發(fā)布時間：2018-03-06 22:03

  本文選題：經(jīng)濟型人工林　切入點：桉樹　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：植被是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分,它不僅為陸地生態(tài)系統(tǒng)提供了維持其正常運轉(zhuǎn)的能源動力,也為生態(tài)系統(tǒng)中其他物種提供了棲息場所。在全球變化和人類活動日益加劇的條件下,全球植被的類型和格局發(fā)生了巨大變化,伴隨著大量的原生林砍伐,人工林種植面積急劇增加,使得某些地區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)失去平衡,嚴重減少了該地區(qū)的生物多樣性。因此,經(jīng)濟型人工林時空動態(tài)信息的提取對陸地生態(tài)系統(tǒng)功能的保護具有重要的意義。但是,目前的對經(jīng)濟型人工林的識別使用的數(shù)據(jù)多為時間分辨率較高、空間分辨率較低的MODIS數(shù)據(jù),通過傳統(tǒng)的分析算法,如分塊差值算法、標(biāo)準(zhǔn)化歐氏距離算法、Bounding Envelope算法等。但是這些算法對于中小區(qū)域尺度的經(jīng)濟型人工林識別中,并不適用。本文在使用Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM和HJ 1重構(gòu)了歸一化植被指數(shù)(NDVI)時間序列數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,提出了一種倒三角形面積算法,并利用該算法成功提取了韶關(guān)、河源和贛州3個市桉樹人工林的時空分布,另外還通過分析了生長期類型和影像獲取時間之間的關(guān)系間接地推算出了相對精確的種植年份,從而得出了如下結(jié)論:1.基于Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM和HJ 1數(shù)據(jù)重構(gòu)NDVI時間序列Landsat 5 TM數(shù)據(jù)的大量缺失和質(zhì)量問題使得本文采用了Landsat 7 ETM和HJ 1數(shù)據(jù)來填補空缺。不同的數(shù)據(jù)源,在光譜響應(yīng)函數(shù)、衛(wèi)星運行軌道、獲取影像時太陽高度角、觀測角度等方面可能存在差異,為了探究這種差異的大小,本文對2012年的4對LANDSAT 5 TM和HJ影像進行了分析,在分別對比了100多個同名點的NDVI值后,發(fā)現(xiàn)二者的NDVI相關(guān)性都達到了98%以上,證明LANDSAT 5 TM/ETM、HJ數(shù)據(jù)雖然存在些微差異,但是不足以對分類造成影響。說明使用LANDSAT 5 TM/ETM、HJ數(shù)據(jù)來重構(gòu)NDVI時間序列進行地物分類具是具有可行性的。2.基于倒三角形面積算法識別小區(qū)域尺度桉樹人工林針對本研究重構(gòu)的NDVI時間序列存在不連續(xù)、最小時間間隔偏大的問題,在充分考慮桉樹人工林像元參考時間序列規(guī)律的基礎(chǔ)上,提出了一種新的算法——倒三角形面積算法(ITA)。相比其他三種桉樹識別算法,它避免了對浮動值較大的單個時間點NDVI值進行描述,而是利用穩(wěn)定性較強的倒三角形面積來描述NDVI的整體走向。在此基礎(chǔ)上,利用超高分辨率的無人機合成相片對本研究提出的算法進行了訓(xùn)練和驗證,結(jié)果表明,使用ITA算法識別桉樹,用戶精度和制圖精度接近于80%,而其他三種傳統(tǒng)的算法的分類精度只有50%左右。為了更好地驗證ITA的適用性,本文還使用了GF-1數(shù)據(jù),選取了兩塊較大區(qū)域?qū)TA算法進行驗證,結(jié)果也表明,分類的用戶精度和制圖精度達到了76%,從而證明了使用倒三角形面積算法進行小區(qū)域尺度桉樹識別的可行性。3.桉樹人工林種植時間估算在分析了135個參考桉樹像元快速生長期內(nèi)影像最早獲取時間和生長期類型(一年長和兩年長)之間的關(guān)系后,本論文進行了大膽的假設(shè):引入了影像最早獲取時間與砍伐時間之間的時間間隔?t這一參數(shù),利用其來推算桉樹相對精確的種植時間。在得到初步的估算結(jié)果后,又使用了迭代的方式對?t進行修正,提高估算的準(zhǔn)確度。結(jié)果表明,使用該方法估算的種植時間和實際種植時間之間的均方根誤差為3個月左右,這樣的估算精度是滿足實際應(yīng)用需求的。4.韶關(guān)市、河源市、贛州市桉樹種植時空變化情況在繪制廣東省韶關(guān)市、河源市、贛州市三市桉樹種植時空變化情況時,結(jié)合了本文提出的倒三角形積算法和BE算法進行桉樹像元識別,利用本文提出方法進行桉樹種植時間估算。在此基礎(chǔ)上獲得廣東省三市從2000年至2014年的桉樹種植時空分布信息。結(jié)果顯示,在這15年間,該研究區(qū)每年桉樹種植面積都處于變化狀態(tài),其中,2007年和2008年到達種植最高峰,種植面積超過250km~2,其余年份種植面積控制在100km~2左右。
[Abstract]:Vegetation is an important part of the global terrestrial ecosystem, it is not only for the terrestrial ecosystem provides energy and power maintain its normal functioning, but also provide a habitat for other species in the ecosystem. In the global change and human activities in the growing conditions, great changes have taken place in the type and pattern of global vegetation, accompanied by a lot of native forest felling, plantation area increased dramatically, making the original ecological system in some areas is out of balance, reduce the biodiversity of the region. It is of great significance to extract economic dynamic artificial forest information protection of terrestrial ecosystems. However, recognition of economic plantation at present, the use of data for the higher time resolution, MODIS data of low spatial resolution, through the analysis of the traditional algorithms, such as block difference algorithm, standardization The Euclidean distance algorithm, Bounding Envelope algorithm and so on. But the economic plantations in recognition of these algorithms for small regional scale, is not applicable in this article. The use of Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM and HJ 1 reconstruction of normalized difference vegetation index (NDVI) based on time series data, presents an inverted triangle area algorithm. Using the algorithm successfully extracted from Shaoguan, Heyuan and the temporal and spatial distribution of the 3 cities of Ganzhou eucalyptus plantation, also through the analysis of the relationship between growth period type and image acquisition time indirectly calculated the exact year of planting, and draws a conclusion as follows: 1. based on the Landsat 5 TM, a large number of missing and quality Landsat 7 ETM and HJ 1 Landsat 5 NDVI time series data reconstruction of TM data makes the Landsat ETM 7 and HJ 1 data to fill the vacancy. Different sources of data, the spectral response function The number of satellite orbit, acquiring the image when the sun angle, observation angle etc. there may be differences, in order to explore the differences in the size of the 4 in 2012 to 5 LANDSAT TM and HJ images were analyzed respectively in comparing the more than 100 points NDVI, NDVI found that the correlation between the two are reached more than 98%, 5 TM/ETM HJ LANDSAT that, although the data are slightly different, but not enough to affect the classification. It proved that the use of LANDSAT 5 TM/ETM, HJ NDVI data to reconstruct the time series classification is feasible.2. NDVI time series inverted triangle area recognition algorithm of regional scale for Eucalyptus Plantation in this study, there is a continuous reconstruction based on the minimum time interval is too large, considering the pixel of Eucalyptus Plantation reference sequence rule, this paper proposes a new algorithm- Inverted triangle area algorithm (ITA). Compared with the other three Eucalyptus species identification algorithm, it avoids the floating value of a single point in time NDVI large values are described, but the use of strong stability of inverted triangle area to describe the overall trend of NDVI. On this basis, the use of UAV photo synthesis was trained and validated on this study proposes an algorithm for ultra high resolution. The results show that the ITA algorithm is used to identify users of Eucalyptus, precision and mapping accuracy close to 80%, while only 50% of the classification accuracy of the other three traditional algorithms. In order to better verify the applicability of ITA, this paper also used the GF-1 data, the selection of the two large area to validate the ITA algorithm, the results also show that the classification accuracy and user mapping accuracy reached 76%, which proves that the use of inverted triangle area algorithm for regional scale identification of the feasibility of.3. Eucalyptus Eucalyptus The tree plantation planting time estimation in the analysis of the 135 reference pixel fast growth period of Eucalyptus is the earliest image acquisition time and growth period (a type of older and the relationship between the two years long), this paper carried out bold assumption: the time interval between the first introduced image acquisition time and cut down t? This parameter, use it to calculate time of planting Eucalyptus. Relatively accurate estimation results obtained in the preliminary, and use the iterative method of? T is modified, improve the estimation accuracy. The results show that the root mean square error between the use of the method to estimate the actual planting time and planting time is 3 this month, the estimation accuracy is to meet the needs of practical application of the.4. in Shaoguan City, Heyuan City, Ganzhou City, temporal and spatial variation of Eucalyptus Plantation in drawing Guangdong city of Shaoguan Province, Heyuan City, Ganzhou City, three city, temporal and spatial variation of Eucalyptus Plantation When combined with the proposed algorithm inverted triangle and BE algorithm using pixel identification of Eucalyptus, this paper proposes the method of Eucalyptus planting time estimation. Eucalyptus Plantation distribution information on the basis of the three cities of Guangdong province from 2000 to 2014. The results showed that, in the past 15 years, the study area every year Eucalyptus planting area a state of change, among them, in 2007 and 2008 to reach the peak of planting, planting area of more than 250km~2, the rest of the year of planting area of control in about 100km~2.

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S771

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本文編號：1576664