天山北坡典型牧场生物量遥感估算方法研究.pdf

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1、分类号：密级：公开学号：2015201124单位代码：10759石河子大学硕士学位论文天山北坡典型牧场生物量遥感估算方法研究学位申请人张雅指导教师尹小君副教授申请学位门类级别工学硕士学科、专业名称农业信息化技术及应用研究方向空间信息技术及应用所在学院信息科学与技术学院中国·新疆·石河子2018年06月EstimationofBiomassofTypicalPastureinNorthernSlopeofTianshanMountainsbyRemoteSensingADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulf

2、illmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangYa(AgriculturalInformationTechnologyandApplication)DissertationSupervisor:AssociateProf.YinXiao-junJune,2018摘要遥感（RemoteSensing）探测技术的迅猛发展和普及应用，为植被农作物等面积、生长状况的动态监测和参量估算提供了一种新的科学方式。天然草地生物量是草地资源时空动态研究的重要评价指标，是草地资源合理规划和载畜平衡衡量的重要标准

3、，及时准确地了解天然草地生物量的空间分布情况，掌握草地时间动态变化规律，对草地可持续利用和牧场管理具有重要的价值和意义。天山北坡天然牧场是我国农牧业发展的主要基地之一，监测牧场的生产力对天山北坡农牧业的可持续性发展具有重要意义。草地生物量不仅可以反映牧场生产能力的发展状况，同时也是衡量牧场载畜平衡的重要依据。以天山北坡典型牧场（紫泥泉牧场）的草地生物量为研究对象，以Landsat8OLI卫星遥感影像为数据源，运用遥感技术（RemoteSensingTechnology，RS）、地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）和统计学的相关原理

4、和方法，建立基于不同坡向和纹理特征的草地生物量反演模型，并分析其空间和时间分布特点，研究草地产草量及草地资源利用情况，为低山丘陵区草地生物量遥感反演提供新的思路。本研究根据遥感影像数据、实测地面生物量数据和GPS点数据的空间特征和结构特点，运用遥感、地理信息系统、统计学等学科理论，对栅格和矢量地理数据进行处理，建立回归模型并对草地生物量反演模型的应用进行研究。本文的主要研究内容和结论如下：(1)为选取相关变量建立研究区牧场草地生物量遥感估测模型，基于Lanndsat8OLI影像，对草地采样点的影像特征信息进行提取和深入研究，从影像中选取波段信息、多种植被指数和纹理特征与采

5、样生物量进行相关性分析和对比，选取适用于草地生物量估算建模的一个最优数据变量集。(2)为评估天然草地生长状况和实际生物量的变化，基于遥感影像信息提取、GIS空间分析和统计建模分析等方法，同时根据研究区地势对实测样本进行分类，结合获取的研究区Landsat8OLI遥感影像数据和DEM高程数据提取相关信息，建立紫泥泉牧场草地生物量一元线性和多元回归遥感估算模型，并对草地生物量进行反演和验证。实验结果表明，坡向是影响草地生物量分布和变化的重要因素；利用遥感数据、地面实测生物量数据和研究区阴阳坡地形特征，提出的生物量估算模型精度较高，牧场草地阴阳坡最优反演模型均为基于SAVI的二

6、次多项式模型，其中R2分别为0.712和0.703，估算精度达到80%，能合理地估测草地的生长状况。(3)为从宏观角度了解研究区的草地分布情况和空间位置发生的变化过程和趋势，对草地生物量进行空间和时间分布变化研究。利用得出的最优草地生物量估产模型进行空间反演，选取每月、每年作为时间变化范围，分析研究区草地生物量动态变化特征及影响因素。研究得出牧场草地的空间分布规律和特点，其中生物量最大值可达366.11g/m2，平均值为112.77g/m2。草地生物量主要集中分布在80~165g/m2范围内，并对结果进行可视化分析，为牧场管理者提供决策依据和牧民合理放牧提供参考。关键字：

7、遥感；草地生物量；估产模型；神经网络；空间分布IAbstractTherapiddevelopmentandwidespreadapplicationofRemoteSensingtechnologyprovideanewscientificmethodforthemacrodynamicmonitoringofvegetationareaandthegrowthofplantparameters.Grasslandnaturalgrasslandproductionisanimportantmeasureofspatiald