一种丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法技术

本发明专利技术公开一种丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法，包括如下步骤：(1)测定不同植被层的植被盖度，以及收集文献中不同植被结构的地表径流数据和土壤侵蚀量数据；(2)对数据进行标准化处理，包括减流率、单位盖度减流率或单位盖度减蚀率的计算；(3)根据处理后的数据计算各覆盖层的水土保持作用系数；(4)依据水土保持作用系数构建不同植被类型的结构化植被指数模型。本发明专利技术充分考虑了植被垂直结构中各层次的水保作用，有效的表征植被水土保持效益，弥补传统植被盖度评价植被防蚀功能的不足，为水土流失治理的植被措施指明了方向，同时也为进一步研究植被与土壤侵蚀模型提供了新指标。

A Method of Constructing Structured Vegetation Index Model in Hilly and Mountain Areas

【技术实现步骤摘要】
一种丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法
本专利技术涉及水土资源保持
，具体涉及一种基于不同植被类型的不同植被结构层次水土保持作用构建丘陵山区植被指数模型的方法。
技术介绍
植被是影响水土流失的重要因子，其中植被盖度是评价土壤侵蚀的关键参数之一，如ULSE，RULSE，WEEP等模型，都以植被覆盖管理措施因子作为水土流失预测模型的重要参数。传统植被盖度是以投影盖度为基础，但投影盖度仅单一的从水平方面反映植被信息。传统植被盖度的研究成果虽然为水土流失预测或植被恢复重建等提供了良好的决策依据和理论支持，但实际工程应用仍存在较多的问题。如在红壤区出现较高植被盖度但土壤侵蚀、水土流失严重的现象，并由此说明较高的植被盖度并不代表较好的水土保持效益。水保效益与植被盖度并不存在相关性关系，其原因可能是未考虑植被群落层次结构对土壤侵蚀的作用影响。因此，积极探寻有效表征植被水土保持效益的植被结构参数成为及时准确评价土壤侵蚀的关键问题。一个植被群落往往由乔、灌、草等不同层次组成，群落结构对土壤侵蚀的影响主要体现在乔、灌、草、枯枝落叶层及地下根部的不同水土保持作用。而投影盖度往往忽略了植被不同层次垂直结构对土壤防蚀作用的影响，同时植被防蚀评价过程中也忽略了植被群落结构缺失对土壤侵蚀的影响。具有分层结构的植被比单层植被更能保护土壤，减轻水蚀作用。植被的水平覆盖状况和垂直结构是植被水土保持功能的两大主导影响因子。南方丘陵山区结构化植被指数表示不同植被类型的各层次对土壤侵蚀的影响，是预测水土流失的关键指标，直接影响着水土流失的预测精度。结构化植被指数能够反映不同植被类型的垂直结构。揭示植被群落对治理水土流失的真实作用，为构建理想的植被群落与水土流失关系进行精准、合理的预测提供决策依据和理论依据。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于不同植被类型、不同植被结构，结合径流泥沙数据，构建丘陵山区结构化植被指数模型的方法。技术方案：本专利技术所述南方丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法，包括如下步骤：(1)测定不同植被层的植被盖度，以及收集文献中不同植被类型的各植被层地表径流数据和土壤侵蚀量数据；(2)对采集的数据进行数据标准化处理，包括减流率、单位盖度减流率或单位盖度减蚀率的计算；(3)根据处理后的数据计算某覆盖层的水土保持作用系数，计算公式如下：式中：αi为某覆盖层的水土保持作用系数；Ri为某覆盖层的减流率或减蚀率，Ci为某覆盖层的盖度；RT为乔木层的减流率或减蚀率，CT为乔木层的盖度；RS为灌木层的减流率或减蚀率，CS为灌木的盖度；RG为草被层的减流率或减蚀率，CG为草被层的盖度；R/C即为单位盖度减流率或减蚀率；(4)根据水土保持作用系数构建不同植被类型的结构化植被指数模型，公式如下：式中：ai为不同植被层的水土保持作用系数；fi为各植被层的实际盖度；i代表乔木层、灌木层和草被层。本专利技术的优选方案为，乔木层植被盖度采集方法为：以10×10m的植被覆盖区域作为一个乔木样方，选择每个样方的四个角和中间位置，将配有鱼眼镜头的相机在选中的位置平行于地面垂直向上拍摄，将五张鱼眼照片按样方编号，利用图像处理软件，提取样方内5个拍摄点的乔木层植被盖度，取平均值作为该样方乔木层植被盖度的实测值。优选地，草被层植被盖度采集方法为：在乔木样方的四个角和中间位置设置草地样方，样方大小为1×1m，将相机平行于地面垂直向下拍摄草地样方，共拍摄五张，按样方编号，按植被绿色部分占整个照片的比例提取草被层植被盖度。优选地，灌木层植被盖度采集方法为：在乔木样方内选取灌木样方，样方大小为5×5m，测量灌木植株南北方向和东西方向的冠幅，求出冠幅面积，按灌木冠幅面积占样方面积的比例提取灌木层植被盖度。有益效果：本专利技术基于不同植被类型各层次减流率/减蚀率和植被盖度，确定不同植被类型乔、灌、草被层的水土保持作用系数，构建了适用于南方丘陵山区的不同植被类型的结构化植被指数模型，与传统植被盖度比较，构建的结构化植被指数模型充分考虑了植被垂直结构中各个层次的水土保持作用，有效的表征植被水土保持效益，弥补传统植被盖度评价植被防蚀功能的不足，为水土流失治理的植被措施指明了方向，同时也为进一步研究植被与土壤侵蚀关系模型提供了新指标。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例：本实施例基于我国南方长江下游中部某地区为例，提供一种结构化植被指数模型的构建方法，并结合传统植被盖度(ForestVegetationCoverage，以下简称FVC)和植被覆盖管理措施因子(VegetationCoverandManagementFactor，以下简称C因子)分析其合理性。该地区的地貌特征属丘陵地区，以低山缓岗为主。(一)构建方法：1、数据采集针对不同植被类型(针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌草地和草地)和不同垂直结构(乔灌草、乔草、乔、灌草、草)，选取研究区域8个辖区16座山脉87个典型样方，且采样间距大于30m，样点按空间分布均匀原则布设。收集不同植被类型不同植被结构的水土流失研究数据，采集不同植被层的植被盖度，以及不同植被结构的地表径流数据和土壤侵蚀量数据。(1)乔木层植被盖度采集方法为：以10×10m的植被覆盖区域作为一个乔木样方，选择每个样方的四个角和中间位置，将配有鱼眼镜头的相机在选中的位置平行于地面垂直向上拍摄，将五张鱼眼照片按样方编号，利用图像处理软件，提取样方内5个拍摄点的乔木层植被盖度，取平均值作为该样方乔木层植被盖度的实测值。(2)草被层植被盖度采集方法为：在乔木样方的四个角和中间位置设置草地样方，样方大小为1×1m，将相机平行于地面垂直向下拍摄草地样方，共拍摄五张，按样方编号，按植被绿色部分占整个照片的比例提取草被层植被盖度。(3)灌木层植被盖度采集方法为：在乔木样方内选取灌木样方，样方大小为5×5m，测量灌木植株南北方向和东西方向的冠幅，求出冠幅面积，按灌木冠幅面积占样方面积的比例提取灌木层植被盖度。(4)径流和土壤侵蚀量数据采集径流数据和土壤侵蚀量作为确定不同植被类型的水土保持作用系数的重要依据，本实施例收集不同植被结构的地表径流数据和土壤侵蚀模数如表1：2、数据处理(1)传统植被盖度(FVC)的提取FVC是基于归一化植被指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex以下简称NDVI)和像元二分模型获取的。本实施例选取Landsat8OLI卫星遥感影像数据(分辨率30m*30m)，来源于地理空间数据云网站(http://www.gscloud.cn/)。对影像进行辐射定标、大气校正以及几何精校正，裁剪出研究区域的遥感影像数据。提取NDVI并根据公式计算FVC。式中：FVC为传统植被盖度，NDVImin为裸土或无植被覆盖的NDVI值；NDVImax为全植被覆盖像元的NDVI值，即纯植被像元的NDVI值。NDVImin、NDVImax通常根据图像大小、图像清晰度等情况，以置信度截取NDVI的上下限阈值分别近似代表NDVImax和NDVImin，在一定程度上消除遥感影像噪声所带来的误差。本实施根据参考文献采用5％和95％的累计百分比为置信区间提取NDVIm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测定不同植被层的植被盖度，以及收集不同植被类型的各植被层地表径流数据和土壤侵蚀量数据；(2)对采集的数据进行标准化处理，包括减流率、单位盖度减流率或减蚀率的计算；(3)根据处理后的数据计算某覆盖层的水土保持作用系数，计算公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测定不同植被层的植被盖度，以及收集不同植被类型的各植被层地表径流数据和土壤侵蚀量数据；(2)对采集的数据进行标准化处理，包括减流率、单位盖度减流率或减蚀率的计算；(3)根据处理后的数据计算某覆盖层的水土保持作用系数，计算公式如下：式中：αi为某覆盖层的水土保持作用系数；Ri为某覆盖层的减流率或减蚀率，Ci为某覆盖层的盖度；RT为乔木层的减流率或减蚀率，CT为乔木层的盖度；RS为灌木层的减流率或减蚀率，CS为灌木的盖度；RG为草被层的减流率或减蚀率，CG为草被层的盖度；R/C即为单位盖度减流率或减蚀率；(4)根据水土保持作用系数构建不同植被类型的结构化植被指数模型，公式如下：式中：ai为不同植被层的水土保持作用系数；fi为各植被层的实际盖度；i代表乔木层、灌木层和草被层。2.根据权利要求1所述的丘陵山区结构化植被指数模型的构建方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杰，代侨，许彦崟，张金池，姜姜，初磊，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32