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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

2020-12-02阅读(486)

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

论文摘要

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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 基于地面观测数据的物候学研究
  •     1.2.2 基于遥感影像的物候模拟
  •     1.2.3 尺度及其效应研究
  •     1.2.4 CA-Markov模型的尺度效应研究
  •   1.3 研究目标与内容及技术路线
  •     1.3.1 研究目标
  •     1.3.2 研究内容
  •     1.3.3 技术路线
  • 2 数据源与研究方法
  •   2.1 数据来源
  •     2.1.1 植被指数数据
  •     2.1.2 Landsat 4-5TM数据
  •   2.2 数据预处理
  •     2.2.1 植被指数数据
  •     2.2.2 Landsat 4-5TM数据
  •   2.3 研究方法
  •     2.3.1 Savitzky- Golay滤波算法
  •     2.3.2 动态阈值法
  •     2.3.3 植被类型解译
  •     2.3.4 数理统计方法
  •     2.3.5 CA-Markov模型
  • 3 研究区概况
  •   3.1 自然地理概况
  •   3.2 人文地理概况
  •   3.3 植被资源概况
  • 4 多空间分辨率下植被物候特征及变化分析
  •   4.1 多空间分辨率下植被物候特征及空间格局
  •     4.1.1 马尾松
  •     4.1.2 旱地
  •     4.1.3 落叶阔叶与常绿阔叶混交林
  •   4.2 多空间分辨率下植被物候趋势变化
  •     4.2.1 马尾松
  •     4.2.2 旱地
  •     4.2.3 落叶阔叶与常绿阔叶混交林
  •   4.3 多空间分辨率下植被物候趋势变化差异
  •     4.3.1 马尾松
  •     4.3.2 旱地
  •     4.3.3 落叶阔叶与常绿阔叶混交林
  • 5 基于CA-Markov模型的植被物候尺度敏感性研究
  •   5.1 多尺度元胞的植被物候趋势变化模拟流程
  •   5.2 CA-Markov模型的模拟结果
  •   5.3 CA-Markov模型的精度评价
  •   5.4 多空间尺度模拟的尺度敏感性分析
  • 6 结论与展望
  •   6.1 主要结论
  •   6.2 不足、创新与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 郭洋

    导师: 张毅

    关键词: 多空间分辨率,长江流域,植被物候变化,尺度敏感性

    来源: 华中师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 华中师范大学

    分类号: Q948.112

    DOI: 10.27159/d.cnki.ghzsu.2019.000211

    总页数: 99

    文件大小: 8665K

    下载量: 170

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