基于MODIS数据产品与Landsat遥感影像的云南省近十年森林扰动监测方法研究

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森林扰动反映了人与森林生态系统的相互作用和森林演替进程,是影响区域生态环境的重要因素之一。对于区域或者更大尺度来说,遥感是监测森林扰动的有效手段。本文以云南省为研究区,选用2002、2013年较高空间分辨率的Landsat数据和2002-2013年的MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)产品数据,分别构建扰动指数提取森林扰动与变化信息。在此基础上利用随机抽样、分层抽样、系统抽样三种抽样方法分别建立Landsat数据和MODIS数据扰动结果之间的统计关系,对比分析不同抽样方法的监测精度,选取最合适的抽样方法订正MODIS数据监测的扰动面积,用于提高低空间分辨率数据监测的精度,进而分析研究区近十年森林扰动变化情况。论文研究结论如下:(1)通过目视解译并对比扰动发生前后的Landsat彩色图像,基于Landsat数据缨帽变换方法计算扰动指数可以精确提取森林变化信息。(2)通过构建MODIS扰动指数提取森林变化,将瞬时扰动监测结果与MODIS火灾产品进行比较,两种结果在空间位置和分布上具有较强的一致性;Google Earth的在线分析表明,非瞬时扰动的监测结果也具有较高的可靠性。(3)对比MODIS数据MGDI (MODIS Global Disturbance Index)监测结果与Landsat数据监测结果,可以看出MODIS数据在监测森林的动态变化方面具有一定的可行性,但由于其空间分辨率较低,对于一些发生在亚像元尺度内的森林变化不能准确监测,直接用于估算森林扰动面积的精度不能保证。(4)综合高低空间分辨率遥感图像森林扰动监测结果,对比分析随机抽样、分层抽样、系统抽样方法用于外推整个研究区森林扰动面积,结果表明基于奈曼优化配置方法的分层抽样精度最高,随机抽样方法误差较大,系统抽样可以获得比随机抽样更好的精度。利用FORMA (Forest Monitoring for Action)数据作为参考,相对于低空间分辨率图像森林扰动提取结果,基于抽样方法的综合高低空间分辨率图像提取森林扰动变化精度提高了18.29%。(5)利用近十年的MODIS影像数据提取研究区森林扰动,并根据高低空间分辨率扰动提取结果之间的线性关系进行订正,分析研究区森林扰动变化信息。结果表明:云南省森林扰动面积具有明显的时间特征,近十年的年平均扰动面积为23495.83公顷,其中2010、2012和2013年扰动最为明显,年平均扰动面积为50366.67公顷,2010年扰动最为剧烈,受扰动面积接近83000公顷,占云南森林覆盖面积的0.5%,主要扰动发生在云南省的大理、丽江、玉溪等林区地带。
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