本文選題：密云水庫 + 森林生態(tài)系統(tǒng)��； 參考：《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

【摘要】：森林地上生物量是陸地表面最主要的碳庫,同時也是反映森林生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及生產(chǎn)力水平的重要指標(biāo)。全球范圍內(nèi)針對不同森林生態(tài)系統(tǒng)的研究認(rèn)為在目前全球氣候變化以及地區(qū)環(huán)境污染等復(fù)雜環(huán)境條件下,森林地上生物量的積累正在受到不同程度的影響,主要體現(xiàn)在總體生物量的增加或減少,生物量累積速率的加快或減慢等。密云庫區(qū)地處北京近郊,其森林發(fā)展在受全球氣候變化影響的同時可能也受到了北京城市擴張以及大氣污染等影響。因此,了解該地區(qū)森林地上生物量的分布情況及其變化趨勢對于理解當(dāng)?shù)厣稚鷳B(tài)系統(tǒng)對氣候和環(huán)境變化的響應(yīng)具有重要的意義。本論文系統(tǒng)綜述了森林地上生物量研究方法的優(yōu)缺點與應(yīng)用情況,并選擇密云庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,以多源遙感數(shù)據(jù)結(jié)合樣地調(diào)查的方式開展森林地上生物量遙感估算方法研究和驗證。論文的創(chuàng)新點和主要結(jié)論如下:(1)開展典型研究區(qū)的地上生物量Li DAR估算方法研究。利用Li DAR點云數(shù)據(jù)提取典型研究區(qū)內(nèi)的冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)并建立與樣地尺度生物量水平的定量關(guān)系并驗證,計算典型區(qū)的生物量分布,作為更大面積地上生物量估算研究的地面真值;(2)開展基于Landsat數(shù)據(jù)的密云庫區(qū)森林地上生物量遙感模型研究。建立實測生物量與Landsat光譜指數(shù)之間的回歸模型,推算三個時期(1990,2000和2010)的地上生物量水平,分析地上生物量的時、空變化特征;(3)探索利用樹輪資料對遙感生物量估算結(jié)果進行驗證。利用樹輪分析、建立樹齡、胸徑和樹高之間的關(guān)系,重建調(diào)查樣地內(nèi)單木的胸徑和樹高序列并計算地上生物量序列,對相應(yīng)時期的遙感估算結(jié)果進行精度驗證分析。通過對密云庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)逐步開展上述研究的結(jié)果表明,Li DAR點云數(shù)據(jù)可以獲得較高精度的冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)用于計算高精度的地上生物量(模型預(yù)測精度R2=0.85,RMSE=0.2216)。Li DAR的生物量反演結(jié)果與樣地調(diào)查結(jié)果相結(jié)合,為基于Landsat光譜指數(shù)的森林地上生物量分析提供了足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與精度驗證數(shù)據(jù),構(gòu)建了相對穩(wěn)健的生物量估算模型。通過模型計算,獲得2010年地上生物量水平,密云庫區(qū)平均生物量密度約為59.51 t/ha,總地上生物量為4.5×107 t。1990年至2000年再至2010年間,密云庫區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng),無論在面積上、平均生物量密度以及生物量總體水平上都呈現(xiàn)增長的趨勢。三個時期地上生物量的時空分布特征總體反映出來庫區(qū)的生態(tài)建設(shè)工程對庫區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)總體發(fā)展的促進作用,以及地形和其決定的人類活動強度變化對地上生物量產(chǎn)生空間分異的影響;此外,生物量在庫區(qū)南北走向上呈現(xiàn)出一定程度的增加趨勢,可能反映出氮沉降等環(huán)境因素對森林生長產(chǎn)生的影響。論文利用樹輪寬度數(shù)據(jù)重建的1990、2000和2010年樣地尺度的生物量結(jié)果總體表現(xiàn)出與遙感估算結(jié)果較好的相關(guān)性,但隨著時間的前移,相關(guān)性呈明顯的下降趨勢,可能意味著遙感結(jié)果中誤差逐漸增大。另外,回歸分析也發(fā)現(xiàn),基于遙感的估算方法可能會整體低估研究區(qū)的生物量水平。Li DAR數(shù)據(jù)可以獲得較高精度的森林地上生物量估算結(jié)果,可以有效地支持對區(qū)域尺度上生物量的遙感估算。同時,樹輪資料包含了重要的森林逐年生長信息,可以用于對遙感地上生物量長時間序列的估算結(jié)果進行驗證,具體的驗證方法還可以在今后的研究中進一步完善。此外,論文認(rèn)為利用樹輪的逐年生長信息以及樹輪化學(xué)分析所能提供的環(huán)境變化信息,將有助于詳細(xì)解讀遙感估算結(jié)果表現(xiàn)出來的時空變化,理解影響森林生物量累積的機理過程,這將是下一步研究的重點。
[Abstract]:The forest ground biomass is one of the most important carbon pools on the land surface , and it is an important index to reflect the state of forest ecosystem health and the level of productivity . The biomass inversion results of LiDAR are combined with the results of the sample plots , which provides enough training data and accuracy verification data for the forest floor biomass analysis based on the spectral index . The results show that the average biomass density in the reservoir area is about 59.51 t / ha , and the biomass of the above - ground biomass is 4.5 脳 107 t .
【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】：S718.556;S771.8

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本文編號：2050426