[发明专利]一种遥感森林生物量反演的方法

说明书

技术领域

本发明涉及森林有害生物的监测和无公害控制技术领域，具体涉及一种遥感森林生物量反演的方法。

背景技术

精确的生物量估算对于森林资源监测、森林碳储量评估及森林生态系统的研究有重要意义。同时，这些信息也能够为森林可持续经营及森林资源的综合利用提供定量化的数据支持。传统的生物量调查方法耗时费力，且只能获得有限的“点”上信息，难于在大区域上实用化推广；而遥感技术却能够准确、快速地获取各个尺度的森林参数，具有很好的实用价值和应用前景。

Landsat系列卫星可获取中等和大尺度上的森林多光谱(光学)信息。其最新的Landsat 8OLI传感器(该传感器搭载在美国航天航空局(NASA)2013年2月11日发射的Landsat 8卫星上)在波段的设置及对植被的敏感性上上相比之前的TM等传感器有较大提升。然而光学遥感仍难以穿透森林冠层获得其垂直结构信息，且在森林覆盖度高(植被生长旺盛)的区域获取森林生物量信息时易饱和。激光雷达(LiDAR，Light Detection And Ranging)是近年来迅速发展的主动遥感技术，其发射的激光脉冲可以穿透植被冠层获得其三维结构和能量信息，以往研究表明LiDAR在精确估算不同森林类型的生物物理和结构特性方面具有较大潜力。

近年来反演森林生物量的研究有：1)Zheng等2004在《Remote Sensing of Environment》第35卷上发表了“Estimating aboveground biomass using Landsat7ETM+data across a managed landscape in northern Wisconsin,USA”，该研究借助从ETM+(Landsat 7)影像上提取的NDVI等植被指数反演了美国威斯康辛州北部针叶林的地上生物量信息。2)杨存建等2004年在《植物生态学报》28卷上发表了“不同龄组的热带森林植被生物量与遥感地学数据之间的相关性分析”利用TM(Landsat5)影像原始波段的方法对云南西双版纳热带森林植被生物量进行估算。3)Ferster等2009年在《Canadian Journal of Remote Sensing》第35卷上发表了“Aboveground Large Tree Mass Estimation in a Coastal Forest in British Columbia Using Plot-Level Metrics and Individual Tree Detection from LiDAR”，该研究借助从小光斑(直径：0.1-2m)LiDAR数据中提取的点云高度与冠层密度信息，反演了温带森林的地上生物量。4)Saatchi等2011年在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》第12期上发表了“Benchmark Map of Forest Carbon Stocks in Tropical Regions across Three Continents”，该研究通过从GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)大光斑(直径：52-90m)LiDAR数据中提取与树高信息相关的特征变量，反演了热带雨林的生物量。然而，以上方法仅从单一的角度去挖掘传统“光学”和LiDAR数据，特异性较低，且对特征变量的挖掘深度较浅(即并未系统分组从多个角度提取和筛选特征变量)，还不能精确的对生物量进行反演。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提出一种遥感森林生物量反演的方法，具有特异性强、成本低、易于推广应用等特点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种遥感森林生物量反演的方法：在对遥感数据预处理的基础上，分别从LiDAR点云(包含冠层三维空间信息)及多光谱(包含冠层上表面的光谱信息)数据中提取植被冠层的特征变量；通过相关性分析筛选以上LiDAR点云和多光谱特征变量，并结合地面实测生物量信息通过逐步回归模型反演地上和地下生物量。

所述遥感森林生物量反演的方法，包括以下步骤：