[发明专利]一种基于遥感影像的枹栎结实大小年现象的研究方法

说明书

一种基于遥感影像的枹栎结实大小年现象的研究方法，所述方法以高光谱遥感影像为数据源，结合地面枹栎果实调查，应用多元线性回归算法，建立基于枹栎生长季冠层反射光谱的枹栎果实产量估测模型，对枹栎果实产量进行大面积预测，并运用G统计量对枹栎结实大小年现象的空间分布异质性进行定量化分析。

技术领域

本发明涉及一种基于遥感影像的枹栎结实大小年现象的研究方法，属遥感应用技术领域。

背景技术

枹栎(Quercus serrata)，是一种常见的森林落叶乔木，生长于中国大部分省区，其果实称橡子，是松鼠、野猪等森林动物的重要食物，也可作为食品工业原料。枹栎结实存在一年多产(称大年)一年少产(称小年)的现象，即结实的大小年现象，对森林动物种群动态及空间分布有重要影响。传统树木结实大小年现象的研究方法，多基于实地调查数据或模拟模型，实地调查费时费力且限于小范围，而利用模型往往由于参数较多而过于复杂且不易验证。遥感、地理信息系统等空间信息技术为大范围研究树木结实大小年现象的提供了全新的研究模式与技术手段。

发明内容

本发明的目的是，为了解决传统方法对枹栎结实大小年现象研究存在的问题，本发明提出一种基于遥感影像的枹栎结实大小年现象的研究方法。

本发明实现的技术方案如下：

一种基于遥感影像的枹栎结实大小年现象的研究方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在以枹栎为森林群落优势种的目标区域，选取若干棵树龄10年以上的枹栎树用于观测的样本，确保每个树冠不小于高光谱遥感影像的空间分辨率，用GPS记录每棵样本枹栎的地理坐标，在每棵枹栎四周设置5-8个果实收集器，获取样本枹栎连续3年(研究年)每年的果实产量(结实量)。

(2)获取同目标区域在研究年每年枹栎生长期(4-7月)多期的高光谱遥感影像，并以相同区域中预先采集的地面控制点为基准进行预处理，得到真实反射率影像。

(3)利用步骤(2)所得的反射率影像，基于样本枹栎的坐标获取每个样本的光谱反射率，并生成多种光谱变换形式。

(4)利用步骤(3)所得的样本多种光谱变换形式与步骤(1)所得的样本枹栎同年的结实量进行相关性分析，获取目标区域样本枹栎结实量与同年生长期遥感数据的定量关系，建立枹栎果实产量的估测模型：Y_pi＝a_i+b_iX；

其中，i表示3年研究年期间的某一年，p表示目标区域第p个样本枹栎，Y_pi表示步骤(1)所得的第p个样本枹栎在研究年期间第i年的结实量，a_i和b_i为研究年i的线性拟合系数。

(5)利用eCognition软件对步骤(4)中成功建立定量关系的遥感影像进行基于对象的监督分类，获取目标区域遥感影像中所有枹栎的空间分布。

(6)根据步骤(4)所得的枹栎果实产量的估测模型，使用遥感影像反演分析步骤(5)所得的目标区域所有枹栎在相应年份的果实生产情况。

(7)基于步骤(6)所得的目标区域所有枹栎结实情况，利用局部空间统计方法中的G系数，分析枹栎结实大小年现象的空间分布特征：

其中，x_i与x_j表示目标区域在位置i和j的两棵枹栎，n表示目标区域枹栎总棵数，w_ij(d)是距离分级连接度矩阵，表示两个位置i和j是否在距离d的范围内，若在d范围内则取值1，否则为0；通过将G值制图可以反映目标区域枹栎年内和年际结实的空间异质性，从而研究分析枹栎结实的大小年现象。