廣州市森林生物量時空演變及其異質(zhì)性分析.pdf

1、人類活動致使土地利用方式改變、自然資源破壞，同時化石燃料的無節(jié)制燃燒，使得大氣中CO<,2>含量持續(xù)快速增加，由此導致的溫室效應成為目前人類面臨的最嚴峻的全球環(huán)境問題之一，所以碳循環(huán)的研究引起了人們的普遍關注。森林是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)主要的碳儲存庫，森林生物量作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究和碳動態(tài)分析的基礎，已經(jīng)成為生態(tài)學和全球變化的重要研究內(nèi)容。3S技術的發(fā)展，為大尺度森林生物量的估測提供了一條有效的途徑。本研究選擇廣州這一經(jīng)濟高速發(fā)展、城

2、市化進程迅猛的區(qū)域作為研究對象，利用遙感技術對其森林生物量動態(tài)變化進行探討，為區(qū)域碳循環(huán)研究提供基礎數(shù)據(jù)，為建立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)城市提供參考。 本文采用1990年、1997年和2004年3個時相的Landsat TM數(shù)據(jù)，將影像進行地形校正、大氣校正等預處理，并基于CART分析算法，提取廣州森林分類信息。利用樣方調(diào)查結(jié)合同期TM數(shù)據(jù)的光譜響應數(shù)據(jù)，選擇適合研究區(qū)的遙感指示因子，建立闊葉林、針葉林、園地的逐步回歸模型與神經(jīng)網(wǎng)絡模型

3、，比較兩種模型的精度，選擇最優(yōu)模型，計算3個時期廣州森林生物量，繪制生物量分布圖，分析廣州森林生物量的動態(tài)變化。并在此基礎上，利用地統(tǒng)計學方法，分析森林生物量的分布格局。得到如下結(jié)論： (1)對影像進行大氣校正與地形校正，將灰度值轉(zhuǎn)化為地物真實光譜反射率，消除了山體陰影的影響，降低了植被的分類難度。而基于CART算法的決策樹自動分類后再利用專家知識的再分類方法，即充分利用了CART算法分類的快速、方便、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作的優(yōu)勢，

4、同時引入了GIS數(shù)據(jù)以及其他輔助信息，改進了分類精度，提高了效率。3個時期廣州森林面積分別為268841hm<'2>、309892hm<'2>、309849hm<'2>；森林覆蓋率為38.42﹪、44.29﹪與44.28﹪。森林分布不均，呈現(xiàn)“北多南少，東多西少”的分布格局。1990年～2004年，針葉林面積減少，闊葉林增加，森林群落朝著正向演替方向發(fā)展。 (2)選擇不同的遙感指示因子建立研究區(qū)不同森林類型的逐步回歸模型，模型

5、擬合程度較好，森林生物量與所篩選的遙感信息之間確實存在緊密的相關性，樣本序列總體能夠反映研究區(qū)森林生物量的信息。但利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，與回歸模型比較精度更高，因此神經(jīng)網(wǎng)絡模型更適用于廣州森林生物量的研究。 (3)1990年、1997年、2004年廣州森林生物量分別為1.19×10<'7>t、1.41×10<'7>t、1.53×10<'7>t；平均生物量分別為44.1 t·hm<'-2>、45.8 t·hm

6、<'-2>、49.4t·hm<'-2>。3個時期，廣州市均有40﹪以上的森林生物量低于50t·hm<'-2>；80﹪以上森林生物量低于100 t·hm<,-2>。1990年生物量高于100 t·hm<'-2>的森林面積僅占5.71﹪，2004年增至15.63﹪。高于150 t·hm<'-2>的森林面積1990年所占比例不足2﹪，其分布在廣州北部流溪河林場、大嶺山林場，面積約3145 hm<'2>；1997年，超過10000 hm<'2>

7、的森林生物量大于150 t·hm<'-2>，其分布除了流溪河林場、大嶺山林場外，還有廣州中部的白云山、帽峰山、增城一些地區(qū)，以及廣州西部的鴻枕山等地；2004年生物量高于150 t·hm<'-2>的森林面積是1990年的4.5倍。在時間維上，生物量變化的趨勢是低于50 t·hm<'-2>生物量的森林逐步減少，高于100 t·hm<'-2>生物量的森林逐步增加，廣州市加強森林管理的效果開始顯現(xiàn)，生物量結(jié)構(gòu)朝良性發(fā)展。1990年、1997年

8、、2004年廣州森林碳儲量分別為5.93×10<'6>t、7.04×10<'6>t、7.65×10<'6>t；碳密度分別為22.1 t·hm<'-2>、22.7 t·hm<'-2>、24.7 t·hm<'-2>。 (4)3個時期研究區(qū)森林生物量都存在較強的正自相關性：2004年生物量分布的空間自相關性最強；1990年-2004年研究區(qū)的生物量分布格局由隨機離散分布趨向于聚集分布。利用地統(tǒng)計學的方法，對廣州森林生物量的異質(zhì)性進行分