多源數(shù)據(jù)森林樹種（組）胸高斷面積及成數(shù)估測技術(shù)研究.pdf

1、獲取森林樹種（組）空間分布信息是我國森林資源調(diào)查的重要內(nèi)容之一，不僅可為國家森林資源管理宏觀決策提供信息支撐，也是深入開展森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型研究的重要輸入數(shù)據(jù)之一。遙感技術(shù)為提取樹種（組）空間分布信息提供了一種有效的手段。中空間分辨率高重訪周期遙感數(shù)據(jù)提取的時(shí)間序列NDVI數(shù)據(jù)能夠較完整的反映植被的季相變化和物候差異，已被眾多學(xué)者應(yīng)用于大區(qū)域植被信息提取研究。同時(shí)，區(qū)域樹種（組）的空間分布也受到諸多環(huán)境因素的影響，氣溫、降水量和地形

2、等多類型數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用有利于樹種（組）空間分布信息的提取。建立和檢驗(yàn)樹種（組）空間分布信息提取模型離不開大量地面實(shí)況調(diào)查數(shù)據(jù)的支撐，因此目前國外相關(guān)研究報(bào)道無一例外都采用了國家森林資源調(diào)查固定樣地?cái)?shù)據(jù)，但國內(nèi)尚沒有基于多源數(shù)據(jù)綜合提取樹種（組）空間分布信息的研究報(bào)道。為此本文在國外該方向最新研究進(jìn)展基礎(chǔ)上，開展了綜合多源數(shù)據(jù)的樹種（組）空間分布信息提取方法研究。
　　本文發(fā)展了一種以MODIS NDVI8天合成時(shí)間序列數(shù)據(jù)(空間分

3、辨率為250m×250m)和國家森林資源連續(xù)清查固定樣地?cái)?shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，綜合利用氣象觀測數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)，基于梯度最近鄰(GNN)方法的省級樹種（組）單位面積胸高斷面積（可理解為胸高斷面積密度，單位為m2/hm2，后文簡稱胸高斷面積）和樹種（組）成數(shù)估測方法。該方法首先利用典型對應(yīng)分析(CCA)對特征變量進(jìn)行特征變換，然后采用k-最近鄰(k-NN)方法對樹種（組）胸高斷面積和成數(shù)進(jìn)行分層估測，其估測結(jié)果可用于間接表達(dá)主要樹種（組）的空間

4、分布。以黑龍江省和吉林省為試驗(yàn)區(qū)開展了實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了所發(fā)展方法的有效性，進(jìn)而制作了黑龍江省9個(gè)樹種（組）的胸高斷面積分布圖和吉林省7個(gè)樹種（組）的成數(shù)分布圖。本文主要研究工作和結(jié)論如下:
　　(1)研究了k-NN參數(shù)優(yōu)選對估測精度的影響規(guī)律，摸索出了最佳k-值的確定方法。本文在對黑龍江省的9個(gè)樹種（組）的胸高斷面積和吉林省的7個(gè)樹種（組）成數(shù)進(jìn)行估測時(shí)，分別對k值進(jìn)行了優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，分析了k-NN估測精度隨k值的變化規(guī)律，總結(jié)出了最

5、佳k-值的確定方法。
　　(2)發(fā)展了一種有效的分層估測方法。采用分層估測的方法對黑龍江省樹種（組）的胸高斷面積和吉林省樹種（組）成數(shù)進(jìn)行了估測，與不分層的直接估測法進(jìn)行了精度對比，結(jié)果表明:對于黑龍江省樹種（組）胸高斷面積估測，分層估測法的決定系數(shù)(R2)比直接估測法平均高0.07;對于吉林省樹種（組）成數(shù)的估測，分層估測法的均方根誤差(RMSE)比直接估測平均低0.1。本文發(fā)展的分層估測方法可以提高樹種（組）空間分布信息提取精

6、度。
　　(3)采用兩種精度評價(jià)方法對本文所發(fā)展的樹種（組）空間分布信息提取方法進(jìn)行了有效性檢驗(yàn)?；诰W(wǎng)格的精度評價(jià)結(jié)果顯示:隨著評價(jià)尺度（網(wǎng)格大?。┑淖兓邶埥?個(gè)樹種（組）的胸高斷面積的RMSE平均值在0.44-1.68之間;吉林省7個(gè)樹種（組）成數(shù)的RMSE平均值在0.35-0.65之間。在吉林省實(shí)驗(yàn)區(qū)，以縣為統(tǒng)計(jì)單元采用森林資源二類調(diào)查加密樣地進(jìn)行了精度檢驗(yàn)，結(jié)果表明:樹種（組）成數(shù)估測R2為0.83，RMSE為0.3