陆地总初级生产力遥感估算精度分析

准确估算陆地总初级生产力GPP(Gross Primary Productivity)数值对碳循环过程模拟有重要影响。本文介绍了多种基于植被指数以及基于光能利用率的遥感GPP算法,综述了不同算法在其研究区域的估算精度;并分析了MODIS/GPP以及BESS/GPP两种遥感GPP产品在不同植被类型的估算精度。通过对比全球碳通量站网络GPP数据表明,MODIS/GPP产品在全球估算结果具显著相关性(R2=0.59)及中等标准误差(RMSE=2.86 g C/m2/day),估算精度较高的植被类型有落叶阔叶林,草地等;估算精度较低类型包括常绿阔叶林,稀树草原等。本文对GPP产品中存在的不确定性进行分析,通过综述前人研究中发现的遥感估算GPP方法中存在的问题,指出可能的提高卫星遥感GPP产品估算精度的方法及发展趋势。     

基于互补性参数的港湾初级生产力遥感及GIS探测模型

到目前为止,港湾初级生产力的遥感探测方法基本上集中在对叶绿素的光谱探测上,由于干扰因素的存在（海面波动,水中悬浮泥砂）,使遥感探测的精度受到影响。本文提出一种基于地理信息系统方法的具有互补性参数的港湾初级生产力遥感探测模型,由于互补性参数的存在,极大地提高了模型的抗干扰能力,使探测的精度得到明显改善。在广东大亚湾的初步试验表明：水交换状态参数的引用,模型的误差从６．５％降为０．２６％,精度大大提高,从而证明该方法的可行性和有效性。     

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。     

净初级生产力遥感估算模型空间尺度转换

采用基于混合像元的结构分析方法和支持向量机(SVM)算法,建立了高分辨率遥感数据(TM)向低分辨率遥感数据(MODIS)的尺度转换模型,实现了由高分辨率遥感数据获得的NPP向低分辨率遥感数据获得的NPP的空间尺度转换。对低分辨率遥感数据(MODIS)估算的NPP结果进行了尺度效应校正。结果表明:SVM回归模型模拟出的尺度效应校正因子Rj_corrected与1-F中覆盖度草地之间的相关性较高,R2达到0.81。尺度效应校正前的NPPMODIS与NPPTM的相关性较低,R2仅为0.69,RMSE为3.47;尺度效应校正后的NPPMODIS_corrected与NPPTM的相关性较高,R2达到0.84,RMSE为1.87。因此,经过尺度效应校正后的NPP无论是在相关性还是在误差方面有了很大程度的提高。     

稀疏植被净初级生产力时空变化及气象因素关系分析

本文探讨了2001-2018年古尔班通古特沙漠植被NPP时空格局,基于改进的CASA模型,采用空间分析、相关性分析及地理探测器模型等方法,揭示了研究区NPP气候驱动因子及其影响。结果表明:①古尔班通古特沙漠近18年植被NPP变化总体呈现波动增加趋势,增速为0.56 gC· a^-1,NPP均值为46.90 gC· m^-2· a^-1;②2001-2018年,年均NPP整体呈西低东高、北低南高的空间分布格局,但从动态上而言,基本呈现沙漠腹地较稳定、四周较活跃的格局;③古尔班通古特沙漠植被NPP主要受降水因子的影响,与降水、气温因子均呈正相关关系,从各因子驱动力分析而言,降水因子(0.614 4)为限制荒漠植被生长的主导因素。     

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。     

土地利用变化对植被净初级生产力影响研究

针对土地利用变化对植被净初级生产力(NPP)影响尚不明确的问题,该文利用MODIS、MERRA-2和Globeland 30地表覆盖等数据,基于CASA模型估算京津冀地区2000-2020年NPP,从土地利用类型面积和景观格局两方面共同探讨土地利用变化对区域NPP变化的影响。结果表明：耕地面积减小,但NPP增加,森林、草地面积增加,NPP相应增长,2000—2010年、2010—2020年植被土地利用类型面积变化对NPP变化的贡献率分别为18%、34%;景观异质性、破碎程度和连通性变化对NPP变化的影响呈增强趋势;2000—2010年,景观破碎化程度、聚集度、连通性以及森林和草地面积变化对NPP变化影响较强;2010—2020年,景观异质性以及森林和草地面积变化对NPP变化影响起主导作用。成果可为优化京津冀地区土地利用结构、提升区域固碳能力提供数据支撑。     

海洋初级生产力的卫星探测

讨论了海洋初级生产力的卫星探测技术,内容包括卫星探测的技术要求、卫星数据的处理、海洋初级生产力的估计、大气辐射校正以及水色卫星探测器的现状和发展等。     

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。     

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.     

中国植被净第一性生产力遥感动态监测

植被净第一性生产力 (NPP)研究方法很多 ,运用NOAAAVHRR的可见光、近红外和热红外波段来提取和反演地面参数 ,进而准确估算陆地植被净第一性生产力 ,是一种全新的研究手段。利用遥感数据进行生物量和净第一性生产力的估算 ,主要是采用光能利用率模型 ,即通过NPP与植物吸收的光合有效辐射 (A PAR)和植被将所吸收的光合有效辐射转化为有机物的转化率 (ε)的关系来实现的。用数学公式可表达为 :NPP =(FPAR×PAR)× [ε ×σT×σE×σS× (1-Ym)× (1-Yg) ]在遥感和地理信息系统技术的支持下 ,以 1990年每旬的 8km分辨率的NOAAAVHRR 1— 5通道的影像为数据源 ,对中国每旬的陆地植被净第一性生产力进行估算 ,然后累加得出全年的NPP值。估算结果 :1990年我国陆地植被NPP总量为 6 13× 10 9t/a ,NPP最高值为 1812 9gC/m2 。就计算结果 ,对中国大陆植被NPP的分布规律进行了分析。遥感模型能够以面代点 ,比较真实地反映陆地植被NPP的时空分布状况 ,与我国植被分布的地理规律性相符 ,这是其它统计模型所无法比拟的     

植被光能利用率遥感估算

光能利用率表征植被通过光合作用将所截获/吸收的能量转化为有机碳的效率,是遥感估算植被生产力的关键参数.由于植被分布和气候环境的综合影响,光能利用率表现出显著的空间异质性和时间动态性,光能利用率的不确定性成为后续生产力模型估算精度不高的重要原因.本文以Fluxnet全球通量站点数据和MODIS LAI/fPAR产品为数据...     

湖北省植被净初级生产力时空变化特征及其影响因素分析

基于改进的光能利用率模型,本文利用MODIS数据和同期气象数据估算分析了湖北省2001—2012年间植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征并借助多元统计分析方法定量探究自然因素(气温、降水量、太阳辐射)和人为因素(土地覆被/土地利用、粮食播种面积、粮食产量、人口数量)对NPP变化的影响.结果表明:1)湖北省NPP呈波...     

小滦河流域复杂地表碳循环遥感综合试验

遥感综合试验对于遥感科学技术的发展起到重要作用,无论是基础研究还是遥感应用都需要试验提供支撑.从2018年开始,遥感科学国家重点实验室针对遥感自身发展和遥感面向地表圈层深化应用面临的科学问题,在滦河上游流域组织了小滦河流域复杂地表碳循环遥感综合观测试验,本文旨在介绍该试验的目标、区域、观测参数、观测方法以及对未来研究的...     

鄂尔多斯草原植被净生产力反演研究

以CASA模型为基础,利用Landsat TM遥感数据作为数据源,并结合气象站的气象数据以及数字高程模型,对1991年-2000年内蒙古地区杭锦旗境内的鄂尔多斯草原进行分类和植被净初级生产力的估算研究,同时使用MODIS数据的NPP数值产品进行精度评价和校正。结果表明:(1)鄂尔多斯草原在生长旺盛季(7月-8月)的NPP的总值为4.70263×1012gCm-2a-1,平均值为124.25gCm-2a-1;(2)鄂尔多斯草原近十年植被净生产力变化呈现先升高后降低的趋势,与95年后过度放牧开垦以及降水量的减少密切相关;(3)利用MODIS中的NPP合成数据产品随机选点做线性回归分析,相关性R2=0.741,可以得到本研究利用CASA模型进行的NPP反演效果较好的结论,具有研究价值。     

湖泊碳循环研究中遥感技术的机遇与挑战

湖泊碳循环是全球碳循环过程中的重要环节,随着全球碳循环研究的不断深入,湖泊碳循环对全球碳循环的影响,以及其对全球气候变化的调节作用越来越受到关注.然而,由于湖泊分布的破碎性(大于0.002 km2的湖泊约有1.17×108个,并零星地分布在全球)和多样性(流域生态多样性,湖泊类型多样性,分布的气候带多样性等),使得全面...     

利用HY-1B卫星数据的黄海初级生产力时空变化研究

对海洋初级生产力的研究近年来成为科学界的热点问题之一。VGPM是1997年被提出的用于估算海洋初级生产力的模型,形式简单,精度高,适用性强。而ArcGIS有有好的图形化栅格计算器。据此,利用2014年黄海区域的HY-1B卫星L2数据,采用VGPM模型与GIS技术估算四期海洋初级生产力,并分析其时空变化特征。研究结果表明:2014年黄海海域海洋初级生产力均值都在285mg/(m2獉d)以上,在时间上表现为双峰分布,在空间上呈现由北向南、由近及远逐渐降低的分布特征。     

气候变化对中国陆地植被净第一性生产力影响的初步研究

在假定气温平均升高1．5℃，降水平均增加5％，地表植被分布未发生变化的情况下，利用改进的光能利用率模型和1992年12个月的1km AVHRR-NDV1资料及地面气候资料对气候变化对中国陆地植被净第一性生产力（NPP）的影响进行了初步分析。结果表明，除了华南沿海NPP略在下降外，中国大部分地区NPP将有所增加，平均增加6．2％。其中从相对增加量来说，青藏高原NPP的增加幅度最大；而从绝对增加量来说，森林植被的增加量最大，荒漠地区NPP的增加量最小。