锡林郭勒盟典型草原枯草高光谱生物量估算方法研究

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1、学校代码：10135论文分类号学号20114017033研究生类别全日制顿士学位於文锡林郭勒盟典型草原枯草高光谱生物置估算方法研究EstimationingMethedstheBiomassofTypicalSteppeHayinXiLinGuoLe学科门类理学一级学科地理学学科、专业：地图学与地理信息系统研究方向：资源环塊遥感申请人姓名：胥蕹指导教师姓名：包玉海二〇一五年六月二十日内蒙古师范大学硕士学位论文内蒙古师范大学硕士学位论文本研究得到了国家十二五科技支撑计划项目“重大自然灾害综合风险评估与减灾关键技术应用示范”第一课题“重

2、大自然灾害风险辨识与评估关键技术研究与示范”（编号：2013BAK05B01）和内蒙古自治区高等学校科学研究项目（编号：NJZY14036）的资助。内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要温带地区干旱半干旱环境下，草原上牧草生物量研究成为进行农业发展规划、生态环境评估、相关产业发展的重要技术保证，分析植被生物量主要是利用生长期植被的叶面光谱反射率，这是采用传统的方法来进行研究。比如利用稻草光谱研究建立的逐级模型，第一步测量计算水稻生长期叶面积指数，用高光谱遥感图像建立测试模型；第二步，在此前基础上利用逐级回归技术拟建LAI的测量模型，从而

3、建立出水稻LAI光谱测量的最恰当模型；还有通过高光谱遥感技术，运用红边、光谱吸收特征测量手段来衡量小麦含氮量，获得了非常理想的结论；再有在研究水稻高光谱及红边特征中发现水稻上层反射光谱红边参数和鲜叶指数、叶面积指数、干叶指数中间有千丝万缕的联系。逐步回归分析方法的优势是不繁复，好操作，在相对可控的情况下，在实验室中得出的数据资料运用方法时，还可以获得理想的效果。它是遴选出反射率光谱或其他变异形式——“对数计算光谱、微分计算光谱、导数计算光谱”等，和另一种生物的“物理或化学生物参量关系紧密的若干个波段建立相关统计回归方程；然后利用该方

4、程对未知样本的参量进行预测，估算精度。”然而野外条件诸多因素影响，比如“受大气、冠层几何条件、冠层结构、土壤背景”等，该方法构建的回归方程就凸显了它的局限性，也就是说使用的数据与波段有很大的相关性，因人而异，探究者不同，波段选择差异就很大，有些甚至遴选出的波段与实验变量间没有直接关联性，或间接关联性。本文是利用光谱吸收起伏的参数化，拟建相关的方程，并且用SPSS软件程序对实验采集的数据进行统计学的分析。使用单因素方差分析(ANO—VA)对各变量间的差异显著性进行统计检验，再利用一元性回归方法和多元线性回归方法应用到光谱的峰谷特点上，

5、找出与陆地植物生物量的关联性进行分析；(1)分析枯草和土壤的光谱反射率特征值，并建立光谱指数。通过实地采样和用高光谱辐射计进行地面试验，获取枯草的特征参量和枯草、背景土壤的光谱数据，并应用光谱分析方法进行光谱特征分析，确定枯草和背景土壤的有差异的特征值波段，建立光谱指数。(2)基于主成分分析方法，建立枯草特征参数（承载量、含水率和覆内蒙古师范大学硕士学位论文盖度）和光谱指数的相关模型及精度检验通过实地调查和室内试验获取枯草的特征参数，即单位面积上的承载量、平衡含水率和覆盖度等，并与枯草的光谱指数进行相关分析，得出两者的相关性等统计量

6、，再建立回归统计模型，并进行精度检验。(3)利用小波变换对高光谱反射率数据进行信号分解，结合小波信号能量在各尺度上的分布特征，以实现高光谱数据降维。采用高光谱数据反演枯草特征参数及验证。输入到已建立好的回归模型，进行枯草特征参量反演，用跟影像数据同时采集的地面样点数据进行精度检验。实验得出，9个小波能量系数（分别对应8个细节系数和一个近似系数）与枯草生物量间的拟合方程中，第四、第六、第七小波能量系数与生物量的相关系数最高，均在0.6以上；主成分分析得出1300-2500nm波段前4主成分信息量最大，与生物量相关性也最高；一般高光谱特

7、征参数提取获得，SDinr/SDb、D、(D-H)/(D+H)、D/H、(SDinr-SDr)/(SDinr+SDr)与枯草生物量的相关系数值较大（＞0.6）,均通过了极显著性检验水平（P＜0.01）,其中近红外平台一阶微分的总和(SDinr)与蓝边内一阶微分的总和(SDb)的比值SDinr/SDb的相关系数值最大，为0.692。主成分分析法比较其他方法，在研究枯草生物量方面有较好的相关性分析结果。关键词枯草，生物量，小波分析，主成分分析，光谱指数内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTAridandsemiaridenviron

8、mentintemperateregions,grasslandpasturebiomassresearchbecomeagriculturaldevelopmentplanning,evaluationofecologicalenv