漓江上游山区水源林叶面积指数变化的遥感监测.pdf

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1、第30卷第2期农业工程学报V_ol-30NO．22014年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan．2014139漓江上游山区水源林叶面积指数变化的遥感监测王修信，付洁，王培娟，朱启疆2，汤谷云，孙涛4，罗涟玲(1．广西师范大学计算机科学与信息工程学院，桂林541004；2．北京师范大学遥感科学国家重点实验室，北京100875；3．中国气象科学研究院，北京100081；4．广西师范大学生命科学学院，桂林541004)摘要：为了定量评价漓江上游山区复杂地形水源林叶面积指数(LA

2、I)的变化，对阔叶林、针叶林、竹林样地以TRAC仪器测定LAI，利用遥感数据计算归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(SR)、减化比值植被指数(RSR)、土壤调整植被指数(SAVI)、增强植被指数(EVI)，并从DEM数据获取高程、坡度、坡向，提出并建立复杂地形最优多植被指数组合估算山区林地LAI的神经网络模型，利用模型对1989-2009年6景TM／ETM遥感图像估算LAI空间分布。结果表明，神经网络解决了LAI与多植被指数的非线性回归方程无法引入地形因素、且方程系数较多较难确定的问题，提高了LAI的估算精度。研究区成熟阔叶林减少代之以大片种植经济幼

3、林，是导致林地LAI变化的原因。1989-2000年，LAI≥6．0的林地面积比例从78．8％逐年急剧下降到44．1％，LAI在1．O～6．0的林地面积比例从20．8％大幅上升到55．4％；2000-2009年，随着幼林的生长、竹林的速生，LAI>~6．0的林地面积比例逐渐上升恢复到74．5％，但仍未恢复到1989年的面积比例，相应LAI在1．O～6．0的林地面积比例逐渐下降到25．1％。研究成果为漓江上游水源林生态评估提供参考。关键词：遥感；神经网络；模型；地形；监测；森林；叶面积指数doi：10．3969~．issn．10026819．2014．02．

4、018中图分类号：$718．5文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一02—0139—07王修信，付洁，王培娟，等．漓江上游山区水源林叶面积指数变化的遥感监测[J]．农业工程学报，2014，30(2)：139—145．WangXiuxin，FuJie，WangPeiiuan，eta1．RemotemonitoringofleafareaindexchangesforwatersourceforestovermountainareasinupperreachesofLijiangRiver[J]．TransactionsoftheChines

5、eSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30f2)：139—145．(inChinesewithEnglishabstract)被覆盖率无法准确地描述林地空间结构的差异，而0引言叶面积指数(1eafareaindex，LAI)是表征林分冠层近30a以来桂林漓江出现枯水期逐年延长和结构的最基本参量之一，与植被的蒸腾、光合作用、水量变小、丰水期洪汛年发生频率增加的现象，水净初级生产力等密切相关【2]。因此，监测漓江上游生态环境呈现快速恶化的趋势，其主要原因为漓江山区水源林LAI

6、的变化，是评估漓江水源林地区生上游农林经济的快速发展导致水源林的减少、退态环境的研究内容。化。随着当地乡镇、村庄农林经济的发展，虽然水林地LAI的获取有地面观测法、遥感估算法2源涵养林猫儿山国家森林保护区(漓江源头)、青大类。地面观测法有直接和间接2种，直接观测法狮潭省级森林保护区内高海拔地带的原始森林植包括异速生长回归法、探针法、落叶收集法等，间被保存较好，但低山、丘陵地带(特别是保护区外)接观测法使用光学仪器测定透过森林冠层的太阳的原始森林大部分都被人为砍伐，大面积种植毛直射光或散射光辐射量获取冠层孔隙率估算LAI，竹、杉木、马尾松等经济用材林，种植药

7、材、香菇、只能获取点或局地值J，而遥感估算法是快速和准木耳等林副产品，种植柑橘、板栗、梨、青枣、茶确估算大范围LAI的唯一经济可行的方法L8J。遥感叶、油茶籽树、藤本植物罗汉果与猕猴桃等水果或估算法主要可分为物理模型、统计模型和神经网络土特产，导致用材林、果林、农业旱地增多而具有模型；物理模型的物理意义明确，具有普适性，例较高涵养水源功能的阔叶林覆盖面积减少，幼林增如SAIL模型p。引，但所需参数较多，有些参数较难多而成熟林减少，稀林增多而密林减少lJJ。由于植获取，反演迭代时有些反函数可能不收敛导致反演结果的不确定性甚至错误结果，计算量较大、耗时收稿日期

8、：2013-06—16修订日期：2013．09．05较长，限制了其