[發明專利]一種基于衛星驅動模型的高寒草地生物量估算方法及系統

在審

• 申請號: 202110412645.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113297904A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 胡月明;趙理;王立亞;劉振華;周悟;彭一平;謝英凱
• 申請（專利權）人: 廣州市華南自然資源科學技術研究院;青海省自然資源綜合調查監測院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/10;G06N20/20;G01N33/00
• 代理公司: 廣東廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

本發明公開了一種基于衛星驅動模型的高寒草地生物量估算方法及系統，其中，所述方法包括：獲得數據信息；對所述數據信息進行預處理，獲得預處理結果；基于所述預處理結果進行指標提取處理，獲得遙感指標和環境指標；基于XGboost算法和相關性分析利用所述遙感指標、環境指標和高寒草地生物量構建指標體系；基于指標體系對衛星驅動模型進行優化選擇處理，獲得優化選擇的優化模型；基于優化選擇的優化模型對高寒草地生物量進行時空動態分析處理，獲得高寒草地生物量分析結果。在本發明實施例中，通過模型精度對比可以確定最優的衛星驅動模型，并繪制了AG?AGB的時空分布圖，分析了AG?AGB的時空動態變化。

技術領域

本發明涉及環境監測評估技術領域，尤其涉及一種基于衛星驅動模型的高寒草地生物量估算方法及系統。

背景技術

青海高原高寒草地是我國重要的畜牧業生產基地和生態安全屏障，對全球氣候變化和人類活動極為敏感(Fayiah et al.，2019；Liu et al.，2016； Zhang et al.，2014)。然而，近幾十年來，由于過度放牧、嚙齒動物活動和氣候變化，高寒草地已明顯退化(Chenet al.，2014；Liu et al.，2020；Sun et al.，2019)。高寒草地地上生物量(AG-AGB)作為監測草原生態系統的重要指標，直接影響放牧和承載能力，與畜牧業發展和牧民收入密切相關 (Gao et al.，2019；Kong et al.，2019；Zeng et al.，2019)。因此，及時準確地估算AG-AGB，可以為草地資源管理和可持續利用提供科學參考(Gao et al.，2020；Liang et al.，2016；Zeng et al.，2019)。

目前，對AG-AGB的監測主要采用兩種方法，即傳統的地面監測和衛星監測。傳統的基于地面的方法通過在田間割草、干燥并在實驗室稱重來估算生物量(Yang et al.，2018)。這種傳統的方法可以為樣本定位提供高精度的AG-AGB信息。然而，它耗時且昂貴，并且忽略了AG-AGB的空間分布(Li et al.，2016；Liang et al.，2016；Zeng et al.，2019)。

衛星驅動方法主要是使用光譜(如植被指數和光譜反射率數據)與環境(地理、地形、土壤、氣象等)指標和AG-AGB之間構建關系模型來估算生物量(Liang等人，2016)。目前，利用該方法進行的大量研究主要集中在確定評價指標和建立關系模型上。許多研究使用單一的植被指數，如歸一化植被指數(NDVI)、增強植被指數(EVI)、土壤調整植被指數(SAVI)來估算AG-AGB。雖然該方法應用簡單，但由于地理、地形、土壤、氣象等環境因素的影響，該方法對AG-AGB缺乏準確的估算能力。因此，一些學者綜合考慮了多種指標(包括植被指數和環境指標)來估算AG-AGB (Liang et al.，2016；Silveira et al.，2019)。由于這些敏感性指標隨區域環境的變化而變化，因此沒有統一的指標來估算AG-AGB。為了提高特定區域草地生物量的估算精度，從大量的光譜和環境指標中確定關鍵的估算指標仍然是一個挑戰。