光學(xué)與雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)聯(lián)合反演森林生物量方法研究.pdf

1、森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)人類生存有著十分重要的意義。其中，森林生物量不僅是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力重要的評(píng)估指標(biāo)，也是反映森林生態(tài)環(huán)境的重要因子。同時(shí)，森林生物量在全球碳循環(huán)、水循環(huán)和能量循環(huán)中也起到了重要的作用。由于遙感技術(shù)具備快速、準(zhǔn)確、對(duì)目標(biāo)無(wú)破壞性并能進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，使其為大尺度森林生物量的估測(cè)和高時(shí)間分辨率的動(dòng)態(tài)變化研究提供了便捷的途徑。同時(shí)，不同類型遙感數(shù)據(jù)記錄著森林不同層面信息。隨著遙感數(shù)據(jù)的多源化發(fā)展，人們將微波數(shù)

2、據(jù)、光學(xué)數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)有效地結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林生物量及其他森林結(jié)構(gòu)參數(shù)的估算，具有重大的研究空間與發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文圍繞實(shí)現(xiàn)落葉松地上生物量估算，針對(duì)大興安嶺根河地區(qū)平緩山地地貌環(huán)境，探討了融合L波段ALOS/PALSAR微波雷達(dá)數(shù)據(jù)與多光譜TM數(shù)據(jù)對(duì)根河地區(qū)落葉松地上生物量與冠層高度估算的可行性，實(shí)現(xiàn)了利用森林三維相干雷達(dá)散射模型對(duì)生物量和其他森林參數(shù)的估算。研究結(jié)果表明，在物理機(jī)理模型基礎(chǔ)上，融合微波與光學(xué)遙感數(shù)據(jù)對(duì)森

3、林生物量的估算可以充分發(fā)揮多源遙感數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，具有一定的適用性。本研究取得的主要成果與結(jié)論如下：
　　1.多光譜遙感數(shù)據(jù)對(duì)森林植被冠層水平信息的獲取具有一定的優(yōu)勢(shì)，利用Landsat5/TM數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)森林葉面積指數(shù)的估算。TM多光譜數(shù)據(jù)提取得到NDVI,SAVI,MSAVI,RDVI,MCARI等植被指數(shù)，提出采用最小二乘法構(gòu)建估算該森林地區(qū)最佳LAI估算模型，通過(guò)對(duì)比其他方法的估算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該方法在一定程度上提高了估算精度

4、。
　　2.基于EFAST算法對(duì)PolSARproSIM雷達(dá)散射模型復(fù)雜的輸入?yún)?shù)進(jìn)行全局敏感性分析，強(qiáng)化了對(duì)雷達(dá)模型的認(rèn)識(shí)并簡(jiǎn)化了復(fù)雜的輸入?yún)?shù)。對(duì)于PALSAR傳感器(1.27GHz)而言，雷達(dá)模型的敏感性輸入?yún)?shù)主要是衛(wèi)星入射角、樹木高度、林分密度和地表粗糙度，總的敏感性指數(shù)均大于0.1。
　　3.基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)提取的森林冠層結(jié)構(gòu)信息(LAI)與樣地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PolSARproSIM模型進(jìn)行本地化。模型模擬與

5、實(shí)際森林場(chǎng)景相符合，利用模擬得到后向散射系數(shù)、模型模擬的生物量與模型的不同后向散射機(jī)制對(duì)模型本地化過(guò)程進(jìn)行模擬與驗(yàn)證，結(jié)果表明雷達(dá)模型可用于研究區(qū)模擬。
　　4.基于PolSARproSIM模型模擬的后向散射系數(shù)，建立有關(guān)森林生物量參數(shù)查找表，同時(shí)構(gòu)建生物量和樹木冠層高度的估算方法，分析發(fā)現(xiàn)冠層樹木高度與生物量的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.826，回歸模型的確定系數(shù)R2達(dá)到0.827；利用模型估算得到的冠層高度(RMSE=2.34m,MBE=