改正的盖度-坡度-OSAV...法的江西省草地资源盖度预测_曹庆安.pdf

年第期 曹 庆 安，等：改 正 的 盖 度-坡 度-反 演 法 的 江 西 省 草 地 资 源 盖 度 预 测引 文 格 式：曹 庆 安，涂 梨 平，冷 鹏改 正 的 盖 度-坡 度-反 演 法 的 江 西 省 草 地 资 源 盖 度 预 测 测 绘 通 报，（）：-：-改正的盖度-坡度-反演法的江西省草地资源盖度预测曹 庆 安，涂 梨 平，冷鹏（江 西 省 核 工 业 地 质 调 查 院，江 西 南 昌；江 西 农 业 大 学，江 西 南 昌；江 西 核 工 业 测 绘 院 集 团 有 限 公 司，江 西 南 昌）摘 要：草 地 资 源 调 查 中 盖 度 具 有 较 为 直 接 的 代 表 性，目 前 对 盖 度 的 调 查 以 人 工 实 地 调 查 为 主。针 对 大 区 域 的 实 地 调 查 投 入 大、周期 长 等 问 题，本 文 以、影 像、地 理 国 情 普 查 中 草 地 图 斑 及个 实 地 样 地 调 查 数 据 的 盖 度 数 据 为 数 据 源，通过 提 取 坡 度 数 据、选 取个 实 地 样 点 盖 度 调 查 数 据 及 优 化 的 土 壤 调 节 植 被 指 数（），建 立 相 关 模 型，对 研 究 区 的 草 地 资 源 的盖 度 进 行 反 演，形 成 全 域 草 地 盖 度 灰 度 值 图 斑 分 布 图。对个 实 地 调 查 的 样 地 盖 度 与 反 演 盖 度 进 行 误 差 分 析，最 终 显 示 反 演 盖度 与 实 地 盖 度 高 度 一 致。关 键 词：盖 度；坡 度；反 演；草 地中 图 分 类 号：文 献 标 识 码：文 章 编 号：-（）-，（，；，；，）：，（），：；近 年 来，遥 感 技 术 越 来 越 多 地 被 应 用 于 自 然 资源 调 查 领 域。在 草 地 资 源 调 查 中，植 被 覆 盖 度 是一 项 重 要 的 调 查 因 子，被 广 泛 地 用 于 判 定 生 物 量 和生 长 状 态。传 统 的 盖 度 测 定 方 法 是 采 用 盖 度 仪进 行 实 地 测 量，工 作 量 大 且 工 作 效 率 低，特 别 是 在大 尺 度 的 地 域 范 围 内 进 行 地 表 覆 盖 度 的 判 定，传 统的 盖 度 测 量 方 法 有 较 大 的 局 限 性-。基 于 地 表 植被 覆 盖 与 遥 感 影 像 的 植 被 指 数 的 相 关 性，大 量 学 者均 在 采 用 植 被 指 数 或 改 正 后 的 植 被 指 数 进 行 盖 度相 关 性 研 究-。但 是，由 于 植 被 的 生 长 状 况 受 光 照、季 节、气候、土 壤、降 水 等 诸 多 因 素 的 影 响，导 致 单 一 基 于 植被 的 光 谱 反 射 信 息 判 定 地 表 覆 盖 情 况 明 显 不足-。因 此，更 多 学 者 开 始 在 基 于 植 被 指 数 的 优化 或 改 正 模 型 方 面 进 行 研 究。其 中，文 献 提 出的 优 化 土 壤 调 节 植 被 指 数（）在 青 海 等 地 得 到较 好 的 验 证；文 献 利 用 叶 片 光 谱 和 冠 层 光 谱 特征 差 异 对 内 蒙 古 草 地 退 化 进 行 了 验 证 研 究。因 此，收 稿 日 期：-；修 回 日 期：-基 金 项 目：江 西 省 重 点 研 发 计 划（）；南 昌 市 重 大 科 技 攻 关 项 目（洪 科 字 号）；南 昌 市 科 技 创 新 人 才“双 百 计 划”创 新 团 队（培 养 类）（洪 科 字 号）作 者 简 介：曹 庆 安（），男，硕 士，高 级 工 程 师，研 究 方 向 为 遥 感、地 理 信 息 及 相 关 数 据 处 理。-：通 信 作 者：涂 梨 平。-：测绘通报年第期针 对 不 同 地 域 特 征 和 环 境 背 景 下 的 植 被 覆 盖 信 息提 取 可 采 用 改 正 模 型 验 证，以 适 应 不 同 地 域 范 围 内的 地 表 覆 盖 信 息 提 取。本 文 以 江 西 省 草 地 资 源 调 查 工 作 为 背 景，通 过实 地 调 查 和 内 业 分 析，发 现 调 查 区 域 的 盖 度 与 实 地坡 度 和 植 被 指 数 的 相 关 性。采 用 基 于 盖 度-坡 度-指 数 的 改 正 模 型 对 研 究 区 范 围 的 草 地 进 行反 演，经 过 实 地 样 点，验 证 该 改 正 模 型 的 草 地 盖 度预 测 作 用，以 期 对 研 究 区 的 草 地 资 源 盖 度 预 测 和 多时 相 监 测 方 法 提 供 参 考。研 究 区 和 数 据 源.研究区概况江 西 地 处 中 国 东 南 部，位 于，辖 境 面 积 共.万。年 江 西 省 森 林 覆 盖 率 稳 定 在.，自 然 保 护地 数 量 达处，占 国 土 面 积 的.。.数据源（）遥 感 影 像 数 据。选 用 影 像 作 为 数据 源，时 间 选 取 为月。原 始 的 卫 星 影 像 数 据 经过 大 气、辐 射 和 坐 标 校 正 及 除 云 处 理，以 及 镶 嵌、裁切，形 成 江 西 省 影 像 底 图。利 用 近 红 外 和红 外 波 段 作 为 波 段 计 算 的 基 础 数 据。（）坡 度 数 据。利 用 的栅 格 数 据，通 过软 件 计 算 得 出。（）草 地 图 斑 底 图。以 江 西 省 地 理 国 情 普 查 数据 中 的 草 地 图 斑 作 为 草 地 基 础 数 据。该 数 据 是年 江 西 省 地 理 国 情 时 点 更 新 后 的 数 据，但 调 查成 果 时 效 性 不 强，且 草 地 分 类 与 本 次 研 究 存 在 差异，需 进 行 基 数 转 换。（）实 地 样 方 调 查 数 据。首 先 在 全 省 草 地图 斑 底 图 上 根 据 地 域 分 布 情 况 选 取 一 定 数 量 的实 地 调 查 样 点，然 后 在 实 地 设 置 样 方，利 用 盖 度仪 测 定 植 物 构 成、高 度、盖 度、产 量 等，采 集 景 观和 样 方 照 片，采 用 成 组 的 圆 形 频 度 样 方 测 定 植 物频 度。盖 度 测 定 采 用 盖 度 仪 支 架 对 样 方 拍 照 进行 测 定。在 全 部个 样 方 数 据 中 随 机 选 取个 作 为 模 型 拟 合 参 与 计 算 数 据，其 余 样 方 数 据为 验 证 数 据。盖 度-坡 度-反 演 模 型.模型参数.改 正 的指 数植 被 指 数 的 优 化 是 根 据 不 同 条 件 下 的 波 段选 取 和 经 验 参 数 进 行 改 正，目 的 是 消 除 或 减 弱 土壤 背 景 对 植 被 指 数 的 影 响。文 献 提 出 了 优化 土 壤 调 节 植 被 指 数（），在 近 红 外 和 红 外波 段 的 基 础 上 增 加 优 化 值 常 数.，可 以 显 著 减少 不 同 土 壤 类 型 和 水 分 条 件 对 植 被 指 数 的 影 响粗 糙 度。在 此 基 础 上，文 献 提 出 的 优 化 土 壤 调 节 植被 指 数（），特 别 是 在 受 水 汽、土 壤 影 响 的 山区，可 以 较 好 地 消 除 干 扰，公 式 为.（）（.）（）式 中，为 近 红 外 波 段；为 红 外 波 段。改 正 的模 型 是 基 于 减 少 土 壤 对 植 被 指数 的 影 响，有 效 消 除 土 壤 背 景。由 江 西 省 土 壤 分 布和 实 地 调 查 可 知，不 同 草 地 类 型 的 土 壤 背 景 存 在 较大 的 差 异，须 对 其 植 被 指 数 进 行 修 正。.盖 度-坡 度-反 演 模 型基 于 样 点 盖 度-坡 度-的 线 性 关 系，构 建模 型，公 式 为 （，）（）式 中，为 样 点 实 测 盖 度；为 样 点值；为 样 点 坡 度 值。.盖 度 估 算依 据 其 线 性 关 系 构 建 基 于 坡 度-的 盖 度反 演 预 测，公 式 为 （，）（）式 中，为 样 点 预 测 盖 度；为 样 点值；为 样 点 坡 度 值。.偏 差 分 析采 用 平 均 绝 对 误 差 函 数 定 量 评 估 反 演 盖 度 与样 点 实 测 盖 度 的 误 差，公 式 为 （）式 中，为 样 点 盖 度 实 测 值；为 利 用 回 归 方 程 反演 的 盖 度 估 算 值；为 实 地 样 点 数。越 小，表 明 越 接 近 实 测 值。.反演方法.构 建 线 性 回 归 方 程对 选 取 的个 样 方 的 实 地 盖 度 调 查 数 据、及 坡 度 数 据 进 行 相 关 性 分 析，发 现 盖 度 与、坡 度 在.的 置 信 度 上 显 著 相 关（见表 表）。因 此，进 行 回 归 分 析 建 立 回 归 方程。公 式 为 .（）式 中，为 盖 度；为；为 坡 度。年第期 曹 庆 安，等：改 正 的 盖 度-坡 度-反 演 法 的 江 西 省 草 地 资 源 盖 度 预 测表实 地 样 点 盖 度、坡 度、值（部 分）（）（）（）（）.注：为 样 地 编 号；为 盖 度；为灰 度 值；为 坡 度。表回 归 分 析 相 关 性 结 果相 关 因 子 坡 度盖 度坡 度皮 尔 森（）相 关 .*.*显 著 性（双 尾）.皮 尔 森（）相 关.*.*显 著 性（双 尾）.盖 度皮 尔 森（）相 关.*.*显 著 性（双 尾）.注：*相 关 性 在.层 上 显 著（双 尾）。表回 归 分 析 相 关 系 数模 型非 标 准 化 系 数标 准 差标 准 化 系 数显 著 性（常 数）.坡 度.注：应 变 数 为 盖 度；为 非 标 准 化 系 数。.反 演 盖 度 分 布 情 况对 根 据 影 像 分 析 的和 坡 度 情 况，按 照 样点 构 建 的 回 归 方 程 反 演 所 有 草 地 图 斑 的 盖 度 灰 度值 图（如 图所 示）。图研 究 区 草 地 盖 度 分 布 反 演.模型验证.验 证 方 法根 据 实 地 调 查 的个 样 点 的 实 地 盖 度 情 况，按照 反 演 盖 度 分 布 进 行 选 取 反 演 盖 度。计 算 平 均 绝对 误 差 计 算 精 度，结 果 见 表。测绘通报年第期表样 点 实 地 盖 度 与 反 演 盖 度 误 差 对 比 分 析（部 分）编 号（）（）.平 均 误 差.注：为 实 地 盖 度；为 反 演 盖 度；为 误 差。.偏 差 分 析利 用 平 均 绝 对 误 差 函 数 定 量 评 估 反 演 后 的 盖度 精 度-。经 过 计 算，得 出.。因 此 反演 盖 度 的 误 差 不 超 过.；反 演 盖 度 平 均 精 度为.。结 论 及 展 望本 文 通 过 盖 度-坡 度-指 数 的 改 正 模 型，对 江 西 省 草 地 资 源 的 分 布 情 况 进 行 了 分 析，利 用 相关 分 析 建 立 反 演 回 归 方 程，通 过 反 演 盖 度 对 实 地 调查 样 点 的 盖 度 进 行 对 比，计 算 偏 差 和 评 估 精 度。对江 西 省 草 地 资 源 的 分 布 情 况 进 行 预 测，结 果 显 示 反演 精 度 较 好。结 论 如 下：（）通 过 选 取 少 量 关 键 性 的 代 表 样 点，建 立 反演 模 型，预 测 较 大 区 域 的 草 地 资 源 盖 度 分 布 情 况，可 以 极 大 减 少 实 地 样 点 调 查 工 作 量。（）利 用 实 地 调 查 的 样 点 对 反 演 盖 度 分 布 结 果进 行 精 度 评 估，可 信 度 较 高，精 度 较 为 满 意。研 究结 果 验 证 了 反 演 模 型 的 可 行 性 与 适 用 性。（）由 于 研 究 区 的 草 地 资 源 受 到 的 影 响 因 素 较多，本 文 仅 采