光學與雷達遙感數(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)力重要的評估指標，也是反映森林生態(tài)環(huán)境的重要因子。同時，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、準確、對目標無破壞性并能進行宏觀監(jiān)測的優(yōu)勢，使其為大尺度森林生物量的估測和高時間分辨率的動態(tài)變化研究提供了便捷的途徑。同時，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)、光學數(shù)據(jù)和激光雷達數(shù)據(jù)有效地結(jié)合使用，實現(xiàn)對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>　　本文圍繞實現(xiàn)落葉松地上生物量估算，針對大興安嶺根河地區(qū)平緩山地地貌環(huán)境，探討了融合L波段ALOS/PALSAR微波雷達數(shù)據(jù)與多光譜TM數(shù)據(jù)對根河地區(qū)落葉松地上生物量與冠層高度估算的可行性，實現(xiàn)了利用森林三維相干雷達散射模型對生物量和其他森林參數(shù)的估算。研究結(jié)果表明，在物理機理模型基礎(chǔ)上，融合微波與光學遙感數(shù)據(jù)對森

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，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)對森林植被冠層水平信息的獲取具有一定的優(yōu)勢，利用Landsat5/TM數(shù)據(jù)實現(xiàn)對研究區(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，通過對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PolSARproSIM雷達散射模型復(fù)雜的輸入?yún)?shù)進行全局敏感性分析，強化了對雷達模型的認識并簡化了復(fù)雜的輸入?yún)?shù)。對于PALSAR傳感器(1.27GHz)而言，雷達模型的敏感性輸入?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.基于光學遙感數(shù)據(jù)提取的森林冠層結(jié)構(gòu)信息(LAI)與樣地實測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對PolSARproSIM模型進行本地化。模型模擬與

5、實際森林場景相符合，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制對模型本地化過程進行模擬與驗證，結(jié)果表明雷達模型可用于研究區(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)達到0.826，回歸模型的確定系數(shù)R2達到0.827；利用模型估算得到的冠層高度(RMSE=2.34m,MBE=