【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于林业信息利用，具体涉及一种热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法。
技术介绍
1、海南热带雨林国家公园以森林生态系统为主体，同时包括湿地生态系统、草地生态系统和农田生态系统。森林生态系统以热带雨林、热带季雨林和热带针叶林等植被构成的生态系统为主。其中，热带雨林生态系统占比最大，从低海拔至高海拔又分为热带低地雨林生态系统、热带山地雨林生态系统和热带云雾林生态系统。湿地生态系统可分为河流、湖泊、沼泽和人工湿地生态系统。草地生态系统主要为次生性的以禾草植物为主的草地。海南热带雨林国家公园国有土地面积3766km2，占88.2%，集体土地面积503km2，占11.8%。森林面积4092km2，森林覆盖率为95.86%，涵盖了海南岛95%以上的原始林和55%以上的天然林，拥有中国分布最集中、保存最完好、连片面积最大的热带雨林，是世界热带雨林的重要组成部分，具有国家代表性和全球性保护意义。
2、海南热带雨林国家公园共整合了5个国家级自然保护区，4个省级自然保护区，4个国家森林公园，6个省级森林公园，这些区域是海南热带雨林的典型代表及集中分布地。然而，在国家公园范围内的各个保护地之间的低海拔区域如毛瑞林场东部、南高林林场北部、鹦哥岭保护区北部等之前处于保护空白地带。这些区域因和人类的生产生活区高度重叠，长期的人为活动干扰，致使物种最为丰富、保护价值最高的低海拔区域基带植被严重缺乏，动植物物种迁移、传播的通道被阻隔，削弱了国家公园的完整性与连通性。因此，为实施整体保护、系统修复和综合治理，解决热带雨林破碎化、孤岛化
3、当前，关于生态系统时空格局的研究，国内外学者均有进展，如wei等研究了典型冰川对天山山脉(tsm)所带来的生态系统变化，结果表明耕地面积大幅增长，裸露土地面积和冰雪覆盖面积大幅下降；birhane等调查了1985-2015年胡群布达国家森林优先区的地形变化对生态系统变化的影响,发现地形变化在其中起着重要作用；chowdhury等利用多时相遥感影像分析哈尔达流域过去40年的生态系统变化，分析表明该流域变化剧烈，植被面积和水域面积分别下降了35.10％和35.47％，日益增多的农业活动和聚居点是重要原因；tuffour-mills等利用landsat卫星图像使用envi调查加纳城市森林保护区1991年至2015年土地覆盖变化的趋势，研究表明人类活动是导致森林保护区面积发生变化的重要推动力；生态系统时空变化的研究始于定性分析，而后随着不断引入各种测量方法、计量方法发展成为定量分析；当前该研究的主流趋势是基于某一区域的发展现状和变化趋势，运用多种定量研究方法对其进行阐述、分析、预测和决策，但对某一种类的生态系统研究较少；rasool等将遥感与基于指标的驱动因素-压力-状态-影响响应(dpsir)方法联系起来，用以分析克什米尔喜马拉雅山南部的生态系统类型变化；fernandes等通过应用遥感数据和技术，评估1992年至2017年期间塞尔吉佩半干旱地区的土地覆盖变化；臧玉珠等采用监督分类与人机交互式的遥感解译方法,获取研究区不同时期的生态系统分布数据，探索并求证1995-2015年井冈山市的地形对当地生态系统时空分布、演变趋势和景观格局形成的作用机制；但上述研究均未针对热带雨林，热带雨林生态系统有别于其他生态系统，在气候、物种丰富度、碳汇储量均具有相当鲜明的特点，然而其养分几乎全部存储于地表植物体，易流失，生态系统脆弱；目前，现有技术未见关于热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测的报道；
4、为此，十分有必要研发一种热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法。
2、本专利技术的目的是这样实现的，包括以下步骤：
3、s1、获取遥感影像数据：获取目标区域不同时间的sentinel-1、sentinel-2、landsat遥感影像数据以及srtm 1高程数据，其中landsat数据选用landsat 5、landsat 7、landsat 8的表面反射率数据，所用波段见下表；
4、表1遥感数据信息；
5、；
6、s2、数据预处理：
7、s201、构建最小云量影像集：对于landsat的sr数据集，在gee云平台使用cfmask算法，首先为每个像元生成一个“pixel_qa”属性，代表了每个像元的质量，之后去除掉影像中所有质量不好的像元，从而去云，之后对相邻两年的影像进行镶嵌合成；对于sentinel-2的sr数据集，利用qa60波段不同数值代表了像元的含云情况，通过updatamask（mask）函数去除质量不好的像元，从而去云，再进行镶嵌合成；
8、s202、消除光谱差异：利用以下光谱反射率转换公式，对landsat 8和landsat 7数据之间存在的差异进行转化消除，以landsat 8数据为基础将landsat 7和landsat8数据进行转换；
9、表2 landsat 7和landsat 8之间的转换公式；
10、；
11、s203、影像镶嵌：在经过去云和光谱差异消除之后对每两年的遥感影像进行镶嵌和合成，镶嵌过程中计算影像集合中的中位数（median），然后以该值为阈值，选取影像集合中和此median值差异最小的影像利用gee上的mosaic()函数进行镶嵌，以处理接边差异；影像合成时，采取线性插值的方法对缺失影像的区域进行填补；选取blue、green、red、nir、swir 1、swir 2六个波段进行影像的无云年度合成；
12、s204、sentinel-1 数据处理：将数据筛选为同构子集，仪器模式选择干涉宽幅模式， “vv”、“vh”的极化方式都选择升轨数据，之后删除影像边缘上的低强度噪声和无效数据，并消除子条带中的附加噪声；然后使用grd元数据中的传感器校准参数计算后向散射强度，最后再进行地形校正，得到最终数据；
13、s3、遥感影像分类：
14、s301、构建分类体系：根据全国生态系统分类及目标区域生态系统现状，将目标区域生态系统类型分成若干类，共两级，建立各地类解译标志；
15、s302、构建样本库：依地类不同选取目标区域不同时期的样本点，利用arcgis进行后处理并构建样本库，选取70%的样本点作为训练样本用于训练分类器，将其余30%样本点作为验证样本用于精度验证；
16、s303、构建分类特征集：基于sentine-l、sentine-2、landsat数据，提取光谱特征、纹理特征、缨帽变换特征、地形特征；
17、s304、基于随机森林算法的分类：设置决策树对训练样本集进行训练，并使用随机森林算法提取每一目标年份土地利用信息，获取目标区域不同时期的土地利用信息分布图；其中，随机森林算法进行土地利用分类时直接调用g本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于S303步骤光谱特征包括原始波段：Red、Green、Blue、NIR、SWIR 1、SWIR 2，以及植被指数；
3.根据权利要求1所述的热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于S4步骤模拟预测中，情景设定为：自然发展情景、生态保护情景和强生态保护情景；
4.根据权利要求1所述的热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于对S4步骤模拟预测结果进行模拟精度评价，公式为：
【技术特征摘要】
1.一种热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热带雨林生态系统时空格局特征提取及预测方法，其特征在于s303步骤光谱特征包括原始波段：red、green、blue、nir、swir 1、swir 2，以及植被指数；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷金睿，陈宗铸，吴庭天，李苑菱，陈小花，张乐，江悦馨，
申请(专利权)人：海南省林业科学研究院海南省红树林研究院，
类型：发明
国别省市：
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