在全球氣候變暖的大背景下,森林火災(zāi)的發(fā)生概率也在逐漸上升,同時(shí)火后植被恢復(fù)仍然取決于許多現(xiàn)場因素,如火干擾烈度,不同的植被恢復(fù)經(jīng)營策略、地形和當(dāng)?shù)貧夂虻取Ｒ虼?研究火燒跡地森林恢復(fù)及其對火后氣候狀況的響應(yīng)有著十分重要科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本研究基于11景Landsat影像,利用植被變化追蹤模型(Vegetation Change Tracker,VCT)研究大興安嶺地區(qū)1987-2016年的森林干擾、恢復(fù)情況,并結(jié)合支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)分類算法,區(qū)分VCT監(jiān)測的干擾類型,提取1987、2000、2006、2010年特大火災(zāi)火燒跡地,同時(shí),利用Thiel-Sen估計(jì)對火后恢復(fù)模式進(jìn)行分析,通過逐步回歸,支持向量回歸和隨機(jī)森林三種建模方式,研究火后第五年森林恢復(fù)與五年內(nèi)各年平均氣溫、平均最高溫、平均最低溫、極端最高溫、極端最低溫、年平均降水量、平均相對濕度七個(gè)氣象因子、地形因子以及火后植被條件之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn):(1)在大興安嶺地區(qū),VCT的森林干擾監(jiān)測結(jié)果依然能夠保持較高的空間一致性,大部分年份的空間一致性在70%到86%之間。(2)通過結(jié)合VCT和SVM算法,能夠很好地的從VCT算法的監(jiān)測結(jié)果中辨別出火干擾�？傮w而言,這種VCT-SVM方法在繪制火干擾方面非常有效,能夠較為準(zhǔn)確地提供火干擾信息,這為進(jìn)一步研究火燒跡地的植被恢復(fù)奠定了基礎(chǔ)。(3)從Theil-Sen估計(jì)的結(jié)果中可知,在四場火災(zāi)中,1987年的火后森林恢復(fù)最快,2000年、2006年、2010年與之相比,恢復(fù)較慢。(4)隨機(jī)森林算法能夠較好地解釋火后森林恢復(fù)與各項(xiàng)因子之間的關(guān)系。從建模結(jié)果來看,逐步回歸算法的建模決定系數(shù)(R~2)為0.6441,平均相對誤差為0.0711,均方根誤差0.0584,驗(yàn)證R~2為0.5828,平均相對誤差為0.0861,均方根誤差為0.0734,隨機(jī)森林算法建模R~2為0.9258,平均相對誤差為0.0350,均方根誤差為0.03,驗(yàn)證R~2為0.7701,平均相對誤差為0.0665,均方根誤差為0.0581,支持向量回歸算法建模R~2為0.9011,平均相對誤差0.0361,均方根誤差為0.0329,驗(yàn)證R~2為0.7041,平均相對誤差為0.0724,均方根誤差為0.0581。因此,比較三種方法,隨機(jī)森林算法能夠較好的解釋火后森林恢復(fù)與各項(xiàng)因子之間的關(guān)系。(5)氣候因子與火后森林恢復(fù)之間有較好的耦合關(guān)系。三個(gè)模型對火后森林恢復(fù)情況的解釋能力均較強(qiáng),且從變量篩選的結(jié)果中可知,氣象因子中降水、平均相對濕度和極端最高溫對森林恢復(fù)的影響較為顯著。
【學(xué)位單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S718.59
【部分圖文】：

圖 2-1 研究區(qū)概況Fig.2-1 Location of the study site（2）氣候特點(diǎn)大興安嶺地區(qū)地處寒溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候。冬季冗長，夏季極短，植物生長期較短，年平均氣溫為-3℃左右，極端最低溫度-48℃，極端最高溫度 36℃。年平均降水量為500mm 左右。

提取研究區(qū) 1987-2016 年的森林干擾和恢復(fù)歷史并進(jìn)行別重大火災(zāi)火燒跡地提取區(qū) 1987-2010 年的火燒記錄，選取特大火災(zāi)火點(diǎn)，利用 SVM 結(jié)合 VCT 算法提取的森林干擾結(jié)果，提取 1987 年-2010 年特?zé)E地植被恢復(fù)分析用森林恢復(fù)地圖研究森林恢復(fù)歷史進(jìn)程，利用 Thiel-Sen 估計(jì)火指數(shù)（NDVI）的變化趨勢，反映火后森林恢復(fù)趨勢。燒跡地森林恢復(fù)建模DVI 作為火燒跡地森林恢復(fù)定量研究的指標(biāo)，結(jié)合火燒烈度、火數(shù)，研究火后植被恢復(fù)與其之間的耦合機(jī)制，利用逐步回歸、種方式對火災(zāi) 5 五年后的 NDVI 值進(jìn)行建模。線圖研究區(qū)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、火燒跡地提取、氣候因子的選取化趨勢研究、模型構(gòu)建與驗(yàn)證幾個(gè)環(huán)節(jié)開展研究，具體技術(shù)路

生成森林變化產(chǎn)品。①時(shí)間內(nèi)插：在土地覆蓋變化分析中使用被云或陰影污染的測量值可能會(huì)導(dǎo)致虛假變化，因此在時(shí)間序列分析中不應(yīng)使用標(biāo)記為云或云陰影的像元。但是，忽略這些像元并將其排除在分析之外將導(dǎo)致派生的產(chǎn)品出現(xiàn)漏洞。為了避免這個(gè)問題，VCT 使用時(shí)間插值來導(dǎo)出這些像元的內(nèi)插值。具體地，對于在特定年份中被遮蔽為云或云陰影的每個(gè)像素，使用在該年之前和之后獲取的時(shí)間上最近的非云非陰影觀察值來計(jì)算其內(nèi)插值。②確定變化和非變化類別：森林覆蓋和變化的時(shí)間序列分析主要基于 IFZ 的物理解釋。因?yàn)?IFZ 測量像元是森林像元的可能性，所以它的值應(yīng)該隨森林變化而變化。持續(xù)多年未發(fā)生重大干擾的林地（在本研究中，―持續(xù)‖一詞表示在整個(gè)觀測期內(nèi)像元的覆蓋類型保持不變），IFZ 值保持在低水平，并且在整個(gè)監(jiān)測期內(nèi)相對穩(wěn)定。在任何一年，IFZ 值的急劇增加都表明當(dāng)年發(fā)生了一次干擾。干擾后逐漸減少的 IFZ 值序列表示森林的恢復(fù)過程。從非森林到森林的轉(zhuǎn)變（植樹造林）或在時(shí)間序列之前發(fā)生的干擾中恢復(fù)的森林，則表現(xiàn)為IFZ 從高值逐漸減少到未受干擾的森林的水平。對于再生和造林過程，IFZ 不會(huì)從高值迅速下降到原始森林的水平，但會(huì)逐漸減少。這是因?yàn)榻⑸质且粋�(gè)漸進(jìn)的過程，重新生長的樹木在光譜數(shù)據(jù)中需要至少幾年才能獲得―森林外觀‖。最后，對于―持續(xù)非森林‖而言，其 IFZ 值在整個(gè)觀測期間，通常保持較高水平。VCT 算法基本流程如圖 3-1 所示：
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本文編號(hào)：2845401