[发明专利]基于多源数据的森林生物量遥感制图方法

说明书

本发明涉及一种基于多源数据的森林生物量遥感制图方法，该方法集成光学遥感数据、雷达遥感数据和地形数据，使用异速生长方程将样地调查数据转换为森林地上生物量，利用逐步回归与随机森林方法对遥感数据的指标进行筛选，建立多元线性回归和随机森林两种森林地上生物量模型，使用十折交叉验证方法得到的决定系数与均方根误差选取最佳模型，利用PALSAR‑2Forest/Non Forest产品得到森林掩膜完成森林地上生物量制图。本发明充分结合光学遥感和雷达遥感数据的优点，能够高效率、高精度地完成大范围生物量估算。此外，本发明根据决定系数与均方根误差指标选取最佳模型，在应用于不同区域森林生物量估测时可相应调整，模型准确性高。本发明通用性强，便于推广使用。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，特别是涉及一种基于多源数据的森林生物量遥感制图方法。

背景技术

全球气候变化已经成为国际社会普遍关注的焦点,而森林碳循环是研究全球气候变化的重要内容之一,陆地生态系统中约77％的植被碳存储在森林中。森林生物量指标能够衡量森林碳储能力，对其进行准确估测可为碳循环、碳交易、碳排放相关研究提供支持，因而具有重要的研究意义。传统的森林生物量调查方法费时费力，且只能获取小范围信息，遥感技术能够客观、快速地获取各个尺度的森林参数，在森林生物量制图上具有巨大的优势。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于多源数据的森林生物量遥感制图方法。本发明集成光学遥感数据、雷达遥感数据和地形数据，使用异速生长方程将样地调查数据转换为森林地上生物量，利用逐步回归与随机森林方法对遥感数据的指标进行筛选，建立多元线性回归和随机森林两种森林地上生物量模型，使用十折交叉验证方法得到的决定系数与均方根误差选取最佳模型，使用PALSAR-2Forest/Non Forest产品作为掩膜提取研究区森林范围完成森林地上生物量制图。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是一种基于多源数据的森林生物量遥感制图方法，包括以下步骤：

步骤1，根据历史资料数据，选择n种森林类型作为分层指标；

步骤2，按照步骤1中森林类型对样地每种类型进行分层抽样调查，提取中心坐标、单木位置、密度、树高、冠幅和胸径信息；

步骤3，将步骤2中样地调查获取的树高、冠幅和胸径信息转换为森林地上生物量；

步骤4，计算光学遥感数据的年度物候指标、常用遥感指数、缨帽变换相关指标，基于灰度共生矩阵选取纹理特征；

步骤5，对SAR数据进行预处理，获取年均值、中值、标准差和归一化差分指数指标；

步骤6，使用地形特征数据，计算坡度、坡向、高程3个指标；

步骤7，分别使用随机森林和逐步回归方法筛选步骤4、步骤5、步骤6中计算得到的指标，筛选后的指标作为建立森林地上生物量模型的特征变量；

步骤8，使用步骤3计算得到的样地森林地上生物量和步骤7筛选的特征变量构建多元线性回归和随机森林两种森林地上生物量模型；

步骤9，对步骤8得到的两种森林地上生物量模型进行比较，选取最佳模型；

步骤10，利用步骤9得到的最佳模型和森林掩膜绘制研究区森林地上生物量分布图。

而且，所述步骤3中将样地调查获取的树高、冠幅和胸径信息转换为森林地上生物量是利用生物量异速生长方程实现的。

而且，所述步骤4中常用遥感指数指的是EVI、EVI2、RVI，缨帽变换相关指标指的是亮度、湿度、绿度和湿度绿度差值，选取的纹理特征包括均值、方差、同质性、对比度、异质性、信息熵、二阶矩和相关性共8种。

而且，所述步骤5中预处理包括轨道文件精校、景边噪声去除、热噪声去除、辐射定标、裁切、入射角纠正、多视处理、地形校正。