【摘要】：隨著全球氣候變暖的影響,碳循環(huán)成為全球氣候變化研究的熱點(diǎn),森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫,在全球碳循環(huán)中具有極其重要的作用。而被稱為“城市之肺”的城市森林是城市生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的一個(gè)重要貯存庫,因此,研究城市森林碳儲(chǔ)量的空間分布特征具有極其重要的意義。隨著遙感技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)當(dāng)中的運(yùn)用,利用國內(nèi)外多種遙感數(shù)據(jù)源反演森林碳儲(chǔ)量,尤其是建立高精度的城市森林碳儲(chǔ)量估算模型已經(jīng)成為有效、快捷的方法。本文以深圳市為研究區(qū),以2014年Landsat 8和GF-1遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,采用分層隨機(jī)抽樣的方式布設(shè)168個(gè)樣地,結(jié)合外業(yè)樣地?cái)?shù)據(jù),分別基于兩種遙感影像提取了 55個(gè)建模因子,其中包括各種植被指數(shù)、紋理信息因子以及地形因子作為自變量,通過碳儲(chǔ)量與各因子之間的相關(guān)性分析后篩選合適變量,分別基于Landsat 8和GF-1遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建了偏最小二乘回歸模型、Radical Basis Function(RBF)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和Random Forest隨機(jī)森林模型,進(jìn)而估算該地區(qū)的森林碳儲(chǔ)量,并得到研究區(qū)森林碳儲(chǔ)量空間分布圖。通過多個(gè)模型的建立與分析,對(duì)進(jìn)一步分析森林碳儲(chǔ)量遙感獲取更高精度的模型提供了確切依據(jù)。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:(1)建立了 Landsat 8的深圳市碳儲(chǔ)量遙感最佳反演模型�；贚andsat 8遙感影像建立的三種碳儲(chǔ)量反演模型中,RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合效果最優(yōu),模型的擬合決定系數(shù)R~2為0.972,隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)精度最高,預(yù)測(cè)均方根誤差為9.541(t/hm~2),偏最小二乘回歸模型的擬合和預(yù)測(cè)精度均最低,模型擬合的決定系數(shù)R~2分別0.438,預(yù)測(cè)均方根誤差為12.871(t/hm~2)。(2)建立了 GF-1的深圳市碳儲(chǔ)量遙感最佳反演模型。基于GF-1遙感影像建立的三種碳儲(chǔ)量反演模型擬合和預(yù)測(cè)精度變化與Landsat 8呈現(xiàn)相同的規(guī)律,其中隨機(jī)森林模型預(yù)測(cè)精度最高,預(yù)測(cè)均方根誤差為7.221(t/hm~2),適合應(yīng)用于城市區(qū)域的碳儲(chǔ)量估算;RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合效果最優(yōu),模型的擬合決定系數(shù)R~2為和0.974,偏最小二乘回歸模型的擬合和預(yù)測(cè)精度均最低,模型擬合的決定系數(shù)R~2為0.667,預(yù)測(cè)均方根誤差為10.410(t/hm~2)。(3)基于Landsat 8的深圳市碳儲(chǔ)量空間分布與分析。三種模型估算結(jié)果所反映的深圳市植被碳儲(chǔ)量空間分布趨勢(shì)基本一致,植被覆蓋度越高的地方,碳儲(chǔ)量越大。東南沿海森林分布較廣的地區(qū)碳儲(chǔ)量大,中西部城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)碳儲(chǔ)量小,與深圳市森林分布基本一致,說明碳儲(chǔ)量與森林面積相關(guān),可以通過擴(kuò)大城市生態(tài)林面積,來提高城市的森林碳匯功能,對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究和城市生態(tài)建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。(4)基于GF-1的深圳市碳儲(chǔ)量空間分布與分析。空間分布特征與基于Landsat 8建立的三種模型的估算結(jié)果所反映的一致,但這三種模型估算的碳儲(chǔ)量值大小和等級(jí)分布存在差異,偏最小二乘回歸模型總體估算值最低,碳儲(chǔ)量估計(jì)結(jié)果集中分布在0-60(t/hm~2)范圍內(nèi),且估算結(jié)果中有負(fù)值出現(xiàn),負(fù)值主要分布于中部建筑用地密集且植被覆蓋較少或無植被覆蓋處。(5)Landsat 8和GF-1遙感影像反演碳儲(chǔ)量的結(jié)果比較。GF-1遙感影像的三種模型擬合決定系數(shù)R~2均高于Landsat 8,擬合效果更優(yōu),均方根誤差分別比Landsat 8 低 1.461(t/hm~2)、1.140(t/hm~2)和 2.320(t/hm~2),表明 GF-1 遙感影像在反演城市森林碳儲(chǔ)量的應(yīng)用上優(yōu)于Landsat 8影像。所以,GF-1遙感影像可以在城市森林碳匯定量遙感監(jiān)測(cè)中應(yīng)用。
【圖文】：

圖２．２技術(shù)路線圖逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｆｒａｍｅｗｏｒｋ逡逑

Landsat8影像大氣?
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S771.8

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本文編號(hào)：2617593