武汉地区植被NPP动态监测研究

通过建立、比较多种区域性光合有效辐射(PAR)估算模型,对比分析了NDVI、EVI与光合有效辐射吸收系数(fPAR)之间的关系,根据不同植被最大光能利用率的不同,改进了植被净初级生产力(NPP)模拟算法。利用MODIS、气象辐射数据等,研究了武汉市2001～2011年间植被NPP季节、年际变化特征。结果表明,NPP季节变化明显,夏季高,春秋次之,冬季低,七月中旬最高,达到85gCm-2 month-1;年平均NPP呈现出一定的增长趋势,2008年最高562gCm-2a-1;不同类型植被NPP差异较大,常绿阔叶植被年平均值最大1 028gCm-2a-1,每年生阔叶植被NPP最低410gCm-2a-1。     

皖江城市带植被NPP时空变化及其气候响应

针对现有植被净初级生产力研究对城市圈、城市带尺度缺乏关注的问题,基于MODIS遥感数据、地面气象资料等,利用改进的CASA模型,结合回归分析、相关分析等方法探究了2000—2013年皖江城市带植被NPP的时空变化及其对气候因子的响应,为区域生态环境质量评价提供参考。结果表明:近14年来,皖江城市带植被NPP总体呈增加趋势;不同土地利用类型NPP差异显著,林地草地耕地建设用地未利用土地水体;年NPP均值呈现由南部向西北部减少的空间分布特征;植被NPP年际变化率较小,介于±10gC·m-2·a-1范围内;温度是影响研究区植被NPP时空变化的主要气候因子。     

融合高时空分辨率数据估算植被净初级生产力

植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)遥感估算与分析,有赖于高时空分辨率的遥感数据,但目前中高分辨率的遥感数据受卫星回访周期及天气的影响,在中国南方地区难以获取连续时间序列的数据,从而影响了高精度的区域植被净初级生产力的遥感估算。为此,提出一种基于多源遥感数据时空融合技术与CASA模型估算高时空分辨率NPP的方法。首先,利用多源遥感数据,即Landsat8 OLI数据与MODIS13Q1数据,采用遥感数据时空融合方法,获得了时间序列的Landsat8 OLI融合数据;然后,基于Landsat8 OLI时空融合数据,并采用CASA模型,以长株潭城市群核心区为例,进行区域植被NPP的遥感估算。研究结果表明,基于时间序列Landsat融合数据估算的30m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,且估算值与实测值的相关系数达0.825,与实测NPP数据保持了较好的一致性。     

基于GIS和RS的区域陆地植被NPP估算——以中国内蒙古为例

在GIS的支持下,利用地面气象数据和MODIS数据,考虑到最大光利用率在不同植被类型中的差异,构建了一个区域陆地植被NPP估算模型,并以2002年的内蒙古植被为例,研究了植被净初级生产力及其时空分布。结果表明:(1)该模型在数据获取了上比较容易,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对陆地植被NPP进行估算,使其实际的可操作性得到加强。(2)通过与NPP的实测资料及其他模型的对比研究表明:该模型对区域陆地值被NPP的模拟效果较好,与Chikugo模型相比,它更能反应森林NPP的实际情况。(3)2002年内蒙古植被净初级生产力为390.8MtC/a,总体分布趋势是由东北向西南递减,其季节变化也非常明显,在6月中旬至9月中旬的3个月时间里,NPP占了全年的72.7%,而1—2月份植物基本停止生长,净初级生产力极低,每月仅为3.59MtC。     

2009年武汉市植被净初级生产力估算

利用CASA模型,结合实测的光合有效辐射（PAR）数据、MODIS归一化植被指数（NDVI）和Land Cover数据、气象数据等资料,估算了2009年武汉市的植被净初级生产力（NPP）。结果显示,武汉市的植被平均单位面积年NPP产量达到464.19gC·m^-2·a^-1。6、7、8三个月NPP积累值最高,占全年的56.8%;12、1、2三个月NPP值最低,仅占5.6%。黄陂区由于林地较广,NPP值较大,在1 000gC·m^-2·a^-1以上;而城市周边由于植被覆盖面积较小,NPP值较低,在400gC·m^-2·a^-1以下。     

国产高分数据在草原露天煤矿植被监测中的应用

利用高分一号卫星数据建立小尺度CASA－NPP估算模型,反演及监测草原露天煤矿区草地NPP空间分布格局,以及煤矿区内部复垦植被的NPP与表层土壤之间的关系。利用归一化植被指数、归一化水体指数等获取CASA模型有效光辐射参数、水分胁迫系数等,从而简化并改进小尺度CASA模型,遥感反演数据与实测样点数据拟合度达到0．94。结果表明,该模型能够高精度地完成小区域NPP估测。从利用CASA模型反演得到的NPP空间格局可以看出,这一地区的植被退化以采矿、放牧等人类活动为主导,原地貌区域围栏的典型草甸草原NPP在300～400 gC／m2· yr 之间,高于放牧区域 NPP,矿区内 NPP 空间变化显著,矿区内部 NPP 低于100 gC／m2· yr,明显低于周边原地貌地区。对于矿区复垦排土场区域,复垦年限和表土的养分是决定植被生长和NPP的主要因素。研究得出国产高分卫星数据可以高精度地完成小尺度NPP的估测,从而为其在草原地区以及矿山环境中监测提供了研究基础。     

基于高光谱数据日本温带地区植被净初级生产力估算模型应用研究

为了有效的利用高光谱卫星数据获取植被信息,Furumi等在模式分解方法(PDM)的基础上,建立了一种新的植被指数(VIPD).根据地面实验建立的相应光合成曲线植被净初级生产力(NPP)遥感估算模型,利用2001年前后多个月份的MODIS影像数据,对日本纪伊半岛地区的植被净初级生产力进行了估算.研究表明,根据地面实验建立估算模型估算得到的温带常绿植被净初级生产力年均值,与2001年IPCC调查报告上的估算值,在误差范围内一致.地面实验结果证明该光合成曲线NPP估算模型能够较好的应用于温带植被研究.在北纬32°30'-36°24',东经134°30'-137°06',面积3.94×104 km2研究区域内,2001年NPP约为6.11kg CO2/a.从NPP的空间分布上而言,纪伊半岛范围内单位面积NPP以三重和奈良县山地林地带最高,达2.56kg CO2/m2/a.在纪伊半岛植被分类中,温带落叶植被的年均NPP最大,约为2.23 kg CO2/m2/a,水田的年均NPP最小,仅约为1.42 kg CO2/m2/a.     

基于CASA模型的干旱区农作物NPP估算

利用改进的CASA模型估算黑河流域中游农作物植被净初级生产力,把灌溉因素加入改进的CASA模型中,综合利用了ArcMap、ENVI等GIS软件对空间数据进行处理,并以2012年为例,估算了黑河流域中游的农作物NPP。结果表明,加入灌溉因素后的CASA模型可以更好地模拟我国西北地区干旱区农作物植被的NPP。在空间尺度上,降雨量越小越干旱的地区,灌溉因素对估算结果的影响越大,考虑灌溉因素使得NPP的值更稳定。改进后的模型更加适合于灌溉区域的NPP估算。     

纪伊半岛地区植被净初级生产力的遥感应用研究

在高光谱数据模式分解方法(PDM)的基础上,建立了一种新的植被指数(VIPD)。根据地面植被光合成实验,建立了有效光合成曲线植被净初级生产力(NPP)遥感估算模型,利用2001年各月份的MODIS影像数据,估算得到纪伊半岛地区的各类NPP。研究发现,该地区的温带常绿林NPP年均值与2001年IPCC调查报告和地面实测得到的估算值在误差范围内一致。实验证明,该光合成曲线NPP估算模型能够有效地利用高光谱数据,且能较好地应用于温带植被研究。     

川西北江河源区植被净初级生产力时空动态演变

基于CASA模型,采用MOD13A3卫星数据和气象数据估算了2006~2009年川西北江河源区植被净初级生产力(NPP)的变化情况。研究结果表明,研究区年均植被NPP的空间分布基本呈由东向西逐级递减趋势,NPP的空间分布与水热条件差别和不同植被类型的地带性分布关系紧密;研究区月均NPP基本呈正态分布,植被月均NPP呈先升后降的趋势,且NPP值基本在7~8月达到峰值,在12月、1月降到最低;植被NPP积累时期主要是夏季,但秋季NPP积累量也存在上升趋势。