利用“3S” 技术检测我国北方气候变化的植被响应

利用“3S” 技术检测我国北方气候变化的植被响应内容摘要：

第 卷 年 四 第 第 期 纪 研 究 卜 月 利用 “ ” 技 术检 测 我 国北 方气候 变化 的 植 被 响应 ’ 史培 军 李 晓兵 周 武光 , 北 京 师 范 大 学 环 境 演 变 与 自然 灾 害 教 育 部 重 点 实 验 室 北 京 师 范大 学 资 源 科 学 研 究 所 “ 本文利用 摘要 ” , 北京 技 术 结 合气 象观 测 资料 发现 反 映 区 域 植 被覆 盖 特 征 的遥 感 植 被 指 , , , 数 变 化基 本 上 与 器 测 温 度 和 降水 变 化 相 一 致 显 示 出 我 国 北 方 植 被 对气 候 短 尺 度 变 化 响 应 敏 感 。 , 荒 漠 化 总 体 加 剧 深 受 气候 变 化 的 影 响 人 类 活 动 起 着 相 对加 强 或 削弱 的 作 用 “ 主题 词 ” 。 植被 响应 气候 变化 近 年来 很 多 研 究 者 试 图 利 用 遥 感 对地 观 测 技 术 开 展 短 尺 度 地 表 覆 盖 动态 变 化 过 程 , 的监 测 和 研 究 。 〕 , 。 , 这 提 高 了 研 究 的 时 空 分 辨 率 对 降 低 不 确 定 性 问题 起 了 重 要 作 用 在 此 基 础 上 不 仅 揭 示 了 区 域 地 表 覆 盖 短 尺 度 动 态 变 化 的过 程 而 且 为 区 分 这 些 动 态 变 化 的 , , 自然 及 人 为 驱 动 力 奠 定 了 基 础 。 陆 地 生 态 系 统 与 气 候 变 化 的 关 系 口 是 全 球 变 化 研 究 的重 , 要 内容 植 被 与 气 候 变 化 的 关 系 一 直 是 其 中研 究 焦 点 之 一 。 、 、 、 , 由于 运 行 周 期 短 覆 盖 范 围 大 成 本 低 波 段 宽等 特 点 越 来 越 广 泛 受到 人 们 的普 遍 关 注 。 、 在 大 尺 度 中 尺 度 植 被 动 态 变 化 研 究 中具 有 其 它 遥 感 卫 星 资 料 无 。 法 比拟 的 优 势 数据 已 被 广泛 用 于 描述 植被 的 区 域分 布及季相 变化情 、 况 它使得 研 究 者 能够 深人 理 解 区 域 大 洲 甚至 全球 尺 度 的植被 动态 以 及 超 过 , , 的 年 际 变 化 并 为 生 物 地 球 化 学 循 环 模 型 提 供 了 全 球 生 物 量 的估 计 。 年以上 以 红光及 近 红外 光 、 、 两个 波 段 为基 础计 算 产 生 的各种 参数都 对植 被 生 长状 况 生 产力 以 及 其 它 生 物 物理 生 物 化学特 征敏感 。 遥感 植被指数 。 用于刻划植被 的指数 是 被 普遍 由于 可 部 分 地 校 正 大 气 和 土 壤 对植 物 光 谱 反 射 信 号 的 干 , , 扰 作 用 并 且 补 偿 部 分 的 双 向反 射 几 何 效 应 所 以 是 较 稳 健 的 植 被 指 数 、 远 离 星 下 点 的 像 元 点 被 选 中 的机 会 、 。 、 积 的大 小 植 物 光 合 能 力 叶 面 积 指 数 , 值 的选 择将极 大 地 减 小 , 因此 常被 用 作 描 述 植被 生理 状 况 估 测 地 表 覆 盖 面 、 现存 绿 色 生物量 和 植被 生产 力等 空 间分 辨 率 的 多 时相 的 , 字影像 对 中国 植被进 行 宏观分类 第 一 作者简介 史培军 男 岁 的基 础 上 在遥 感 教授 一 、 卜 ’ 、 收修改稿 。 〕 , 的 地理信 息系统 、 数 全球定位 ￡ 资助 重 大 项 目 和 九 五 国 家 重 大 基 础 研 究 项 目 攀 登 预 选 一 刁 自然 地 理 学 专 业 “ 国 家 自然 科 学 基 金 批 准 号 , 最大 , 、 本项研究在利用 收稿 值有 , 对进 行 大 空 间 尺 度 的 植 被 动 态 研 究 是 非 常 重 要 的 一 利用 其 对 照 度 表 面 坡 度 不 敏 感 并 有 效 地 减 小 了 太 阳 高 度 不 同 的影 响 这 两个 突 出 的优点 一 。 批 准号 一 史培 军 等 利用 期 ” 技 术 检 测 我 国 北 方 气 候变 化 的 植 被 响应 、 , 〕 系统 “ 、 、 的综 合 支持 下 分 析 中国北 方 干 旱 半 干旱地 区 草 甸 草 原 典 型 草 原 沙 地 灌丛 、 、 、 荒漠草 原 荒 漠 草 原 荒 漠 等几 种 典 型 的地 带性 植 被类 型 , 应 过 程 以 期 揭 示 气 候 变 化 对 北 方 植 被 变 化 的 驱 动作 用 机 制 对 温 度 降水 变 化 的 响 。 数据 源及 处 理方 法 本项 研 究 所利 用 的 遥 感 数 据 为 数 字 影 像 来 自美 国 地 球 资 , 的 源观 测 系 统 数 据 中心 , 月至 年 , 化 研 究 的 图像 空 间 分 辨 率 为 。 年 降 水量 资料 , 对 原 始 图像 经 过 重 采 样 处 理 使 得 图 像 的 分 辨 率 接 近 时 间分 辨 率 为 月 时 间 序 列 为 年 进 行 植 被 分类 的 图 像 , 空 间分 辨率 为 月 。 一 气象数据为 月 进行 主要 植被类 型 年 , 时 间分 辨率 为月 时 间序列 为 年分布在全国 动态变 月至 年 个基 本标 准气 象站 的年均 温 和 。 本项研究所 用 的 的处 理 方 法 包 括 三 星 衰 减 订 正 、 阶 , 、 数字影像 均采 用 了 国 际上公 认 的 可 靠 , 的 保 证 了数据质量 。 、 为 了更 加 有 效地 消 除 云 遮 盖 大 气 、 , 影 响 观 测 中 的 几 何 畸 变 非 卫 星 天 底 角 观 测 等 的 不 利 因 素 可 以 在 一 定 时 间 内采 取 逐 日 图 像 的 最 大 值 合 成 处 理 方 案 川 现 在 国 际 上 采 用 较 多 的是 , ’ “一 ’ 最 大 值合 成处 理 方 案 , 在 ” “ 天 的逐 日 图像 。 , 的 支 持 下 进 行 遥 感 影 像 的 时 间 序 列 分 析 在 时 间序 列 上 分 析 图像 空 间 的差 , 异 即时空 一体化分析 实现 , 时 间序列 变 化 的空 间 比 , 较 无 疑 对植 被 动态 变 化 研 究 有 着重要 的意义 。 图 表示 出时间 序列分析 中断面 分析的基 本 原 理 以 某 一 专题 图为 模 式 图 像 , 时 间序 列 图像 构 成 断 面 序 列 。 模 式 图像 上 的每 一 个 图斑 在 此 断面序列上 均 可 以求得 一 系列 、 、 特 征参 数 平 均值 最 大值 最小 、 值 标 准差 , 时 间 序 列 分 析 中断 面 分 析 的 基 本 原理 图 由这 些 参 数 构 成 该 , 图 斑 的特 征 参 数 序 列 由此 可 形 成空 间上 所 有 区 域 的 时 间变 化 曲线 。 , 在 本项研 究 中 采 用 多 时相 在 , 〕 原 始 值 图像 构 成 断 面 序 列 。 , 软件 支 持下 根 据 个 国家气象 站点 的基 本属性 表 创建每一 站点 的地理 坐 , , 标 并 与 中 国 行 政 边 界 图层 叠 合 形 成 标 准 经 纬 度 气 象 站 点 分 布 图 图层 所建 立 数 据 集 的基 本 数据 库 之 一 分 别 与 气 象 站 点 图叠 合 。 。 , 构成 本 项 研 究 从 植 被 分 类 图 上 提 取 每 种 类 型 的分 布 区 范 围 图 然 后 , , 根 据 各 类 型 空 间 分 布 的 范 围 和 各 气 象 站 点 基 本 属 性 表 结 合《中 , 【” 国植被 》 中提 出 的 各 类 型 分 布 区 气 候 图 解 确 定 不 同 类 型 分 布 区 所 对 应 的 气 象 站 点 , 丫 、 数 据 和 同 时 期 的 温 度 降 水 数 据 共 同 构 成 本 项 研 究 的基 本 数 据集 。 四 第 典型 植 被 类型 纪 研 究 变化 规 律 植 被 分 类 的野 外 抽样校 验 , 在 支 持 下 对植 被 分 类 结 果 北 方 部 分 地 区 个测 点覆盖 了 年 , 种草原植被类 型 表 , , 与本研 究有 关 的 , 分类 结果 与 个 测 点 完 全 对应 类 型 准 确 率 达 到 。 进行 了野外 校验 测 点 记 录类 型 均 对应 很 好 有 产 生 误 差 的 测 点 主 要 在 不 同 草 原 类 型 的交 错 , 区 说 明所 采 纳 的 图像 处理 及 分 类 方 法 对 中国北 方 草 原 植被 非常适 用 。 这就保证 了本项 研 究 所 采 用 的基 于 遥 感 影 像 的植 被 类 型 分 布 区 域 的 准 确 性 为 该 研 究 奠 定 了 良好 的基 础 , 遥 感 影像 植 被 分 类的 野 外校验 结 果 表 “ 东经 编号 北纬 “ 土 地 利 用 一 覆 盖 观 测类 型 高程 一 天 然放牧 草地 羊茅 一 天 然放牧 草地 羊茅 草原 一 打草场 羊 草 仓 刃 打草场 线叶菊 月 如 刃 打 草 场 羊 草 中 生 杂类 草 草 原 一 天 然放 牧 场 榆 树 灰 榆 对 , , , 洲动 分类 结 果 草原 温 带草甸 草 原 温带 草甸 草原 、 、 〔 、 杂类 草 草 原 温带草甸 草原 草原 温带草 甸草原 占 , 、 刃 温 带草 甸草 原 之 用“ , 石 夭 然 放 牧 场 灌 丛 化羊 草 草 原 之 天 然 放 牧 场 羊 草 小 叶锦 鸡儿 , 天 然打 草场 围封 刃 疏林 草原 “ 草原 加 、 大针茅 羊草草原 司 天 然 放 牧场 羊草 大 针茅 草原 刃 天 然放牧场 羊草 克氏针茅