.表明ICESat-GLAS数据与Landsat-TM影像联合能够发挥多源遥感数据的优势,提高森林郁闭度的估测精度,并为后续的空间区域内森林郁闭度的连续制图提供可靠的方法.     

1990—2015年湖北省林地遥感制图与时空变化分析

林地作为一种重要森林生态资源, 在区域发展和生态环境保护中发挥了重要的基础性作用。研究基于湖北省1990—2015年(1990、1995、2000、2005、2010和2015年)6期土地利用遥感基础调查数据、DEM和气象(气温和降水)数据, 借助变化率分析方法和GIS空间分析法, 完成了研究区林地遥感制图分析, 并对研究区近25年间林地时空变化特征及驱动因素进行深入探讨。研究表明：近25年间湖北省林地面积总体呈现出先上升后下降的趋势, 其中1990—1995年林地面积增加显著, 增加幅度为641.14 km2; 2000—2005年林地面减少显著, 减少762.96 km2; 1990—2015年林地类型主要以有林地、灌木林地和其他林地为主, 三者占林地总面积的95%以上; 研究区林地在空间上分布较不均匀, 鄂西北、西南为林地的主要集中分布区, 而在江汉平原、武汉市、荆州市及江门市分布较少, 整体呈零星状分布; 林地变化活跃区集中在高程500—1000 m、坡度5—15 °、气温17—18 ℃、降水1000—1200 mm的区域。在驱动因素上, 自然地理要素的垂直地带性规律影响和制约林地的空间分布态势, 而国家政策方针、经济因素和人类活动等因素成为影响林地分布的短期驱动因素。本研究能为湖北省林地制图、生态环境保护和综合评价提供科学依据和理论参考。     

陇中黄土丘陵区乡镇尺度林地转型时空分异:生态建设工程的效用

基于GIS技术及定西市安定区1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期Landsat遥感影像解译数据,开展乡镇尺度的林地转型来源、幅度、速度和转型时空分异特征研究,并探讨林地变化形式。结果表明:1995—2015年,林地转型数量处于增加态势,草地和耕地是主要来源; 1995—2015年林地转型幅度和转型速度均呈先减后增趋势;整个研究时段内,林地转型空间分布有所差异,乡镇林地面积转型各不相同;林地转型变化随着坡度增加而不同,林地净转换量和转型幅度均先升后降,而转型速度与其相反,林地转型主要发生在坡度15°以上区域。     

基于TM影像、森林资源清查数据和人工神经网络的森林碳空间分布模拟

森林是陆地生态系统中最大的碳库,在全球碳平衡和减缓全球气候变化方面发挥着不可替代的作用。当前主要利用森林资源清查数据和优势树种材积源-生物量的关系进行碳储量估算,在此基础上有效结合遥感影像数据将会更好的满足相关部门对国家和区域森林碳储量计算的需求。利用临安市2004年森林资源清查的930个样地数据和同年度Landsat TM影像数据,提取6个波段灰度值以及与碳储量相关性相对较大的3个波段组合,结合人工神经网络对研究区森林碳储量及其分布进行有效模拟。结果显示,用误差反向传播算法训练神经网络较好的重建了森林碳密度空间分布和变化,森林碳地上部分模拟结果与样地实测值之间的一致性好,全区域模拟结果森林碳平均值为0.98Mg(10.89Mg/hm²),总体森林碳密度模拟结果低于样地平均值约13%,进一步验证了人工神经网络在对大范围森林碳估算与模拟上具有较好的效果,为区域森林碳储量的估测研究提供有效的方法支持。     

基于QuickBird影像的城市森林碳储量遥感估测

城市森林是增加城市碳吸收的积极因素之一,为全球碳循环作出了重要贡献.本文基于Quickbird高分辨率遥感影像,以浙江省义乌市环城路以内区域为研究区,将市区的森林分为公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林4种类型.以实地样地调查碳储量为因变量,利用逐步线性回归的分析方法从遥感影像中的波段灰度值、植被指数、纹理信息等50个因子中选取自变量因子,最终建立不同森林类型的遥感碳储量估算模型.结果表明： 研究区4种森林类型的模型精度都在70%左右.公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林的碳储量分别为3623.80、5245.78、5284.84、5343.65 t.该区域碳密度主要集中在25～35 t·hm^-2.在今后的城市森林规划中,可通过提高绿化率以及乔木与低矮灌木的套种来进一步加强城市森林碳吸收的功能.
     

基于基准样地法和国产高分数据的湖南省森林植被碳储量估测

为推广国产高分数据在大尺度范围碳储量估测计量的应用,采用覆盖湖南省的206景高分辨率遥感影像,将估测的最小单元固定为由多个像元组合成的面积为0.06 hm²的正方格,通过解译标志的建立和提纯,在森林信息提取上,利用基于像元法和面向对象分类法进行比较;在乔木林碳储量估测上,利用稳健估计、偏最小二乘法和基准样地法(k-NN)估计进行比较,最后实现了对湖南省森林的碳储量估测,并生成了全省的碳密度等级分布图.结果表明: 基于样地自动提取的解译标志在经过提纯后,能进一步增加乔木林提取精度;对于大尺度范围森林植被碳储量估测,无论是在森林信息提取还是乔木林碳储量建模方面,k-NN算法都体现了较大优势,是最佳估测方法;206景影像的平均分类总精度为76.8%,平均均方根误差为8.95 t·hm^-2,平均相对均方根误差为19.1%,湖南省碳储量总量为22.28 Mt.本研究结果为省级及国家级尺度的森林植被碳储量估测计量与监测提供了有效参考.     

黄龙山森林植被地上碳储量时空变化及驱动力

快速准确地估计植被地上碳储量及其动态变化,对评估森林固碳能力具有重要意义。以陕西省黄龙林区森林为研究对象,基于样地实测和卫星遥感数据,建立黄龙山林区植被地上碳储量模型,实现研究区2000-2021年长时间序列的森林植被地上碳储量的反演及时空分异研究。结果表明：（1）黄龙山森林植被地上碳储量平均值总体呈波动上升趋势,碳储量高于全省平均水平。（2）研究区东部、南部、中部及西北部是植被地上碳储量高值分布地区,且呈增加趋势;而东北部、西部和西南部植被地上碳储量较低,且呈减少趋势,研究区22年间森林植被地上部分固碳量增加,生产力提升。（3）年均温、年蒸散发量、年降水量和海拔是2000-2021年影响研究区森林植被地上碳储量空间分异主要因素;任意两个因子间的交互作用对黄龙山森林地上碳储量影响都大于单个因子,表明黄龙山森林植被地上碳储量在不同时间的空间分布受多种因素共同作用。年降水量对其空间分布影响逐渐减小,森林稳定性提高。研究在信息有限的基础上提出了快速估算地区植被地上碳储量的方法,了解了地区森林植被地上碳储量时空分异情况及其驱动因素,为掌握地区植被地上碳储量信息、评估森林固碳能力提供了重要依据。     

亚热带地区马尾松林碳储量的遥感估算——以长汀河田盆地为例

全球气候的变化已使得人类日益关注森林生态系统的碳储量变化.以福建省长汀县河田盆地为例,开展马尾松林碳储量估算模型的研究.通过2010年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同年的ALOS遥感影像对应样地的植被光谱信息进行比较.通过研究5种遥感植被指数与马尾松林碳储量之间的相关关系,从中选取了基于归一化植被指数(NDVI)的研究区最佳马尾松林碳储量反演模型.精度分析表明,该模型平均相对误差为-1.95％,均方根误差为3.01 t/hm2,因此可以有效地用于反演研究区的马尾松林碳储量.利用该模型反演出河田盆地2010年马尾松林的总碳储量为114.58×104 t,碳密度为34.92 t./hm2.     

南方红壤典型水土流失区马尾松林地上林木碳储量的遥感监测——以长汀县河田镇为例

森林碳储量动态变化对揭示区域水土流失治理成效具有重要指示意义。以长汀县河田镇为例,2017年随机设置34个马尾松林样本作为建模集,分别与同期Landsat影像的原始波段、植被指数及主成分因子进行回归分析,构建马尾松（（Pinus massoniana））林地上林木碳储量的最佳反演模型,基于伪不变特征原理的线性归一化法实现该模型在2003、2010年影像上的适用性校正转换,实现研究区2003、2010、2017年马尾松林地上林木碳储量的反演及时空分异特征的研究。结果表明：研究区2017年马尾松林地上林木碳储量最佳遥感反演模型是以绿色植被指数（GNDVI）为自变量构建的指数模型：C₂₀₁₇=0.006e^{14.357GNDVI₂₀₁₇},该模型拟合的决定系数为0.57,平均相对精度为82.19%;2003年、2010年马尾松林地上林木碳储量遥感估测模型为：C₂₀₀₃=0.006e^{（16.4086GNDVI₂₀₀₃+1.1428）}、C₂₀₁₀=0.006e^{（15.1677GNDVI₂₀₁₀+1.5821）},两期校正模型的决定系数均在0.85以上;2003、2010及2017年碳储量分别为8.24 t/hm²、11.34t/hm²、16.14 t/hm²,整体呈上升趋势;地上林木碳储量随海拔、坡度的升高而增加,向阳坡地上林木碳储量高于背阴坡;碳储量增长率随海拔、坡度的升高而降低,背阴坡碳储量增长率高于向阳坡。     

上海城市森林叶生物量遥感监测

区域尺度城市森林叶生物量的估测对了解植物长势、碳同化过程和森林生态系统具有显著作用。本研究基于2011年6月—2012年6月样地实测叶生物量数据以及同期遥感信息,采用回归分析与空间分析相结合的方法,估测了上海城市森林叶生物量的空间分布,探讨了区域尺度森林叶生物量的遥感估测方法。结果表明:(1)上海城市森林叶生物量密度总体呈现出中心城区(静安区、黄浦区等)高,郊区县(松江区、金山区等)低的空间分布特征,其生物量密度分别介于4~10和1~6 t·hm-2。(2)研究区森林叶的平均生物量密度和生物量总量分别为2.55 t·hm-2和300.81×103t,郊区县与中心城区森林叶生物量分别占总量的94.16%和5.84%。在所有区县中,以林地面积最大的崇明县和浦东新区具有最高的森林叶生物量值,两者总量达到研究区总量的34.82%;以林地面积最小的静安区为最低,仅占总量的0.1%。(3)通过残差计算并引入空间分析的森林叶生物量遥感估算方法,其标准误差RMSE、平均绝对误差MAE、平均相对误差MRE较回归模型分别降低了58.46%、48.76%和48.71%,较空间插值的结果分别降低了47.74%、38%和49.24%。结合空间分析和回归分析的城市森林叶生物量研究方法为快速、便捷、客观、高效的区域生物量遥感监测提供了可能。     

基于带宽优选地理加权回归模型的深圳市植被碳储量反演

植被碳储量估测是自然资源监测的重要内容,遥感技术结合地面样地进行反演可以获得区域范围内植被碳储量的空间连续分布,弥补了传统人工抽样调查估测的不足。然而,现有的参数和非参数遥感估测模型大多忽略了样地数据的变异与空间自相关关系。研究以Landsat 8 OLI影像为数据源提取遥感变量,结合植被碳储量实测调查数据,利用最小信息准则(AICc)、最大空间自相关距离(MSAD)和交叉验证(CV)分别确定最优带宽,组合Gaussian、Bi-square和Exponential核函数构建地理加权回归(GWR)模型估算深圳市植被碳储量,并与多元线性回归(MLR)进行比较,选择最优模型绘制深圳市植被碳储量空间分布图。研究结果表明,GWR模型整体精度优于MLR模型,GWR模型的决定系数(R~2)均高于MLR模型,且均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)显著降低。带宽和核函数的选择对GWR模型估测结果产生了显著影响。以CV确定带宽、Exponential为核函数组合构建的GWR模型效果最佳,其R~2为0.697,RMSE为10.437 Mg C/hm~2,相比其它模型精度上升了13.87%—32....     

基于局域统计量的黑龙江省多尺度森林碳储量空间分布变化

基于黑龙江省一类样地和生态公益林监测样地(共4163块)数据,应用局域Moran I及局域统计量(局域均值及局域标准差)检验4个尺度(25、50、100和150 km)下黑龙江省森林碳储量的空间分布模式、空间变异和空间相关性,并研究了2005和2010年森林碳储量的变化.结果表明: 黑龙江省森林碳储量空间分布存在显著空间正相关,森林碳储量均为相似的变化,而且都不是空间随机发生的;研究区森林碳储量受周围环境因子影响,空间分布存在异质性,且变异较大.2005—2010年,年均森林碳储量空间分布变化存在较大差异,呈增长趋势.局域统计量是描述森林碳储量随着空间和时间变化的有效方法,可以通过ArcGIS使结果可视化.     

2000—2015年安徽省林地遥感制图与时空变化分析

林地作为一种重要的自然资源和生态因子在区域发展和环境保护中发挥了重要保障作用,及时获取空间分布特征和变化信息对林地资源保护和开发具有重要的意义。在2000—2015年安徽省林业遥感调查数据的基础上,完成了安徽省2000、2005、2010、2015年4期林地遥感制图和时空分析,并从时间序列和空间尺度上探讨了2000年以来安徽省林地资源的分布特征、时空动态及其主要驱动力要素。结果表明:在时间上,近15年来安徽省林地面积总体上呈下降趋势。在空间上,安徽省林地地区分布不均,空间分布差异性较大,集中分布在皖南地区,沿江丘陵和淮北平原林地比重较少。林地变化活跃区集中在年均气温15—18℃,降水量1000—2000mm,坡度小于15°、高程低于500m的地方。在变化原因上,自然因素影响了安徽林地的总体空间分布特征,但是短期内政策调控、经济发展是林地时空变化的主要驱动因子。     

南亚热带常绿阔叶林地上碳储量空间分布特征及其影响因素

旨在探讨南亚热带常绿阔叶林地上碳储量空间分布特征及其影响因素,为了解该区域森林的碳汇功能提供理论依据。通过对鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 hm²固定森林样地调查数据,采用一元线性回归分析和主成分分析方法,划分优势种和非优势种,研究地上碳储量的空间分布和生物/非生物因素的影响,获取了以下结果:(1)优势种对鼎湖山南亚热带常绿阔叶林地上碳储量贡献更大(1533.85 Mg,74.72%),尤其是大径级物种(1389.68 Mg,67.69%)。优势种地上碳储量(CV=0.635)的空间分布较非优势种(CV=0.690)更加均匀。(2)物种多样性与优势种和总体地上碳储量负相关,而与非优势种正相关。(3)群落总体、优势种和非优势种的地上碳储量均与结构多样性显著正相关。然而,结构多样性对非优势种地上碳储量的影响程度高于优势种。(4)群落中的土壤营养度、凹凸度与地上碳储量正相关。综上所述,通过提升非优势种的物种多样性可以增加鼎湖山南亚热带常绿阔叶林地上碳储量。此外,改善土壤营养条件也有助于提升南亚热带森林的碳汇功能。     

基于地理加权回归克里格模型的帽儿山地区森林碳储量空间分布

森林碳储量对于全球气候变化具有重要影响,以往的模型估算未考虑到模型残差的空间相关性和碳储量数据的非平稳性,影响模型的预测精度.本研究基于东北林业大学帽儿山实验林场的ETM+遥感影像数据和193块固定样地,利用地理加权克里格回归(GWRK)建立森林碳储量与遥感和地形因子的回归模型,同时对比最小二乘模型(OLS)、地理加权回归模型(GWR)的预测精度.结果表明: 对于帽儿山地区的森林碳储量估算,GWRK的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)低于OLS模型和GWR模型,GWRK模型的平均误差(ME)低于GWR模型,与OLS模型相近.GWRK模型的预测精度为83.2%,较OLS模型(73.7%)和GWR模型(77.3%)分别提高6%和10%,拟合精度明显提高,说明GWRK模型是森林碳储量估算的有效方法.利用GWRK模型预测的研究区森林碳储量平均值为70.31 t·hm^-2,在海拔较高的地区,森林碳储量值相对较高,说明海拔对其有较大影响.     

1995-2018年石羊河流域下游荒漠化动态变化

以石羊河流域下游甘肃省民勤县为研究区,选取1995、2000、2005、2010、2015、2018年6期遥感影像作为数据源,利用RS和GIS理论和方法,基于归一化植被指数(NDVI)和地表反照率(Albedo)建立Albedo-NDVI特征空间,构建荒漠化差值指数,对民勤县荒漠化动态变化进行分析.结果 表明:石羊河流...     

三峡库区森林生产力和固碳能力估算

基于第六次、第七次和第八次三期森林资源清查数据,采用森林蓄积(生长量)扩展方法,估测三峡库区森林生产力和碳储量及碳密度变化,并利用2012 年三峡库区林地“一张图”更新调查数据,制作森林碳密度等级分布图。同时采用气候潜力模型估测潜在生产力,对比现实生产力,研究三峡库区森林生产力和固碳能力状况。结果表明:1)三峡库区森林总生物量1.33×108 t,总碳储量0.68×108 t,其中马尾松和栎类碳储量所占比例较大(分别为42.1%和12.1%),碳密度呈“东高西低”的分布格局, 平均为37.36 t⋅hm–2; 2)2002-2012 年, 三峡库区森林碳储量从2002 年的40.51 Tg C 增加到2012 年的68.88 Tg C, 年均净增长2.84 Tg C, 森林的碳汇作用显著, 尤其是在2007-2012 年间的碳汇作用最强。3)三峡库区森林潜在生产力应在13.52 - 21.77 t⋅hm–2⋅a–1 之间, 现在库区林分生产力介于2.85 - 6.19 t⋅hm–2⋅a–1, 平均为4.75t⋅hm–2⋅a–1,仅为潜在生产力的21.8%-35.1%。显然,三峡库区森林碳储总量以及森林生产力和固碳能力明显提高,只要进一步加强森林经营管理,加大保护力度, 提高森林生产能力和固碳能力仍然具有非常巨大的潜力。     

基于土地利用变化的粤港澳大湾区生态系统服务价值预测研究

基于粤港澳大湾区2000、2005、2010和2015四个时期的遥感影像, 通过马尔科夫链预测其2025年的土地利用结构, 评估该时期区域的生态系统服务价值及其变化特征, 揭示出区域城市化进展对生态系统服务价值的影响。结果表明: 2000-2015年间, 研究区内的林地、水域、耕地面积逐渐减少, 而城镇建设用地迅速增长的同时挤压了其他地类空间, 在时间序列2010-2015年更为明显, 说明此现象并未得到有效遏制。根据预测的结果, 2025年城镇建设用地达到11387.10 km2, 但生态系统服务价值整体减少755.98亿元。