專利名稱：一種小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法
技術領域：
本發明專利涉及大型管束植物地上生物量監測、動態遙感監測技術應用領域，尤其是涉及一種小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法。
背景技術：
傳統的小尺度范圍內的生物量監測技術主要通過建立監測點，持續定期通過科學合理的空間取樣，來進行生物量的測量，從而達到對區域生物量的變化進行評估。雖然這種監測方式可以有效地進行生物量的監測，但是受監測點位的限制，一方面監測范圍較小，另一方面監測周期較長，不能實時地實現對生物量的監測。而且對于區域范圍生物量的空間分布，主要通過區域定位監測點數據通過地學統計學得插值方法來預測其他區域的采樣點得屬性值，從而揭示區域生物量的空間分布特征。但是這種將點得監測結果擴展到區域的方法其精度無法得到保證。隨著遙感技術的發展，目前遙感數據使大區域范圍內生物量的測量、監測的計算、監測過程更加簡化，通過遙感數據獲取地標植被信息及相關參數，已成 為實時的大范圍反演地表生物量的一種重要工具和手段。但是目前遙感技術方法多用于大尺度的區域范圍內，主要通過MODIS及TM影像數據來反演地表生物量。但這種方法用于小尺度區域范圍內時，由于其數據分辨率等原因，其精度及準確度難以保證。
發明內容
本發明的目的在于設計一種新型的小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，解決上述問題。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下一種小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，包括步驟如下第一步，在所研究的區域內建立區域特征示范點，采用多譜相機在所述區域特征示范點之內進行大型管束植物的光譜照片拍攝；第二步，將所述多譜相機拍攝的結果通過NDVI轉換公式，得到所述區域特征示范點“點范圍”內高精度、實時監測的大型管束植物NDVI數值；
ΑΤΓΛ1/Ι pNIR- pRedND VI =匕-匕-
pNIR + pRed其中，P NIR代表近紅外光波段的反射率；P Red代表紅光波段的反射率；第三步，將所述大型管束植物NDVI數值通過光能轉化模型轉化為大型管束植物凈第一生產力NPP ;再根據實際采樣的得到的生物量數據，得到所述區域特征示范點“點范圍”內的所述大型管束植物NDVI數值與生物量之間的關系，從而實現所述區域特征示范點“點范圍”內的大型管束植物生物量的現場實時監測；第四步，根據所述大型管束植物NDVI數值，對各個特征區域內的精度較低的區域TM影像數據分別進行回歸調整，得到所述大型管束植物NDVI數值與所述區域TM影像數據之間的函數關系式，從而實現對所述區域TM影像數據的調整，得到區域NDVI數值；
第五歩，將所述區域NDVI數值，再次通過光能轉化模型轉化，得到區域范圍內的大型管束植物凈第一生產力NPP，得到區域NPP，從而實現由點到面的實時高精度的生物量監控。第一歩中，所述光譜照片拍攝的拍攝時間范圍設置為每天6點、12點、18點三個時亥IJ。第三步中，實際采樣的得到的生物量數據進行回歸調整和/或擬合調整后，再建立與所述大型管束植物NDVI數值之間的關系。本專利要解決的技術問題是克服現有技術中小區域范 濕地等小區域范圍內地上生物量實時在線監測方法。本發明所謂的NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),是指歸一化植被指數，或標準差異植被指數。本發明所謂的凈第一生產カNPP,也稱凈初級生產カ(Net PrimaryProductivity),是指植物在單位時間單位面積上由光合作用產生的有機物質總量中扣除自養呼吸后的剰余部分，是生產者能用于生長、發育和繁殖的能量值，反映了植物固定和轉化光合產物的效率，也是生態系統中其他生物成員生存和繁衍的物質基礎。本發明中，將NDVI數值通過光能轉化模型轉化為NPP的具體方法，可以參考《中國植被凈第一性生產カ遙感動態監測》，作者陳利軍，劉高煥，勵惠國。“遙感學報”，2002.第6卷，第2期，129-136頁。本專利對上述現有文獻全文引用作為參考。本發明的有益效果如下(I)具有科學性本發明提供了ー種小區域范圍內大型管束植物地上生物量監測，與傳統人工采樣監測相比提升了生物量監測的實時性及便利性，有利于小區域環境生態科學管理。(2)準確性通過特征區域示范點得到的高精度數據來對區域低精度的TM影像數據進行調整，提高整個區域生物量監測的準確性。(3)可操作性強本發明提供的方法所用到的數據處理簡便，可操作性強。
圖I為本發明的流程結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一歩詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用干限定本發明。如圖I所示的ー種適用于小區域范圍大型管束植物地上生物量在線監測方法，包括以下步驟I、在所研究的區域內建立區域特征示范點，采用多譜相機進行大型管束植物光譜照片拍攝，拍攝時間范圍設置為每天(6點，12點，18點)三個時刻(因為受光線條件制約每天不同時間拍攝的NDVI之間有一定差別設置3個時間點拍攝得到的結果可以互相校正，并且可以根據拍攝TM影像的衛星過地時間，選取相應時刻的NDVI值對其進行校正)，通過NDVI轉換公式進而可以得到“點范圍”內高精度、實時監測大型管束植物的NDVI (植被歸一化指數)數值。
權利要求
1.ー種小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，其特征在于，包括步驟如下 第一歩，在所研究的區域內建立區域特征示范點，采用多譜相機在所述區域特征示范點之內進行大型管束植物的光譜照片拍攝； 第二步，將所述多譜相機拍攝的結果通過NDVI轉換公式，得到所述區域特征示范點“點范圍”內高精度、實時監測的大型管束植物NDVI數值；NDV1 = pNIR + pRod 其中，P NIR代表近紅外光波段的反射率；P Red代表紅光波段的反射率； 第三歩，將所述大型管束植物NDVI數值通過光能轉化模型轉化為大型管束植物凈第一生產カNPP ;再根據實際采樣的得到的生物量數據，得到所述區域特征示范點“點范圍”內的所述大型管束植物NDVI數值與生物量之間的關系，從而實現所述區域特征示范點“點范圍”內的大型管束植物生物量的現場實時監測； 第四步，根據所述大型管束植物NDVI數值，對各個特征區域內的精度較低的區域TM影像數據分別進行回歸調整，得到所述大型管束植物NDVI數值與所述區域TM影像數據之間的函數關系式，從而實現對所述區域TM影像數據的調整，得到區域NDVI數值； 第五歩，將所述區域NDVI數值，再次通過光能轉化模型轉化，得到區域范圍內的大型管束植物凈第一生產カNPP，得到區域NPP，從而實現由點到面的實時高精度的生物量監控。
2.根據權利要求I所述的小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，其特征在于第一歩中，所述光譜照片拍攝的拍攝時間范圍設置為每天6點、12點、18點三個時亥IJ。
3.根據權利要求I所述的小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，其特征在于第三步中，實際采樣的得到的生物量數據進行回歸調整和/或擬合調整后，再建立與所述大型管束植物NDVI數值之間的關系。
全文摘要
一種小區域范圍內大型管束植物生物量在線動態監測方法，建立區域特征示范點進行大型管束植物的光譜照片拍攝；將多譜相機拍攝的結果通過NDVI轉換公式得到“點范圍”內的大型管束植物NDVI數值；通過光能轉化模型轉化為NPP；再根據實際采樣的得到的生物量數據得到“點范圍”內的NDVI數值與生物量之間的關系；對精度較低的區域TM影像數據分別進行回歸調整，得到NDVI數值與區域TM影像數據之間的函數關系式；再次通過光能轉化模型轉化得到區域NPP。本發明與傳統人工采樣監測相比提升了生物量監測的實時性及便利性，有利于小區域環境生態科學管理，提高整個區域生物量監測的準確性，所用到的數據處理簡便，可操作性強。
文檔編號G01C11/00GK102679958SQ20121012759
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者程紅光, 蒲曉, 路路 申請人:程紅光