[發明專利]一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法

有效

• 申請號: 202110404241.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112991226B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 戴雪
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法，包括如下步驟：S1、重構濕地植被分布區具有高時空連續性的增強型植被指數EVI影像時間序列；S2、基于實測數據與同期對應像元的EVI觀測值建立最優濕地植被碳存量遙感反演模型；S3、結合最優濕地植被碳存量遙感反演模型與重構的EVI時序影像重建濕地植被碳存量年內動態變化過程；S4、根據累積存量法逐像元計算濕地植被碳存量年累積增長量，得到濕地植被年固碳速率。本發明適用于云、雨天氣頻發且水位變幅較大的濕地生態系統，操作方法簡便，便與推廣和應用。

技術領域

本發明涉及遙感估算技術領域，尤其是一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法。

背景技術

濕地植物通過光合作用固定的碳元素，即植物生物量碳，是濕地生態系統固碳過程的主要碳輸入。濕地植被固碳速率直接反映濕地生態系統的碳匯狀態，是濕地生態過程調節關注的主要因子。近年來，在氣候變化與人類活動導致濕地水文過程顯著變化的背景下，濕地植被固碳功能的發揮正面臨嚴峻挑戰。因此，對濕地植被固碳速率進行科學估算是當前濕地碳循環領域亟需解決的技術問題。

傳統的實地觀測費時費力且經濟成本較高，利用遙感手段對大范圍的濕地進行植被固碳速率估算有著傳統實地觀測不可比擬的優勢。一般來說，植被固碳速率的遙感估算主要有兩種方法：1)采用遙感手段解譯植被空間分布圖，并實測樣點植被固碳速率，然后根據實測值與植被分類圖進行空間外推，得到區域尺度的植被固碳速率。2)基于各環境要素與植被固碳速率的經驗關系，建立遙感數據驅動的生態過程模型，實現對區域尺度植被固碳速率的間接估算。上述兩種方法均存在較大局限性，如空間外推法忽略了同種植物在不同環境影響下的固碳速率差異，而遙感數據驅動的生態過程模型則基于過多的理論假設，且在參數化植物光能利用率等生態學機理、光能傳遞以及轉換過程中產生了極大的不確定性。

鑒于此，眾多學者進行了完全基于遙感數據的區域尺度植被固碳速率估算嘗試，即以遙感觀測植被指數影像(Vegetation Index,VI)構建回歸模型直接估算區域尺度的植被固碳速率。然而，從單幅VI影像對植被固碳速率的估算忽略了一個事實，即植物碳存量Bio.C是一個時變型的量，具有動態性。植被固碳速率是植被碳存量在單位時間內的累積值。因此，年植被固碳速率的遙感估算需要基于VI影像的時間序列，通過對植被生長期植物碳存量的高頻連續觀測獲得。

然而，對于濕地生態系統而言，由于云、雨天氣較多，同時存在反復淹沒、出露等水文過程的影響，目前的短重返周期衛星獲得的植被指數時序影像均存在較大噪聲，極大的影響了濕地植被固碳速率的遙感精確估算。如理想情況下，植被生長季的MODIS EVI時序影像變化趨勢應服從植被年內動態變化的漸進特征，表現為穩定增長或降低的平滑曲線。但受云層干擾、數據傳輸誤差以及二向性反射等影響，鄱陽湖濕地的MODIS EVI時序曲線中存在眾多不符合植被生長規律的異常偏低值，嚴重限制了對其濕地植被年固碳速率的估算。

有鑒于此，針對濕地生態系統這一敏感地帶，有必要提出一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法，提高濕地植被固碳速率的遙感估算精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法，適用于云、雨天氣頻發且水位變幅較大的濕地生態系統，操作方法簡便，便與推廣和應用。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于重構植被指數時間序列影像的濕地植被固碳速率遙感估算方法，包括如下步驟：

S1、重構濕地植被分布區具有高時空連續性的增強型植被指數EVI影像時間序列；

S2、基于實測數據與同期對應像元的EVI觀測值建立最優濕地植被碳存量遙感反演模型；

S3、結合最優濕地植被碳存量遙感反演模型與重構的EVI時序影像重建濕地植被碳存量年內動態變化過程；