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城市绿地在改善城市环境、提高环境质量等方面起着非常重要的作用,在全国重点城市环境综合评价考核中,也将城市绿化作为一个重要的内容和指标。本文针对城市绿地的特殊性,试图在建立城市绿地实际叶面积指数和有效叶面积指数的基础上,修正冠层分析系统的叶面积指数,从而进行群落水平和遥感影像水平上的城市三维绿量计算,为定量计算城市三维绿量和评价城市绿地的生态效益提供基础。
本文选择了武汉市人工绿地具有代表性的28种植物,利用CI-203手持式激光叶面积仪和Hemiview冠层分析系统等设备对这些植株的叶面积指数(LAI)进行了研究,并且分别以154个和39个植物群落作为主要研究对象,分别进行了基于群落水平和TM影像水平的LAI值的预测模型研究,主要结果如下:
(1)基于个体水平的Hemiview冠层分析系统LAI值修正
Hemiview冠层分析系统计算植株彩色全天空图片得出的有效LAI值与CI-203手持式激光叶面积仪测定的实际LAI值呈极显著正相关关系,植株LAI值进行分层修正,乔木和大灌木LAI值的最优修正方程为幂函数回归方程,方程表达式打y=2.28x1.14;灌木、草本LAI值的最优修正方程均为一元线性回归方程,表达式分别为y=5.77x-2.46、y=4.32x-0.39。
(2)基于群落水平的城市绿地实际LAI值模型
群落实际总LAI值、乔灌草各层实际LAI值与群落平均冠长(高度)、盖度的多元回归方程优于一元回归方程(多元R2>-元R2)。群落实际总LAI值多元回归方程优于分层多元回归方程。群落实际总LAI值的最优方程(R2值最大,为0.818)为Y=exp(1.153+0.25 Int3t4+0.05 Int6+0.005 t2+1.109 t5-0.08 Int5)。根据三维绿量的计算公式可得,群落的三维绿量为:LVV=[exp(1.153+0.25 Int3t4+0.05 lnt6+0.005 t2+1.109 t5-0.08 lnts)]*S。
(3)基于TM影像的城市绿地LAI值反演模型
样地群落实际LAI值与TM影像上对应像元1—4波段的DN值呈显著负相关关系。群落实际LAI值与1-4波段DN值的多元回归方程的决定系数均大于它们一元回归方程的决定系数(多元R2>-元R2),并且大于群落实际LAI值与归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和归一化差异绿度指数(NDGI)这些经典植被指数拟合的回归方程决定系数。因此选择在0.01水平上极显著的、决定系数最大的多元回归方程作为群落实际LAI值的反演方程(R2为0.421),方程式为:y=2.283*(lnx3)2+0.003x42-0.009x4*lnx1*lnx2*lnx3—0.361。
根据群落实际LAI值的反演方程,利用ArcGIS软件计算武汉市tM影像上绿地像元的实际LAI值,并将绿地群落LAI值分为四个等级,分别为<7.000、7.000-13.000、13.000-18.000、>18.000,得到武汉市绿地叶面积指数分布图。发现,城市绿地群落LAI值集中范围为7.000-13.000:群落LAI值较高的区域分别在城市东北部、东部、西北部和西南部;较低区域分布在主城区,进而可知武汉市城市绿地三维绿量分布。