基于MODIS影像的浙江省森林碳儲量估算研究.pdf

1、森林碳儲量是反映森林生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)估計(jì)方法工作量大、周期性長，帶來調(diào)查工作的困難。遙感技術(shù)則以實(shí)時(shí)、迅速、連續(xù)、大面積覆蓋等眾多優(yōu)勢成為森林碳儲量估計(jì)的重要手段。MODIS的大范圍覆蓋、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率優(yōu)勢正適用于大尺度碳儲量研究，但其應(yīng)用同時(shí)存在數(shù)據(jù)難匹配、混合像元情況嚴(yán)重、同譜異物、不確定性等問題。基于此，本論文把浙江全省作為大尺度區(qū)域的代表，以2009年MOD09A1/MOD13Q1（MODIS-NDVI）遙感影

2、像、DEM數(shù)據(jù)、全國森林資源清查樣地?cái)?shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，基于多元線性逐步回歸和序列高斯協(xié)同仿真兩種模型，同時(shí)在NDVI時(shí)間序列逐步回歸模擬基礎(chǔ)上引入地理因子變量進(jìn)一步作逐步回歸模擬。由于水體處像元反射率較低，在線性分解過程中易與建筑、山體、植被陰影等低反照地物混淆，影響植被分量的充分提取，使估算結(jié)果有較大的不確定性，因而在模型模擬結(jié)果基礎(chǔ)上結(jié)合水體剔除前、后線性混合像元分解的植被分量估測研究區(qū)地上森林碳儲量及其分布。采用交叉檢驗(yàn)方法分析和評價(jià)

3、估計(jì)精度，通過對估計(jì)精度比較和誤差分析來評價(jià)9種模擬方式的優(yōu)劣，得出以下結(jié)論：
　　1、各個(gè)模擬方法比較分析。本文通過9種估測方式模擬浙江省森林地上部分碳儲量、碳分布。以實(shí)測碳儲量為依據(jù)，直接采用NDVI時(shí)間序列逐步回歸模擬、對時(shí)間序列進(jìn)一步引入地理因子的逐步回歸模擬以及空間仿真模擬三種方法相對實(shí)測值的估計(jì)精度分別為94.89％、95.13%、57.15%，在上述模擬結(jié)果基礎(chǔ)上結(jié)合未剔除水體所得植被覆蓋度的估測精度分別為48.08

4、%、47.51%、67.99%，結(jié)合剔除水體所得植被覆蓋度的估計(jì)精度分別為73.60%、74.19%、96.21%。結(jié)果表明，仿真結(jié)合水體剔除后所得植被覆蓋度的估計(jì)結(jié)果最佳，模擬精度最高。
　　回歸模型的“平滑”性造成研究區(qū)域模擬結(jié)果的局部失真，仿真憑借對此缺陷的彌補(bǔ)并且加入了對碳分布模擬結(jié)果的不確定性表達(dá)，明顯優(yōu)于回歸模擬；逐步回歸模擬綜合運(yùn)用了NDVI時(shí)間序列光譜信息，有助于提高模擬精度；在逐步回歸模擬中加入地理因子，能夠豐富

5、像元信息，提高同譜異物的區(qū)分度，從而提高估計(jì)精度；結(jié)合剔除水體所得植被覆蓋度對森林碳儲量估計(jì)的結(jié)果明顯優(yōu)于未經(jīng)水體剔除的結(jié)果。
　　2、研究區(qū)森林碳儲量模擬結(jié)果。對比估測森林碳儲量的9種方式，結(jié)合序列高斯協(xié)同仿真模擬與水體剔除后所得植被覆蓋度的估測方法最佳。研究區(qū)地上森林碳儲量估計(jì)總量為1.589億Mg，平均碳密度為15.612Mg/hm2，森林碳密度范圍0Mg/hm2~150.715Mg/hm2，通過碳儲量估計(jì)偏差與實(shí)測碳總量的

6、比值得到總體估計(jì)精度為96.21%，全省區(qū)域碳分布與實(shí)測樣地基本一致，局部差異性凸顯，模擬方差很好地描述了森林碳儲量分布的變動性。
　　3、水體剔除有利于提高像元分解精度。本研究以二維散點(diǎn)圖和PPI結(jié)合選擇取MODIS影像的純凈端元，并采用全約束線性分解方法提取植被覆蓋度。結(jié)果表明，水體剔除前后兩投影帶RMS均值都在0.007~0.009之間，遠(yuǎn)小于誤差要求0.02，達(dá)精度要求，但水體剔除前、后提取的總植被覆蓋度分別為38.68%