基于Landsat影像的西北农牧交错带地区植被信息提取

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植被是地表覆被的重要组成部分,对人类的生产和生活具有重要影响。植被能够吸收二氧化碳并释放氧气,维持自然界的碳氧平衡,是人类重要的氧气制造厂。植被与气候系统之间相互作用相互影响,是区域乃至全球气候变化的指示器。此外,植物还可以为人类提供必需的初级生产物以及良好的生存环境等等。而西北农牧交错带地区地处我国西北内陆干旱与半干旱区,自然条件差,生态环境脆弱,因此植被在该区的地位显得更加重要。本文以国家自然科学基金重点项目“西北农牧交错带土地利用/覆盖变化对地表水热过程的影响”为依托,选取较为典型的西北农牧交错带地区为研究区,通过查阅相关资料结合野外考察情况确立适合本研究的植被分类体系,然后基于Landsat影像采用“由简单到复杂、由大类到小类”的分层分类提取方法对植被信息进行提取,进而获取该区植被的类型以及分布特征。通过研究可得如下结论:1、基于混合像元分解模型获取植被盖度信息可以有效避免土壤等地物背景的影响,对于低植被覆盖区和高植被覆盖区均具有较强的探索性。然后根据获取的植被盖度特征划分出植被覆盖区与非植被覆盖区,植被覆盖区域提取结果的总体精度为93.5%,准确度较高,为进一步的植被信息提取奠定基础。2、利用CART决策树对各植被型组进行分类提取,首先获取参与分类的各个指标,并对获取的指标进行最佳波段的选择,选取信息含量大,数据冗余小,数据之间相关性小的波段,然后将筛选出的指标用于CART算法中进行数据挖掘,获取分类规则进行分类。这样可以显著减少计算时间、提高计算效率,并可以提高分类结果的准确性。3、根据植被的常绿和落叶特征在不同时相的遥感影像反映出的NDVI值的差异,本文创建了NDVI差值比值植被指数(NDVI_DR),通过建立NDVI_DR与NDVI_W(冬季的NDVI指数)之间的谱间关系可以有效的区分乔木林和灌丛的落叶和常绿特征,结果具有较高的精度。温度植被干旱指数TVDI可以综合反映地表的干旱程度以及植被类型差异,利用该指数对草原进行进一步的分类,获得草甸草原、典型草原以及荒漠草原的信息,经过验证结果较为理想。4、本研究每进行一层的提取都会对提取精度进行评价,保证上一层的分类结果的精度基础上进行下一层的提取,进而提高最终的植被信息的提取精度。本文最终的植被信息提取结果经过定性定量评价,其总体分类精度达到79.51%,kappa系数为0.773,对于大区域复杂地表信息提取来说效果较好。5、研究区的植被盖度整体偏低,草原分布广泛,尤其是典型草原占据研究区一半左右的面积,其次是荒漠和农作物的分布面积也相对较大,而沼泽和草甸的分布面积相对较小。由于不同的县区所处的地理环境以及农牧业种植结构等的差异导致植被类型的分布也存在差异,此外植被在不同的土壤和地形上的分布特征也存在一定差异。综上,本文基于Landsat遥感影像对西北农牧交错带地区的植被信息进行提取与分析,结果表明本文的研究方法具有一定的可行性和客观性。可为项目进一步的研究提供基础数据支撑,为大区域的植被调查研究提供参考。此外,通过分析西北农牧交错带地区的植被分布特征及规律,对该区的植被保护、生态可持续发展及区域气候变化研究等具有重要的理论和现实意义。
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