三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法技术

本发明专利技术公开了一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，该方法利用卫星遥感(天基)、无人机航拍(空基)、地面实测(地基)三者相结合的手段，以归一化植被指数NDVI为核心，分别在5月、6月、7月、8月4个时间段内对研究区进行天

【技术实现步骤摘要】
三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法


[0001]本专利技术涉及生态环境监测与评价
，具体涉及一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法。

技术介绍

[0002]消落带又称消落区，是河流、湖泊、水库特有的一种现象。它的形成主要有两个原因，一是季节性水位涨落，主要是指季节性水位涨落使被淹没土地周期性出露于水面的区域。此外还包括特殊气候造成的消落带(如干旱导致洞庭湖水位下降)。二是周期性蓄水，主要是在大型水库(如三峡大坝)，消落带的形成主要是因为周期性蓄洪或泄洪所导致的水位升降所造成的。本项目的研究对象就是后者。
[0003]三峡工程完全建成后，冬季蓄水发电水位为175米，夏季防洪水位降至145米，其间30 米水位落差暴露出的土地就是消落带。长江干流每年6月至9月为汛期，9月底至次年5月为枯水期。三峡水库的放水期大约是5月底到6月初，在汛期到来之前，保证库区水位降到 145米。汛期快要结束的的9月底、10月初，三峡水库开始蓄水，直水位达到175米的设计正常蓄水位。消落区水位涨落季节反自然枯洪规律，消落区出露成陆时期最为炎热潮湿，大雨、暴雨频繁。因此，夏季三峡水库蓄水量最少，消落带出露面积最大，植被最为丰富，本研究选取4
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9月为研究时段。
[0004]“天空地”一体化生态环境监测系统将为生态环境监测工作提供强大的技术支撑，成为环境监测未来发展的新方向。
[0005]“天空地”一体化生态环境监测是综合运用卫星遥感监测、航空遥感监测和地面固定监测等手段，基于数据挖掘、数据融合、数据协同和数据同化等关键技术，获得更加准确数据支持的立体生态环境监测感知体系。“天空地”一体化生态环境监测体系能更为全面地反映环境质量现状及发展趋势，对实施重大生态修复工程前后的生态环境状况进行全面、精细的评估，对宏观环境管理、环境规划等提供科学依据。
[0006]目前，我国在“天空地”一体化生态环境监测系统建设上仍处于起步阶段，还存在建设费用高、数据融合标准不统一、数据共享机制亟待建立等问题。“天空地”一体化建设需要协调卫星遥感、地面站点以及航空获取的监测数据，实现数据融合、数据共享，真正构建起卫星、航空、地面监测三位一体的立体化监测系统。近年来发展无人机为遥感平台的近地(50
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100m) 遥感信息获取技术已成为构建星空一体化遥感系统的理想衔接点，同时随着数码相机的普及，摄影技术已成为一种炙手可热的数字图像信息获取手段，基于数字图像技术的植物生物量、叶面积指数(LAI)、归一化植被指数带的相机是专门为量测目的设计的。因此，亟需一种用于动态监测三峡库区消落带典型植被生物量的天空地一体化监测方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]1、一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，包含如下步骤：
[0010]按照均匀分布、地形地貌兼顾、飞行条件好、土地覆被类型多样的原则，综合考虑消落带地形、消落带内部植被类型、消落带外部条件和位置因素，选择具有代表性、普遍性、可操作性、典型性的三峡库区消落带区域作为研究区，利用卫星遥感、无人机航拍、地面实测三者相结合的手段，以归一化植被指数NDVI为核心，分别在5月、6月、7月、8月4个时间段内对研究区进行天
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空
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地植被指数提取、观测，最终建立基于卫星NDVI、无人机NDVI、地面实测数据的低
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中
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高分辨率的消落带典型植被生物量反演模型，分析消落区5
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8月植被生长季期间的生物量时空动态变化特征；
[0011]所述卫星遥感采用欧洲哨兵2号(Sentinel
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2)卫星；所述无人机航拍采用大疆精灵4多光谱版无人机；所述地面实测采用地面样方或样线调查，调查内容为地面植被的名称、土地利用类型、高度、生物量、分布位置，同时采用田间作物NDVI测量仪进行地面NDVI测量；
[0012]地面样方或样线调查时，为提高消落带典型植被生物量反演精度，将地面实测数据分成狗牙根、苍耳、混合三组分别分析，所述混合为除狗牙根和苍耳外的其余消落带内部植被类型；
[0013]所述生物量为地上鲜重、地下干重、地下鲜重、地下干重、以及总鲜重和总干重。
[0014]本专利技术优选的，所述消落带地形为陡坡型、平坝型、缓坡性、库尾型中的一种或多种；所述消落带内部植被类型为苍耳、狗牙根、狼把草、扁穗牛鞭草、香附子、短叶水蜈蚣、豚草中的一种或多种；所述消落带外部条件为土地利用类型，包含耕地、林地、灌木林地、果园、园地、草地、裸地、水域、居民点中的一种或多种。
[0015]本专利技术优选的，所述研究区为巫山学堂湾、开州大浪坝、云阳石板沟、忠县红岩子、涪陵睦和村5个区域，覆盖三峡库区的2个支流点位和3个长江干流点位。
[0016]本专利技术优选的，地面监测时，为保证数据质量，每个研究区地面NDVI监测点和样方点不少于5个，样线不少于1条，确保每个研究区1km2不低于10个点位，每个点位在1M
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1M范围内测5组值取平均值。
[0017]本专利技术优选的，所述消落带典型植被生物量反演模型包含地面实测获取的生物量数据与无人机NDVI数据之间的反演模型、哨兵NDVI与无人机NDVI之间的反演模型。
[0018]本专利技术优选的，所述地面实测获取的生物量数据与无人机NDVI数据之间的反演模型的构建方法为：根据地面实测点位获取对应时间和空间上的无人机NDVI数据，再分别与苍耳、狗牙根和混合类样方的地上鲜重、地上干重、地下鲜重、地下干重、总鲜重和总干重进行相关线性分析，得出不同植被类型生物量与NDVI关系，最后综合考虑生物学意义和相关性的合理性构建地面实测获取的生物量数据与无人机NDVI数据之间的反演模型。
[0019]本专利技术进一步优选的，所述地面实测获取的生物量数据与无人机NDVI数据之间的反演模型中，苍耳生物量地上鲜重(Y)与无人机NDVI(X)拟合方程为：
[0020]Y＝224062X2‑
331611X+124488(R2＝0.7368)；
[0021]苍耳生物量地上干重(Y)与无人机NDVI(X)拟合方程为：
[0022]Y＝166267X2‑
244406X+90193(R2＝0.7161)；
[0023]苍耳生物量总干重(Y)与无人机NDVI(X)拟合方程为：
[0024]Y＝174560X2‑
256952X+95166(R2＝0.7246)；
[0025]狗牙根生物量地上鲜重(Y)与无人机NDVI(X)拟合方程为：
[0026]Y＝30940X2‑
36279X+11316(R2＝0.5515)；
[0027]狗牙根生物量地上干重(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，其特征在于，包含如下步骤：按照均匀分布、地形地貌兼顾、飞行条件好、土地覆被类型多样的原则，综合考虑消落带地形、消落带内部植被类型、消落带外部条件和位置因素，选择具有代表性、普遍性、可操作性、典型性的三峡库区消落带区域作为研究区，利用卫星遥感、无人机航拍、地面实测三者相结合的手段，以归一化植被指数NDVI为核心，分别在5月、6月、7月、8月4个时间段内对研究区进行天
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空
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地植被指数提取、观测，最终建立基于卫星NDVI、无人机NDVI、地面实测数据的低
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中
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高分辨率的消落带典型植被生物量反演模型，分析消落区5
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8月植被生长季期间的生物量时空动态变化特征；所述卫星遥感采用欧洲哨兵2号(Sentinel
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2)卫星；所述无人机航拍采用大疆精灵4多光谱版无人机；所述地面实测采用地面样方或样线调查，在植被完全长出时进行，调查内容为地面植被的名称、土地利用类型、高度、生物量、分布位置，同时采用田间作物NDVI测量仪进行地面NDVI测量；地面样方或样线调查时，为提高消落带典型植被生物量反演精度，将地面实测数据分成狗牙根、苍耳、混合三组分别分析，所述混合为除狗牙根和苍耳外的其余消落带内部植被类型；所述生物量为地上鲜重、地下干重、地下鲜重、地下干重、以及总鲜重和总干重。2.根据权利要求1所述的一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，其特征在于，所述消落带地形为陡坡型、平坝型、缓坡性、库尾型中的一种或多种；所述消落带内部植被类型为苍耳、狗牙根、狼把草、扁穗牛鞭草、香附子、短叶水蜈蚣、豚草中的一种或多种；所述消落带外部条件为土地利用类型，包含耕地、林地、灌木林地、果园、园地、草地、裸地、水域、居民点中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，其特征在于，所述研究区为巫山学堂湾、开州大浪坝、云阳石板沟、忠县红岩子、涪陵睦和村5个区域，覆盖三峡库区的2个支流点位和3个长江干流点位。4.根据权利要求1所述的一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，其特征在于，地面监测时，为保证数据质量，每个研究区地面NDVI监测点和样方点不少于5个，样线不少于1条，确保每个研究区1km2不低于10个点位，每个点位在1M
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1M范围内测5组值取平均值。5.根据权利要求1所述的一种三峡库区消落带典型植被生物量天空地一体化监测方法，其特征在于，所述消落带典型植被生物量反演模型包含地面实测获取的生物量数据与无人机NDVI数据之间的反演模型、哨兵NDVI与无人机NDVI之间的反演模型。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春华，刘建辉，郑莉，雷波，黄河清，张晟，
申请(专利权)人：重庆市生态环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：