结合Sentinel-1B和Landsat8数据的针叶林叶片含水量反演研究

为研究SAR影像结合光学影像反演叶片含水量的可行性,本文以吉林省长春市净月潭国家森林公园为研究区,以Sentinel-1B、Landsat8 OLI遥感影像和通过外业调查获取的叶片含水量为数据源,通过相关性分析,选取出与叶片含水量相关性较大的波段组合和植被指数,并对其进行主成分提取,建立主成分与叶片含水量之间的线性、二次多项式、三次多项式和指数模型,并利用精度最高的模型反演出净月潭国家森林公园的叶片含水量。结果表明:(1) Sentinel-1B的VV极化、VH/VV极化比和OLI传感器的短波红外1波段、短波红外2波段、归一化水分指数(NDWI)、比值植被指数(RVI)与叶片含水量相关性较大;(2) Sentinel-1B和Landsat8 OLI数据结合相较于仅使用Landsat8 OLI数据、提取出的主成分与叶片含水量相关性较高;(3)利用提取出的主成分与叶片含水量建立的反演模型中三次多项式模型的拟合精度最高(R2=0.629 9,RMSE=0.035 8)。表明Sentinel-1B结合Landsat8 OLI数据能较好得反演出针叶林的叶片含水量。     

基于Sentinel-1A和Landsat 8数据的区域森林生物量反演

【目的】结合主被动遥感数据,为基于不同遥感数据源、建模算法的亚热带森林生物量建模分析提供新思路。【方法】以湖南省郴州市桂东县2014年Landsat 8 OLI影像、2014年Sentine-1A影像、2014年43块森林资源连续清查固定样地数据为主要信息源,借助于ENVI、SNAP、R等软件,分别采用主动式遥感(Sentinel-1A数据)、被动式遥感(Landsat 8 OLI数据)、主被动相结合(Sentinel-1A数据结合Landsat 8 OLI数据)3种数据集和多元线性回归、随机森林、人工神经网络、袋装算法等4种模型,进行区域森林地上生物量特征变量选取、参数建模、模型精度评价、生物量空间制图。【结果】1)在特征变量选择上,红波段(B4)、红外波段(B5)反射率及纹理特征,归一化植被指数(NDVI),交叉极化(VH)后向散射系数及其纹理特征,在森林生物量反演中具有重要作用;2)4种遥感估测模型精度比较分析表明,无论是单一数据源还是二者结合,随机森林算法预测精度最高,人工神经网络、袋装算法次之,多元线性回归最低;3)3种不同数据源的遥感估测综合精度,按照由高到低的顺序排列,主被动结合被动式遥感主动式遥感;4)桂东县森林生物量平均值为53.68 t/hm2,生物量高( 90 t/hm2)的林分面积比例只有16.03%,主要分布在海拔较高、坡度较陡的东南、西南部。【结论】Sentinel-1A和Landsat 8数据的结合在估测森林生物量方面具有重要作用。     

基于Landsat8 OLI遥感影像的森林蓄积量估测模型研究

本次试验以湖南省湘潭县为研究区,提取Landsat8 OLI影像数据的56个遥感因子作为候选因子,结合皮尔逊相关系数和主成分分析两种方法对变量进行降维,构建多元线性回归模型(MLR)、误差反向传播神经网络(BP-ANN)、K最近邻模型(KNN)和随机森林模型(RF)进行蓄积量反演,并采用决定系数(R2)、均方根误差(R...     

基于混合像元分解方法的康保县植被覆盖度估测

以康保县为研究区,使用Landsat8 OLI数据,结合134个野外样地调查数据,通过像元二分法、完全约束最小二乘法和随机森林三种方法来进行混合像元的分解,探讨混合像元分解方法对提取地表植被覆盖度的可行性。结果显示:基于随机森林的混合像元分解方法结果最优,F为0.664,RMSE为0.127;三种方法都能较为精确地估测出康保县的植被覆盖情况,且与实测数据较为拟合,因此采用混合像元分解的方法进行植被覆盖度估测是完全可行的。     

基于距离相关系数和KNN回归模型的森林蓄积量估测研究

【目的】探究Landsat8 OLI数据和KNN算法在森林蓄积量估测中的潜力。【方法】以湖南省湘潭县为研究区,采用Landsat8 OLI数据和同时期的二类调查数据,通过距离相关系数筛选特征,分别采用线性回归模型(MLR)、K-近邻模型(KNN)、距离加权KNN模型(DW-KNN)和优化欧式KNN模型(FW-KNN)对森林蓄积量进行估测。使用十折交叉方法进行精度检验,对检验结果进行对比分析。【结果】3种KNN模型的估测结果均高于传统的线性模型,并且在3种KNN模型中,FW-KNN算法效果最好,决定系数达到0.69,为3种模型中最高;3种KNN模型中,本研究优化欧氏距离KNN模型的估测精度最高,其均方根误差为30.3%,相比于传统KNN模型的均方根误差降低了5.1%,相比于DW-KNN模型降低了3.3%。【结论】采用DW-KNN蓄积量估测结果明显优于其他两种模型,说明通过特征与蓄积量的相关性优化样本间的距离是一种可行的KNN优化方法。     

遥感影像分类技术在森林景观分类评价中的应用研究

以吉林省旺清林业局金沟岭林场为例,在地面调查数据和Landsat TM多光谱卫星遥感数据的基础上,以ERDAS遥感影像处理系统和MapInfo地理信息系统支持,利用基于二类调查数据取证遥感分类技术,对其森林景观进行分类和评价,得到金沟岭林场森林景观空间分布图及空间格局分析结果。本研究提出的一套实用技术方法可为宏观上快速提取森林景观要素及空间格局状态提供技术参考,结果可为进一步森林景观规划和设计提供依据。     

崂山林场林分生物量遥感反演估算研究

以Landsat TM影像和高分一号影像为数据源,结合外业实测数据,利用遥感影像和实测数据建立崂山林场生物量多元线性反演模型,比较分析不同数据源下反演出的模型精度,估测了崂山林场森林生物量。研究发现,利TM遥感影像作为数据源的崂山林场森林生物量反演模型平均精度为77.12%。高分一号遥感数据反演的生物量模型平均反演精度达到80.75%,高于TM数据源下的生物量反演模型精度。分别根据TM遥感影像和高分一号遥感影像林分生物量估测模型,估测的崂山林场2009年的林分生物量为401185.62t,2013年的林分生物量为402485.44t。     

基于Landsat8影像的汝城县森林地上生物量遥感估算研究

精确估测森林生物量是分析森林碳动态和碳循环的基础。本研究采用汝城县森林资源连续清查数据,结合Landsat 8遥感影像,分析了森林地上生物量的空间自相关和空间异质性,并选取显著相关的植被指数因子,分别构建普通最小二乘模型、空间滞后模型以及地理加权回归模型,并绘制汝城县森林地上生物量的空间分布图。结果表明:通过对森林地上生物量的空间效应分析,发现样地生物量的空间自相关和空间异质性不容忽视。与普通最小二乘回归相比,空间滞后模型和地理加权回归模型可以减少空间效应对森林地上生物量估测的影响。地理加权回归模型可以最大程度地减少过高或过低估计,估测森林地上生物量的精度最高,决定系数达到0.756,均方根误差和平均相对误差最小,分别为17.288 t·hm~(-2)和-8.542%。因此使用Landsat 8遥感影像结合地理加权回归方法在改善森林地上生物量的估测中具有巨大潜力。     

基于端元提取的滇中典型森林类型识别研究

端元波谱的选择对森林类型的识别精度和效率具有重要影响。以滇中地区典型森林植被为研究对象,基于Landsat8 OLI遥感影像数据,结合二类调查数据,在影像融合的基础上提取典型森林植被的感兴趣区,通过最小噪声分离变换及n维散点图提取滇中典型森林植被(云南松、华山松、蓝桉、柏木和栎类)的波谱曲线,利用提取出的端元波谱,采用波谱角填图法进行滇中典型森林类型的识别,采用混淆矩阵对分类结果进行精度评价;同时,与传统的森林类型分类识别端元提取方法进行了对比分析。研究结果表明:1)基于感兴趣区端元提取的方法所得的分类结果较为理想,总体分类精度达83.46%,其中云南松84.78%、华山松96.88%、蓝桉80.60%、柏木75.00%、栎类57.69%。2)基于几何顶点的端元提取方法通过多次端元波谱提取、波谱分析仍仅能识别云南松、华山松、蓝桉和栎类,柏木无法识别;分类精度分别为云南松89.13%、华山松84.37%、蓝桉76.12%、栎类53.13%。基于传统方法提取出的波谱近似程度较高,分类精度偏低,端元波谱不易识别。3)基于感兴趣区的端元提取方法方便快捷、精度较高,可避免无意义端元波谱对分类结果的混淆,能有效解决端元波谱无法识别的技术难题。     

基于Zone模型的森林小班变化信息提取方法研究

利用遥感图像监测森林覆盖及其变化是遥感应用的重要领域之一。本研究基于建德市2013和2014年Landsat8 OLI遥感影像数据、森林资源二类调查小班数据及林地落界数据。采用统计分布和Zone模型两种方法提取有林地小班变化信息。评价结果表明:基于统计分布法操作简单但效果不够理想;基于Zone模型法检测结果精度高于基于统计分布法,但存在较多伪变化,正确检测率为80.58%,漏检率为19.42%,错检率为84.89%,是一种较好的提取有林地小班变化信息的方法。     

景谷县森林蓄积量遥感估测及其动态变化分析

以云南省景谷县为研究区,基于Landsat5和Landsat8遥感数据,利用2012年和2017年两期全国森林资源连续清查实地调查数据,建立多元逐步回归和随机森林模型对景谷县森林蓄积量进行遥感估测对比研究.结果显示:综合建模精度来看,随机森林法在相同样地数量条件下具有更好的估测效果;从估测结果与林地保护利用规划和林地变...     

结合Landsat 8与PALSAR-2影像的龙南县针叶林蓄积量遥感估测研究

林分蓄积量估测是林业遥感的重要研究领域,由于云雾天气和光谱饱和现象等因素限制了光学遥感影像估测林分蓄积量的精度。合成孔径雷达(SAR)具有穿透性强、受云雾影响小等特点,弥补了光学遥感的不足。以江西省龙南县的针叶林为研究对象,结合Landsat 8与PALSAR-2双极化SAR影像数据,在遥感数据预处理基础上,提取了光谱信息、植被指数、纹理信息和后向散射系数等共245个遥感因子。基于Pearson相关系数法和多元逐步回归法,筛选出65个遥感因子参与林分蓄积量估测。以林分郁闭度作为分层因子,分别采用线性、KNN、支持向量机(SVM)、多重感知机(MLP)和随机森林(RF)5种模型估测林分蓄积量,并对估测结果进行精度检验。实验结果表明:1)相比单独使用Landsat 8的光谱和纹理信息,基于郁闭度分级并融合PALSAR-2的后向散射信息明显提高了蓄积量的反演精度;2)对于低郁闭度林分,线性模型精度最高(rRMSE=21.16%),中郁闭度林分,多重感知机模型估测效果最好(rRMSE=30.61%),高郁闭度林分,多重感知机模型估测效果最好(rRMSE=27.53%)。在结合PALSAR-2的后向散射系数的基础上,郁闭度分层能有效改善中高蓄积量区域的反演精度。     

东莞市针叶类森林生物量遥感模型研究

基于 Landsat 8 影像数据,对东莞市松树林 (Pinus sp.)、杉木林 (Cunninghamia lanceolata)、针 叶混交林 3 种针叶类森林生物量进行估算,利用相关分析、主成分分析和逐步回归分析,建立针叶类森 林生物量遥感估算模型,其决定系数 (R2) 值分别为 0.880 9、 0.832 5、 0.964 0,均达显著水平。经适用性 检验,模型均达 0.05 显著水平,可用于东莞市针叶类森林生物量估算。     

基于无人机可见光遥感的单木树高提取方法研究

利用目前流行的高分辨率可见光无人机遥感影像生成树木冠层高度模型,采用分水岭分割算法提取单木树高的研究具有重要理论和实践意义。以位于云南省富民县的天然云南松纯林为研究对象,通过大疆Phantom 4 Pro无人机获取低空可见光遥感影像,利用Pix4D Mapper对无人机影像进行预处理及三维重建,生成三维点云,利用LiDAR360处理三维点云,构建DSM,DEM并生成CHM;采用分水岭分割算法对不同郁闭度条件下获得的CHM进行单木分割及树高提取,对提取结果进行精度评价。结果表明:分水岭分割算法能够准确分割CHM,利用无人机可见光遥感影像进行单木树高提取是可行的;将基于无人机可见光影像提取的树高值与野外实地调查得到的树高值进行对比,R²为0.893,RMSE为1.23m,估测精度为87.58%;同时,林分郁闭度会对单木树高估测产生影响,根据不同郁闭度条件下提取的3组样木树高与实地测量树高的决定系数(R²)分别是0.857,0.939和0.921,RMSE分别为1.450,1.097,0.896m,在低郁闭度林分内树高估测的精度显著高于高郁闭度林分。     

基于高分二号的旺业甸林场蓄积量估测模型研究

【目的】为了探究国产高分二号(GF-2)影像在林分蓄积量估测中的潜力,并找到最佳的蓄积量估测模型。【方法】本次实验以内蒙古旺业甸林场为研究区,以高分二号卫星影像为信息源,结合2017年10月份调查的75块样地以及同时期的GF-2影像数据,提取波段特征、植被指数和纹理特征等43个遥感因子作为候选变量,利用Pearson相关系数选择出与蓄积量显著相关的6个变量,采用多元线性回归模型(MLR)、BP-神经网络模型(BP-ANN)、随机森林模型(RF)、支持向量机模型(SVM)和K邻近模型(KNN)进行蓄积量的估测。以决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE%)作为5种模型的评价指标,选择出旺业甸林场的最佳蓄积量估测模型,并绘制了研究区的森林蓄积量分布图。【结果】4种机器学习模型的结果明显优于传统的线性模型,其中随机森林(RF)模型和K邻近模型(KNN)均得到了较高的精度,其中RF模型的R^2为0.66,均方根误差为55.2 m^3/hm^2,相对均方根误差为28.1%,KNN模型的R^2为0.64,均方根误差为57.6 m^3/hm^2相对均方根误差为29.3%。【结论】在利用高分二号数据进行旺业甸林场蓄积量估测时,RF和KNN模型在估测针叶林蓄积量时相比于其他模型可以取得更好的结果。     

基于Landsat长时间序列的森林扰动参数提取与树高估算

【目的】研究基于遥感影像的森林扰动信息定量提取及其对树高估算的影响,为遥感反演森林参数(树高、生物量)提供参考和借鉴。【方法】选取黑龙江省凉水国家级自然保护区为研究区,以1984—2006年33期Landsat TM/ETM+多光谱遥感影像为数据源,对其进行缨帽变换提取缨帽角(TCA)和缨帽距离(TCD)2个扰动监测指数,采用时间轨迹分析方法(LandTrendr)对TCA与TCD指数进行时间序列重构,分别提取扰动发生的前一年(DBYEA)、扰动发生前的光谱值(DBVAL)、扰动持续时间(DDUR)、扰动量级(DMAG)、扰动后开始修复的时间(RBYEAR)、扰动后开始修复的光谱值(RBVAL)、修复量级(RMAG)和修复持续时间(RDUR)8个时间序列扰动参数。基于单时相Landsat影像光谱信息与单时相Landsat影像光谱信息+森林扰动参数2组变量分别采用随机森林(RF)算法估算树高。【结果】采用单时相Landsat影像光谱信息结合基于TCA和TCD提取的16个时间序列扰动参数建立的树高反演模型预估精度比采用单时相Landsat影像光谱信息建立的树高反演模型预估精度提高6.34%,均方根误差(RMSE)降低0.50 m。树高反演模型中基于TCA提取的时间序列扰动参数变量重要性高于基于TCD提取的时间序列扰动参数变量重要性。【结论】基于LandTrendr提取的森林时间序列扰动参数能够增强反射率与树高之间的相关性,提高遥感树高模型的反演精度,基于TCA提取的森林时间序列扰动参数对树高的解释能力高于基于TCD提取的森林时间序列扰动参数。     

云南松林纵坑切梢小蠹灾害遥感监测的初步研究

以云南省曲靖市沾益、陆良县遭受纵坑切梢小蠹危害的云南松林为样区,应用NOAA/AVHRR、LandsatTM、CBERS-1 CCD和EOS/MODIS 4种卫星遥感数据,对其受纵坑切梢小蠹的重度危害区和健康林分进行了光谱信息的分析。据此,初步提出了两种监测模型,差变率(DR)模型和灾害指数(DI)模型,可用于区分典型的云南松健康林分和遭受纵坑切梢小蠹重度危害的林分。表明若DR值较大,云南松林的健康状况较好;反之DI值越大,林分受到纵坑切梢小蠹危害的程度越重。     

基于Landsat TM数据估算雷竹林地上生物量

结合Landsat TM遥感数据和雷竹林样地调查数据,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立雷竹林地上生物量估算模型,利用该模型估算临安市雷竹林地上部分生物量。结果表明:雷竹单株地上部分生物量与胸径及雷竹林地上部分生物量与株数之间都呈极显著相关(P<0.01);通过PLS-Bootstrap法筛选自变量能够提高模型精度;模型预测的雷竹林地上生物量均方根误差为3.45t·hm-2,满足大范围估算的精度要求;临安市雷竹林地上生物量为13～25t·hm-2,均值为19.52t·hm-2。