基于多空间分辨率的长江流域植被物候变化及尺度敏感性研究

发布时间：2020-04-27 17:29

【摘要】：在全球变化的背景下,全球气候变化对环境的影响不断加剧。其中植被是气候和环境之间的连接器,植被物候的变化可以深刻反映气候要素的变化,是陆地生态系统对环境变化最直观的响应。此外,在遥感植被物候研究过程中,不同空间分辨率数据下植被表现出的物候特征及变化规律是不同的,因此进行植被物候的尺度敏感性研究具有十分重要的意义。文章使用250m、500m、1km和8km的NDVI数据和动态阈值法模拟,分别提取了 250m、500m、1km和8km四个空间分辨率下长江流域在2001-2016年植被的三个关键物候参数,即生长季始期、生长季末期以及生长季长度。同时,利用Landsat4-5TM数据,解译出马尾松、旱地以及落叶阔叶与常绿阔叶混交林三种代表植被类型及其分布信息。利用流域植被类型分布信息在模拟的物候参数栅格图上提取四个空间分辨率下的三种植被类型在近16年中的生长季始期、末期及生长季长度的物候信息。研究各空间分辨率下三种植被类型的物候特征及空间格局,在此基础上分析不同空间分辨率中上述三种植被类型在近16年的变化趋势特征。最后基于CA-Markov模型对植被物候趋势变化的尺度敏感性进行探究并对模拟结果进行精度评价。本文对长江流域生态环境研究具有一定的参考价值。主要研究结论如下:(1)植被物候特征研究。研究结果表明,在长江流域中的平原及周围海拔较低山地的马尾松、旱地、落叶阔叶与常绿阔叶混交林的生长季始期较早,在西部高寒山地及海拔较高的山区较晚。生长季末期在低矮的山地、平原较早,而在地形崎岖的丘陵、山地普遍较晚。生长季长度在海拔较低的山地丘陵及平原较短,在高海拔的山地普遍较长。(2)植被物候趋势变化研究。研究结果表明,生长季始期提前、生长季末期推迟以及生长季长度延长是三种植被类型在不同空间分辨率下表现出的主要变化趋势,集中出现在海拔较高的山地或地形崎岖的山岭中。(3)植被物候趋势变化尺度敏感性研究。研究结果表明,在250m、500m、1km的尺度范围内,3尾松、旱地以及落叶阔叶与常绿阔叶混交林的趋势变化特征随着空间分辨率的降低,CA-Markov模型模拟的精度也呈下降趋势,即随元胞尺度增大,模拟精度逐渐下降。并且不同植被类型在该模型中存在某个元胞尺度阈值,当大于这一阈值时,模拟精度显著下降。当元胞尺度增大至8km时,模拟精度的Kappa系数值增高,但与实际效果的差异较大,因此在研究中要注意元胞尺寸限值的存在。
【图文】：

遥感影像,植被类型,阈值法,解译

２００丨年至２０１６年逐年份的三项关键植被物候参数：生长季始期（ＳＯＳ）、生长季逡逑末期（ＥＯＳ）和生长季长度（Ｌ０Ｓ）。下图为利用Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ滤波进行数据重逡逑构和动态阈值法提取物候信息（图２．３．１邋）。逡逑逦ａｎｆｎ逡逑＼｛逦ｈ逦ｒ＇＼逦，逦ｉ逦４逦ｎ邋ｈ逦ｈ邋ｉ逦ｈ逦ｈ逡逑Ａ邋ｉ邋／Ｉ邋＼邋：邋Ｍ邋Ｉ邋ｊ邋ｌｌ邋Ｍ邋ｉ邋ＩＳ邋ｈ邋Ｉ邋Ｉ］逡逑＾逦ｉ邋Ｒ逦Ｉ邋Ｉ逦Ｈ逦Ｉ逦ｔ＼逦ｌｉ逦ｉ邋ｌｌｌｉ逦１逦ｆ逡逑！逦ｌ逦ｌｂ逦／逦ｉｌ邋Ｍ逦悉逦ｆ｜逦Ｉ逦１邋Ｕ邋１邋Ｌ１１１１１．逡逑ＨＰoぃ穑蓿殄义希掊澹″澹澹椋哄澹垮澹弧鲥澹村澹殄迦耍村澹保澹椋哄澹赍錘B士邋二邋NB邋上NN二逡逑图２．邋３．邋１邋Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ滤波算法与动态阈值法逡逑２．３．３植被类型解译逡逑本文基于长江流域植被生长的记录资料，同时结合研究区内各植被类型的空逡逑间分布规律，对部分在遥感影像上具有颜色、纹理等方面特征的植被类型建立了逡逑解译的标志，利用监督分类法从中凝练出三种影像特征突出并且具有代表性的植逡逑被类型，分别为马尾松、旱地、落叶阔叶与针阔叶混交林。其中马尾松在长江流逡逑域的分布范围广，该流域覆盖我国北亚热带的大部分区域使得落叶阔叶与常绿阔逡逑叶混交林广泛孕育。流域内工农业发达，在人类活动作用下形成了面积较大的旱逡逑地。通过判读得到各植被类型的图像特征如下（表２．３．１）：逡逑

长江,长江流域,地势,河流

图３．邋１．１长江流域区位图逡逑３．１自然地理概况逡逑从地形状况来看，长江流域地跨我国东、中、西部，地形起伏较大，从整体逡逑来看为西部地势高，中东部地势低（图３．１．２），东西差异较为明显。流域内丨１游逡逑河段地势高耸，，河流两岸山脉、雪山林立，有些地Ｋ河道变窄，河流落箜较大。逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948.112

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