秦巴山区森林地上生物量遥感估算
文献类型：学位论文
| 作者 | 崔璐璐 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 姚永慧 |
| 关键词 | 森林地上生物量 生物量遥感估算 随机森林 秦巴山区 太白山 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 森林地上生物量（above-ground biomass, AGB）是基本的陆地气候变量，能有效反映森林生态系统的碳储存能力。准确、快速地估算森林地上生物量是了解森林碳库现状及其变化的基础，有助于评估森林在区域和全球碳循环中的作用和反馈，进而为应对全球气候变化制定政策提供理论依据。秦岭-大巴山（以下简称秦巴山区）位于中国中部，是长江和黄河的分水岭，更是中国南北地理和气候的天然界限和大尺度东西向的生态廊道。特殊的地理位置、过渡性的气候条件和多列山体的分布与阻隔，使其具有高度的环境异质性、生物多样性和气候敏感性，是全球变化研究的重点区域。目前有关秦巴山地的森林地上生物量研究仅围绕小范围区域或几种典型树种来进行，缺乏适宜区域尺度的生物量遥感估算模型，不能有效了解和掌握秦巴全区的森林生物量；由于实测样本有限，山区空间异质性较强，如何提高区域生物量的估算精度也是研究的难点和重点。 本文利用三条南北样线、一条东西样线以及重点山地的第一手植被调查样方数据，对样方尺度的森林地上生物量进行了详细分析；基于Google Earth Engine（GEE）云计算平台，基于秦巴山区植被调查样地数据，哨兵一号雷达数据和哨兵二号光学影像，分别利用随机森林、支持向量回归、多尺度地理加权回归、地理加权回归等方法构建实测样地生物量与遥感信息的数理统计模型，分析验证模型精度，从中选取最优估算模型，结合植被分布信息来实现太白山区及全区的森林地上生物量估算；最后运用空间分析等方法，从水平、垂直、坡度等维度来分析太白山区及全区的森林地上生物量空间格局。研究结果将为全面了解秦巴山区的森林地上生物量现状提供技术与数据支持，并为碳循环、气候变化等研究提供科学支撑。研究结果表明： （1）秦巴全区森林样点的地上生物量最高可达723.22 t/hm2（出现在太白山区域），均值为133.34 t/hm2。东部南北样线、西部南北样线和东西向样线的针叶林生物量要高于其他林分类型，中部南北样线的混交林生物量较高；南部大巴山地（神农架、米仓山、雄黄山）和北部秦岭山地（宝天曼、太白山、鸡峰山）生物量作对比分析发现：南部大巴山山地的生物量密度高于北部秦岭的。总的来看，实测样方的森林地上生物量呈现西高东低的空间分布格局，南部山地的生物量高于北部山地且生物量高值主要位于自然保护区内； （2）模型构建方面：利用Boruta特征选择器对秦巴全区、太白山区的建模特征进行筛选，发现纹理信息起着关键作用，特别是哨兵二号的四个红边波段（B5、B6、B7、B8A）的纹理信息特征占主要部分；选取随机森林回归、支持向量机回归、多尺度地理加权回归、地理加权回归来进行区域尺度的森林地上生物量遥感估算，随机森林回归模型均取得了较高精度，其中太白山区的R2为0.86-0.88，RMSE为28.22-30.39 t/hm2，秦巴全区的R2为0.889-0.895，RMSE为24.96-25.70 t/hm2； （3）对于秦巴全区而言，森林地上生物量估算范围为41.39-256.67t/hm2，总体均值为128.72 t/hm2，主要保护区的森林地上生物量均值为145.58 t/hm2。东部区域的森林地上生物量偏低，中部山地（太白山、米仓山等）存在生物量高值区，越靠近城镇，生物量偏低，西部的森林地上生物量普遍较高。剖面线分析结果表明，森林地上生物量自西向东呈下降趋势，随纬度的增加没有明显的升高或降低趋势，高值主要在各自然保护区内。森林地上生物量随海拔升高有上升趋势，随着坡度的增大而升高。太白山区的空间分析结果表明，低值生物量主要分布在城镇区及沿线，高值位于各个保护区内；海拔1800m以上地区，生物量随着海拔的升高先迅速下降，而后上升；随着坡度的增加，生物量均值呈上升趋势。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 95 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199729]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔璐璐. 秦巴山区森林地上生物量遥感估算[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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