東北林區(qū)森林生物量遙感估算及分析.pdf

1、心r卜筍Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：DateofOralExamination：TT‘‘University：FANWenyiDoctorForestmanagementNortheastForestryUniversity摘要摘要1㈣5I㈣09㈣03Y20全球氣候變化已經(jīng)是一個無可爭議的事實，極端天氣和自然災(zāi)害頻發(fā)已經(jīng)嚴重的影響了

2、人類的生產(chǎn)和生活。哥本哈根會議雖然未能就減排等問題達成一項具有約束力的協(xié)議，但發(fā)展低碳經(jīng)濟促進節(jié)能減排已經(jīng)成為各國的一個基本共識，同時也可以看出氣候變化是個極其復(fù)雜的問題，遠遠超出環(huán)境的傳統(tǒng)范疇，它涉及政治、經(jīng)濟、國際法律等諸多復(fù)雜問題。因此全球碳循環(huán)也就成為科學(xué)界廣泛關(guān)注的研究課題。陸地生態(tài)系統(tǒng)中大約77％的植被碳儲藏在森林生物量中，因此森林生物量是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程中最主要的參數(shù)，它直接反應(yīng)森林的碳儲量。我國東北森林是世界上3大

3、塊溫帶森林之一，占全國森林面積和森林蓄量積的l／3以上，在我國和全球碳循環(huán)、林業(yè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中起著舉足輕重的作用。然而東北森林碳循環(huán)的研究尚不全面，在我國和全球碳循環(huán)評估、建模和預(yù)測中還急需來自該區(qū)域的研究成果。本研究立足于相關(guān)的兩個科學(xué)問題，一是如何準確的獲取大尺度的森林生物量，二是森林生物量的時空變化及其驅(qū)動定量分析。遙感和地理信息系統(tǒng)是解決問題的關(guān)鍵技術(shù)，針對上述問題展開了如下研究并得出相應(yīng)的主要結(jié)論：1、遙感數(shù)據(jù)的處理，包括幾

4、何校正和輻射校正，研究大尺度問題時需要多期不同時相的遙感數(shù)據(jù)的輻射歸一化，這是正確利用遙感信息的基礎(chǔ)工作。2、將東北林區(qū)按植被地理分布劃分為大興安嶺，小興安嶺和長白山，結(jié)合行政區(qū)劃將長白山分為吉林長白山和黑龍江長白山，四個區(qū)域分別估算森林生物量。3、地面生物量模型的研建。這是遙感估算森林生物量的基礎(chǔ)，本研究采用兩種方法建立地面生物量模型，一是常規(guī)統(tǒng)計模型，應(yīng)用于大興安嶺和長白山林區(qū)，包括大興安嶺7個主要樹種，長白山林區(qū)18個主要樹種。二

5、是統(tǒng)一生物量模型，本次研究提出了“切比雪夫(chebyshev)正交多項式配合偏最小二乘建立地面統(tǒng)一生物量模型“，把生物量模型看作是連續(xù)函數(shù)空間中的一個元素，找到這個空間的一組基，則樹種生物量統(tǒng)一模型可表示為這組基的線性組合。模型提出的過程，數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴密，參數(shù)用偏最小二乘方法解算，模型結(jié)果與已有的生物量模型結(jié)果比較并用地面實測數(shù)據(jù)進行驗證，整個建模過程科學(xué)嚴謹，該模型具有很好的通用型，在地面生物量模型方面是一種新的方法。該模型應(yīng)用于小興

6、安嶺林區(qū)，建立了16個主要樹種以胸徑為自變量的統(tǒng)一生物量模型。統(tǒng)一生物量模型比常規(guī)統(tǒng)計模型平均精度高出5％以上。4、根據(jù)不同區(qū)域的喬、灌、草生物量模型計算森林資源清查樣地的生物量，以此作為建立遙感模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。5、采用逐步回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ErfBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常規(guī)手段建立各個區(qū)域的森林生物量估算模型，結(jié)果表明逐步回歸模型精度較低，為75％左右，難以達到精度要求；ErfBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型精度較高，達到80％以上，但受其自身算法特點的約束難