基于GLAS和MISR數(shù)據(jù)的森林冠層高度和地上生物量遙感估算研究.pdf

1、森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，通過光合作用和蒸散作用與大氣進行著物質(zhì)和能量的交換。它可以調(diào)節(jié)空氣中的二氧化碳含量，控制氣候變化，對碳循環(huán)平衡起著至關重要的作用。隨著全球變化與碳循環(huán)研究的持續(xù)升溫，獲取大范圍、準確、詳細的森林冠層高度和生物量信息逐漸成為全球變化和生態(tài)建設的迫切需要。森林冠層高度和生物量是碳循環(huán)研究的必要信息。常規(guī)的森林參數(shù)獲取是通過野外調(diào)查，這種方法勞動強度大，僅能獲得一些點上的數(shù)據(jù)，不能夠及時獲取大范圍森林參數(shù)的空

2、間分布信息，遙感技術彌補了傳統(tǒng)森林資源調(diào)查的不足，實現(xiàn)了大范圍時空尺度的森林參數(shù)信息提取。
　　本研究以小興安嶺地區(qū)為研究區(qū)域，在ICESat/GLAS波形數(shù)據(jù)的處理的基礎上提取了大量的波形參數(shù)，利用這些參數(shù)信息實現(xiàn)森林冠層高度和森林地上生物量的估算。由于ICESat/GLAS波形數(shù)據(jù)在空間分布上表現(xiàn)為離散的點不具有成像性，所以研究使用光學遙感數(shù)據(jù)對GLAS激光點森林參數(shù)信息進行空間擴展，應用隨機森林計算方法建立多角度MISR反射

3、率數(shù)據(jù)、Landsat TM/ETM+森林擾動數(shù)據(jù)與森林參數(shù)（樹高和森林地上生物量）之間的關系模型，獲取不同空間分辨率的森林參數(shù)空間分布信息。多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同應用提升了森林參數(shù)信息提取的能力。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)對小興安嶺地區(qū)的GLAS數(shù)據(jù)進行波形計算獲取森林冠層高度值，使用中等點云密度的機載雷達數(shù)據(jù)對GLAS森林冠層高度按累積坡度組(0～5°、5～10°、10～15°)進行精度評價，研究發(fā)現(xiàn)GLAS數(shù)據(jù)能夠較為準確的描

4、述森林冠層高度信息，對森林冠層高度的解釋精度為74.7％～87.1％。隨坡度的增大GLAS波形數(shù)據(jù)的解釋能力降低，坡度校正可以明顯提高GLAS參數(shù)準確度，但是隨著坡度增大，坡度校正的修正效果下降（5～10°提高2.4％，10～15°提高0.3％）。
　　(2)在GLAS波形數(shù)據(jù)處理的基礎上提取波形參數(shù)，分別使用線性逐步回歸算法和Erf-BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法建立GLAS光斑生物量模型。對兩個模型性能進行比較，Erf-BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測

5、能力(P=0.965，RMSE=3.81t/ha)優(yōu)于線性逐步回歸模型(P=0.86，RMSE=4.54t/ha)利用優(yōu)選模型對研究區(qū)域內(nèi)的GLAS光斑進行生物量反演。
　　(3)將GLAS激光點作為采樣數(shù)據(jù)，利用MISR數(shù)據(jù)多角度多光譜反射率信息建立樹高和生物量模型，實現(xiàn)大空間尺度的森林冠層高度和地上生物量無縫反演。
　　(4)在局部區(qū)域嘗試使用Landtrendr(Landsat—based detection of T