生态大数据在林业草原信息化建设工作中的应用研究

本文以构建稳定的怒江林业草原生态系统、推进林业草原信息化建设的现代化进程为目的,采用引入现代化数据统计技术与高端计算机中央处理器、加强资金保障等方法,从而制定新形势下林业草原信息化建设的科学方案,为维系怒江地区林业草原的生态平衡、推动林草经济的稳定发展、提高林业信息工程的建设效率指明方向。

甘南地区草地NPP空间分布的估算研究

通过使用地理信息系统和遥感技术的数据处理方法,对获取的MODIS多时相遥感数据、气象数据和与其密切的植被生态统计资料,对2020年—2022年5月—9月份的甘南草地使用CASA模型进行了估算,并且在估算验证的基础上,分析了甘南草地的NPP空间分布关系和随时间变化的特征,在建立NPP估算模型的研究基础上,重新建立了甘南草地2020年—2022年不同土地覆盖下NPP年内变化的时空序列及演变模式,分析了2020年—2022年甘南NPP时空变化情况及原因。结果表明:3年甘南草地5月—9月的平均NPP为679.675 gC/(m 2·a);甘南草地植被季节性变化比较明显,成长期主要聚集在第173天~第245天;甘南地区植被NPP呈现逐年增长趋向。

基于国土调查数据的灌木林专项调查评价

本文以2021年桐梓县国土变更数据作为基础数据,结合历年耕地、草地及“三区三线”等数据,采用“限制因子法”获取桐梓县符合条件的可恢复耕种土地专项调查数据,为桐梓县耕地后备资源开发、利用提供了一定的数据依据,为进一步统筹保护耕地、发展经济及建设生态文明提供支持。通过本文研究发现,优化交通情况、灌溉条件等方面因素,可以最大程度获得耕地后备资源。

基于多源遥感数据的草地生物量反演

面向青海省黄南藏族自治州河南蒙古族自治县(河南县)开展实验。基于2018年5—8月的Landsat8、GF-1、GF-4遥感数据建立时空连续性的NDVI时间序列;将NDVI时间序列与人工采样草地生物量进行时空匹配,用于构建NDVI时间序列与草地生物量的经验模型;基于地理学第一定律,将基于点拟合的经验模型推广到面,实现在稀疏地面观测样本条件下的大区域、高精度草原生物量反演。提出的方法高效地构建了时空匹配的星基NDVI与时空分布稀疏的人工草地样方生物量的时间序列对,解决了当前遥感反演方法过度依赖稀疏的地面观测采样数据的问题,提升了反演的成功率和模型的泛化能力。基于提出的方法在试验区展开实验,决定系数(R^(2))平均为0.75,优于植被指数法(R^(2)取值0.3~0.5);均方根误差(RMSE)为1.10 kg/km^(2),优于植被指数法(RMSE取值10~60 kg/km^(2))。

自然资源统一调查背景下林业数据与草地数据有效结合研究

在自然资源体系中,林业与草地作为两大资源主体,对于推动国家经济发展与社会建设来说意义重大。在资源数据调查方面,为实现各类资源的有效整合与分析,还需注重林业数据与草地数据的结合,将其作为自然资源统一调查背景下,林业与草地资源在管理与建设方面的重点工作事项。林业与草地不仅富含良好的生态功能、经济功能以及文化功能,其还能够推动不同地区生态建设,特别是对于一些县、村镇来说,其能够带动当地经济发展,从而缩小与城市之间的经济差距。基于此,在自然资源统一调查的背景下,为实现林业与草地两种数据的有效结合,分别基于不同数据的调查现状进行分析,以此来为相关研究与实际工作的开展提供参考依据。

基于地理国情数据的人口空间化方法

为进一步研究不同类型区域人口空间化方法,基于地理国情数据中精细化的房屋建筑分类数据和户籍人口数据,借鉴土地利用密度法的基本原理,提出了一种基于地理国情数据的适合不同区域的人口空间化方法。利用该方法,选择人口稀疏的草原地区和人口密集的城市集中发展地区2种不同类型区域,考虑居住建筑人口密度差异,开展了居住人口空间化模拟研究,得到了100 m栅格的人口居住密度图,并进行了空间分布分析。结果表明地理国情数据中的高精度建筑物分类数据能够自适应不同区域的人口空间化模拟,使用该方法能取得较好的模拟结果,不同类型区域人口空间分布格局具有明显的地域分异特征。

林草湿与国土三调数据对接融合软件设计与实现

根据“林草湿与第三次全国国土调查数据对接融合”(以下简称“对接融合”)工作需求,研发了专业软件,软件基于GIS技术,以生产对接融合成果为目的,实现了小班细化、属性赋值、数据质检、成果产出等功能。本文对自动融合、自动赋值、细碎合并等关键创新性技术进行了介绍,与现有软件相比,本软件产出的成果具有碎斑少、数据量小、图面整洁等优点,软件研发思路为今后国土与林草湿数据对接融合提供了经验,对自然资源与其他专项调查数据对接融合也具有借鉴意义。

数据对接融合背景下森林资源管理研究——以广西南宁横州市为例

为给林草湿数据与第三次全国国土调查数据对接融合背景下的森林资源管理提供参考,以横州市为例,通过GIS空间叠加技术和地类转移矩阵,对各类林地资源变化进行对比分析。结果显示,横州市林地面积净增加14227.61 hm2;乔木林地面积增加15370.60 hm2;有1709.23 hm2其他无立木林地转化为非林地;国家级公益林面积减少1485.01 hm2;国有林地面积减少417.06 hm2。在探讨因技术标准不统一造成林地范围变化的基础上,分析当前森林资源管理面临的问题;提出完善技术标准、统筹资源调查和划定管理范围等建议。

常州市金坛区林草湿数据与第三次全国土地调查数据融合研究

本文基于2020年常州市金坛区森林资源管理“一张图”和第二次湿地资源调查数据,以GIS为平台,将上述数据与第三次全国国土调查数据进行融合研究,在厘清林地、草地、湿地与其他土地范围界线的基础上,结合遥感技术对林草湿图斑进行属性更新,形成金坛区林草资源“图数库”。

基于层次分析法的森林草原防火勤务方案评价研究

利用层次分析法对森林草原防火勤务方案进行评价,并通过案例分析和数据分析,为科学决策提供支持。介绍了层次分析法的基本原理以及森林草原防火勤务方案评价研究的现状和存在的问题。阐述了研究设计、数据收集和评价指标体系的构建。通过2个具体案例的分析,采用层次分析法对不同方案进行评价。最后,对不同案例的结果进行综合分析,并提出对森林草原防火勤务方案评价的启示及其对未来研究的建议。

基于高光谱数据的高寒草地营养状况的研究

高寒草地牧草营养状况的遥感监测是草地合理利用的基础,是草地动态监测的难点。通过对高寒草地牧草营养成分和对应时间高光谱数据的分析,探讨草地营养状况与植被高光谱数据间的关系。结果表明,两波段比高光谱指数模型与草地营养biomass,air-DM,P,CF,CP指标间显著相关;MAXR多元回归模型,当选取波段数达到五个,模型与各营养指标均显著相关。总体上,MAXR回归模型要优于两波段比模型,MAXR模型对air-DM,P,CF进行反演,可获得较高的精度。

EOS-MODIS数据在草地资源监测中的应用进展综述

简要介绍了美国对地观测系列卫星(Earth Observing Satellites,EOS)及其中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)数据在遥感方面的应用,总结了近年来MODIS数据在草地资源监测领域的研究成果,指出了利用MODIS数据进行监测与其他遥感卫星监测有不可比拟的优越性,着重介绍了MODIS数据在草地上进行植被动态、雪灾监测、火灾监测、病虫害监测等领域监测中应用的一般原理,并与应用甚高分辨率辐射仪(The Advanced Very High Resolution Radiometer,AVHRR)遥感监测进行对比。从理论上、技术上和实践上证明MODIS数据在各领域监测中的监测能力及可行性,目的在于为MODIS遥感监测工作提供一种有益的启示,以期为及时、准确监测预报提供借鉴和参考。

中国草原产草量遥感监测

根据MODIS遥感数据和同期地面调查数据,对我国2005年草原产草量进行了系统估算。用MODIS数据计算全国草原的归一化植被指数NDVI,针对6个不同类型草原区建立了NDVI和地面样方的产草量之间的关系模型,用这些模型推算全国草原产草量分布。结论如下:(1)2005年我国草原有3个牧草高产中心,分别位于东北呼伦贝尔草原、锡林浩特草原和大兴安岭西麓;青海东部、四川西北部和甘肃中南部以及新疆西北部;(2)2005年全国草原干草总产量达到29421.39万t,平均单产达到829.67kg/hm2干草;(3)2005年干草产量位列前7位的省区依次是内蒙古、青海、新疆、四川、西藏、黑龙江和甘肃;例如,内蒙古因草原面积大而成为我国第一大草原牧草生产省,2005年有6037.08万t干草;(4)总产草量位于前5位的草地类型依次为高寒草甸类、温性草原类、低地草甸类、温性草甸草原类与山地草甸类;(5)2005年8月份全国草原产草量与2004年同期相比总体持平;各草原大省的变化情况分别为:青海、甘肃2省区的草产量略有增加,青海增加了9.02%、甘肃增加了3.63%;内蒙古减少约3%;西藏、新疆和四川3省区基本与2004年同期持平。研究结果对我国草原监理、草原畜牧业发展和草地生态系统研究具有较大的参考价值。

草地研究中科学数据服务系统的框架构建

本文探讨了在草业科学研究中,建立基于GIS空间定位数据的多类型数据框架,以及基于服务的数据共享系统的必要性和可行性,并进行了系统框架设计。提出基于服务概念的数据服务平台应该是一个主动的数据存储、加工、分析和提供者,是一个基于主动服务的管理信息系统,它需要一个综合观测平台作为搭载主动服务理念的物质服务系统平台;数据开放实验室是数据综合观测和共享服务系统的实现平台,系统的服务功能通过开放实验室得以实现。

基于遥感的中国草地生产力初步计算

草地生产力研究对于评估草地生态系统食物供给具有重要意义。在基于MODIS的2001年1 km中国陆地生态系统土地覆盖类型产品和植被净初级生产力(NPP)产品,运用各种草地生产力计算模型,初步计算了当年中国各草地生产力指标。计算得到:2001年,中国草地生态系统产干草1.44亿t,理论载畜量为1.08亿个羊单位,潜在食物供给为羊肉308.92万t。结果表明,基于遥感的草地生产力计算方法机理性较强,现势性好,可在较短时间内获取大范围年度草地生产力指标,其计算结果较为符合中国草地生产力的实际分布情况。

基于反射率及导数的草原植被冠层光合有效吸收分量高光谱反演

利用ASD便携式野外光谱仪和光量子仪实测了6种草原植被类型关键生育期的反射光谱数据和光合有效辐射值,利用可见光波段处反射率及近红外波段区处一阶导数分别与fPAR建立逐步回归方程,同时,将各波段反射率与各波段导数光谱建立逐步回归方程。结果表明:典型草原光合有效辐射分量与可见光反射率相关性好于近红外波段反射率,其中在405和470nm波段相关性最好;fPAR与一阶导数相关关系在855和965nm波段处较强。fPAR与405和470nm反射率以及965nm一阶导数的多波段逐步回归分析结果取得了较单波段和NDVI最优的估算效果,R2达0.939。利用高光谱数据进行fPAR估算时,需要综合考虑可见光和近红外波段信息,同时也要充分考虑反射率与反射率导数的方法。水分强吸收的光谱波段具有提高fPAR估算精度的潜力。

基于数字相机、ASTER和MODIS影像综合测量植被盖度

选择我国北方温带典型草原作为研究对象,基于Bottom-up方法,采用地表实测和多尺度遥感综合测量的方法,建立基于地表实测与多尺度遥感数据综合测量的两阶段植被盖度经验模型。此外,还将该模型与常用的亚像元分解模型相比较,结果表明:1)两阶段经验模型可以较好地实现将地面数据扩展到中尺度空间范围,从而完成数据空间尺度的转换,提高大区域草地植被盖度的测量精度;2)MODIS遥感影像数据,结合地面数据和ASTER遥感影像数据可以较好地在区域范围内对北方典型草原的植被盖度进行估测;3)目前常用的亚像元分解模型,应用于中空间分辨率的MODIS影像,估测北方温度典型草原植被盖度的精度不够理想。

2000-2015年新疆伊犁河谷草地NPP时空变化特征

以伊犁河谷为研究区,基于Modis NPP遥感数据,并借助于GIS空间分析技术及Mann-Kendall检验和TheilSen median趋势分析等方法,对伊犁河谷2000—2015年草地NPP的时空变化进行了分析。结果表明:(1)伊犁河谷全区草地NPP多年平均值为272.99g C/(m^2·a),大部分草地NPP值介于200~400g C/(m^2·a),主要分布于河谷内的中山、高山及昭苏盆地等区域,各草地类型中山地草甸分布面积最广,NPP平均值也最大;(2)草地NPP总体呈非显著减少趋势,平均减小速率为0.94g C/(m^2·a),空间上,全区73.94%草地的NPP出现不同程度的减少,减小速率主要介于1.0~5.0g C/(m^2·a),类型主要属于山地草甸、温性草原及高寒草甸;(3)伊犁河谷草地NPP减小速率总体随NPP的增加而逐步增大,但NPP值介于300~400g C/(m^2·a)的平均减小速率最大;(4)海拔分异上,1 000~2 000m海拔带内NPP减少最为明显,而NPP有所增加的草地主要分布于2 000~3 000m海拔带内。

多源卫星遥感草原火灾动态监测分析

草原火灾突发性强、发展迅速。为了对扑火救灾工作提供快速、准确的空间信息支持,在分析卫星遥感火点监测、亚像元火点面积和过火区估算的基础上,以2012年4月7日内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌旗草原火灾监测为例,综合利用气象卫星数据、环境减灾卫星数据和气象常规观测数据对火灾过程进行了动态监测分析。重点分析了烟雾、云和阴影影响的消除过程。最后给出了利用9个时次的多源卫星遥感资料对这次火灾过程的动态监测和分析结果。结果表明综合利用多源数据可以更加准确、全面、动态地监测分析草原火灾。提出的分析方法可供利用多源数据开展草原火灾近实时监测、快速评估工作参考。

应用NOAA／AVHRR遥感资料对大面积草场进行产草量定量估算的方法研究

本文选择我国北方典型草原区──内蒙古锡林郭勒草原为试验区，开展了利用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料进行大面积草地产草量遥感定量估算方法的研究，从估产原理、植被指数选取、景观生态分区等方面，探讨了ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料应用于大面积估产和动态监测的可行性和具体途径，为提高估产精度，尝试了大气纠正、几何纠正、多时相数据最大值化处理等新的数据预处理方法，并结合了ＧＩＳ技术，结果表明，适宜的景观生态分区及必要的数据预处理是提高估产精度的基础。