《林業(yè)遙感技術(shù)》課件-第25講：遙感技術(shù)在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的應(yīng)用

林業(yè)遙感技術(shù)主要內(nèi)容

1、掌握遙感圖像解譯的方法；

2、了解遙感目視判讀原理；

3、熟悉遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯的常用方法；4、學(xué)會(huì)遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯的相關(guān)處理操作。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：遙感圖像解譯、目視判讀、計(jì)算機(jī)解譯難點(diǎn)：監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、決策樹分類、面向?qū)ο蠓诸惸K五遙感在林業(yè)上的應(yīng)用課程目錄植被指數(shù)構(gòu)建及應(yīng)用遙感技術(shù)在森林制圖與森林資源調(diào)查中的應(yīng)用遙感技術(shù)在森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用遙感技術(shù)在森林生物物理參數(shù)反演中的應(yīng)用遙感技術(shù)在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的應(yīng)用遙感技術(shù)在森林生態(tài)系統(tǒng)景觀格局分析中的應(yīng)用遙感的發(fā)展趨勢(shì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球碳循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，森林生態(tài)系統(tǒng)在其中起著舉足輕重的作用。據(jù)估計(jì)，森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量占陸地生態(tài)系統(tǒng)的46％，森林固碳能力關(guān)系到能否降低大氣CO2濃度及抑制全球變暖趨勢(shì)。森林碳儲(chǔ)量的大小受光合作用、呼吸作用、死亡、收獲等自然和人類活動(dòng)因素共同影響，因而碳儲(chǔ)量的變化反映了森林的演替、人類活動(dòng)、自然干擾（如林火、病蟲害等）、氣候變化和人為污染等影響，森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)與碳儲(chǔ)量在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和氣候變化研究中具有重要意義。森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬森林碳儲(chǔ)量的研究通常都是以森林生物量的研究為基礎(chǔ)的。早在1882年，德國的林學(xué)家Ebermayer就通過測(cè)定幾種森林的樹枝落葉量和木材重量對(duì)巴伐利亞森林的干物質(zhì)生產(chǎn)力進(jìn)行了研究。世界范圍內(nèi)的大規(guī)模研究始于20世紀(jì)60年代，而1997年“聯(lián)合國氣候變化框架公約第三次締約國大會(huì)”所制定的《京都議定書》，掀起了國際間各國林業(yè)部門評(píng)價(jià)本國森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球碳平衡貢獻(xiàn)和估算森林碳儲(chǔ)存能力的工作高潮IGBP、WCRP、IHDP，以及一些國家和地區(qū)性計(jì)劃，如USGCRP等都將森林的碳儲(chǔ)量及其碳交換過程作為重要的研究內(nèi)容。森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬森林碳蓄量的估算方法主要樣地清查法、模型模擬法和遙感估算法。樣地清查法是通過典型樣地研究植被、枯落物或土壤等碳庫的碳儲(chǔ)量和碳通量，是一種主要適用于小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)研究的方法。模型模擬法是通過數(shù)學(xué)模型來估算森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳儲(chǔ)量，是研究大尺度森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的必要手段。遙感估算法是利用遙感手段獲得各種植被狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合地面調(diào)查，完成植被的空間分類和時(shí)間序列分析，隨后可分析森林生態(tài)系統(tǒng)碳的時(shí)空分布及動(dòng)態(tài)，并且能夠估算大面積森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量以及土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響。森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬早在IGBP／GAIM的模型研究計(jì)劃中，就特別重視利用遙感技術(shù)估算全球生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力，主要采用NOAAAVHRR衛(wèi)星較長時(shí)間時(shí)間序列的遙感數(shù)據(jù)估計(jì)凈初級(jí)生產(chǎn)力。美國NASA陸地生態(tài)項(xiàng)目支持的BigFoot計(jì)劃開始準(zhǔn)備直接提供MODLand科學(xué)產(chǎn)品，包括土地覆蓋、LAI、光合吸收主動(dòng)輻射分量、凈初級(jí)生產(chǎn)力。他們利用地面測(cè)量、遙感數(shù)據(jù)、生態(tài)系統(tǒng)過程模型在點(diǎn)上再現(xiàn)森林生物量，定量估計(jì)碳儲(chǔ)量。在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究中，人們主要利用遙感技術(shù)提取宏觀大尺度范圍內(nèi)森林植被的動(dòng)態(tài)（如葉面積指數(shù)、生物量等）來研究植被碳儲(chǔ)量的變化。近年來人們開始嘗試將遙感與模型相結(jié)合，以充分發(fā)揮模型的過程機(jī)理、定量化和遙感信息的宏觀、動(dòng)態(tài)的長處，快速獲取估計(jì)森林碳儲(chǔ)量和碳匯值及空間分布。森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬目前碳循環(huán)研究的遙感模型主要是以遙感數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，通過與參數(shù)相應(yīng)的NPP估算關(guān)系式來計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)NPP。其基本原理是根據(jù)遙感數(shù)據(jù)獲得研究區(qū)與植物進(jìn)行光合作用所需要并吸收的能量(PAR及IPAR)相關(guān)的遙感參數(shù)，再通過它們之間的換算關(guān)系計(jì)算研究區(qū)的IPAR，進(jìn)而以之計(jì)算研究區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力?；谥脖恢笖?shù)獲得光合有效輻射吸收系數(shù)（FPAR）

FPAR模型是否能真實(shí)反映植被冠層吸收光合有效輻射狀況，將直接影響遙感估算NPP的不確定性程度。目前利用遙感手段估算FPAR，主要是通過建立FPAR與歸一化植被指數(shù)（NDVI）或葉面積指數(shù)（LAI）的關(guān)系模型來估算常用的包括CASA模型、Glo-PEM模型及VPM模型等?；谌~綠素吸收的FPAR估算NPP初探

基于植被指數(shù)獲得FPAR的方法，會(huì)因?yàn)橹脖恢笖?shù)問題而影響FPAR的估算精度。如NDVI在植被冠層葉面積指數(shù)大于3和葉綠素含量達(dá)到30μg/cm2以上就趨于飽和，所以利用NDVI求FPAR會(huì)由此而產(chǎn)生較大的不確定性，而且這種不確定性會(huì)因葉面積指數(shù)的增大而增大。而基于葉面積指數(shù)獲得FPAR的方法也會(huì)因LAI自身的反演精度而影響FPAR的估算精度。因此，上述模型均有不同程度的不確定性，需進(jìn)一步進(jìn)行探討。森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模擬遙感的能頻繁、持久、及時(shí)、連