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专利名称：一种小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法
技术领域：
本发明专利涉及大型管束植物地上生物量监测、动态遥感监测技术应用领域，尤其是涉及一种小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法。
背景技术：
传统的小尺度范围内的生物量监测技术主要通过建立监测点，持续定期通过科学合理的空间取样，来进行生物量的测量，从而达到对区域生物量的变化进行评估。虽然这种监测方式可以有效地进行生物量的监测，但是受监测点位的限制，一方面监测范围较小，另一方面监测周期较长，不能实时地实现对生物量的监测。而且对于区域范围生物量的空间分布，主要通过区域定位监测点数据通过地学统计学得插值方法来预测其他区域的采样点得属性值，从而揭示区域生物量的空间分布特征。但是这种将点得监测结果扩展到区域的方法其精度无法得到保证。随着遥感技术的发展，目前遥感数据使大区域范围内生物量的测量、监测的计算、监测过程更加简化，通过遥感数据获取地标植被信息及相关参数，已成 为实时的大范围反演地表生物量的一种重要工具和手段。但是目前遥感技术方法多用于大尺度的区域范围内，主要通过MODIS及TM影像数据来反演地表生物量。但这种方法用于小尺度区域范围内时，由于其数据分辨率等原因，其精度及准确度难以保证。

发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，解决上述问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，包括步骤如下第一步，在所研究的区域内建立区域特征示范点，采用多谱相机在所述区域特征示范点之内进行大型管束植物的光谱照片拍摄；第二步，将所述多谱相机拍摄的结果通过NDVI转换公式，得到所述区域特征示范点“点范围”内高精度、实时监测的大型管束植物NDVI数值；
ΑΤΓΛ1/Ι pNIR- pRedND VI =匕-匕-
pNIR + pRed其中，P NIR代表近红外光波段的反射率；P Red代表红光波段的反射率；第三步，将所述大型管束植物NDVI数值通过光能转化模型转化为大型管束植物净第一生产力NPP ;再根据实际采样的得到的生物量数据，得到所述区域特征示范点“点范围”内的所述大型管束植物NDVI数值与生物量之间的关系，从而实现所述区域特征示范点“点范围”内的大型管束植物生物量的现场实时监测；第四步，根据所述大型管束植物NDVI数值，对各个特征区域内的精度较低的区域TM影像数据分别进行回归调整，得到所述大型管束植物NDVI数值与所述区域TM影像数据之间的函数关系式，从而实现对所述区域TM影像数据的调整，得到区域NDVI数值；
第五歩，将所述区域NDVI数值，再次通过光能转化模型转化，得到区域范围内的大型管束植物净第一生产力NPP，得到区域NPP，从而实现由点到面的实时高精度的生物量监控。第一歩中，所述光谱照片拍摄的拍摄时间范围设置为每天6点、12点、18点三个时亥IJ。第三步中，实际采样的得到的生物量数据进行回归调整和/或拟合调整后，再建立与所述大型管束植物NDVI数值之间的关系。本专利要解决的技术问题是克服现有技术中小区域范 湿地等小区域范围内地上生物量实时在线监测方法。本发明所谓的NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),是指归一化植被指数，或标准差异植被指数。本发明所谓的净第一生产カNPP,也称净初级生产カ(Net PrimaryProductivity),是指植物在单位时间单位面积上由光合作用产生的有机物质总量中扣除自养呼吸后的剰余部分，是生产者能用于生长、发育和繁殖的能量值，反映了植物固定和转化光合产物的效率，也是生态系统中其他生物成员生存和繁衍的物质基础。本发明中，将NDVI数值通过光能转化模型转化为NPP的具体方法，可以參考《中国植被净第一性生产カ遥感动态监测》，作者陈利军，刘高焕，励惠国。“遥感学报”，2002.第6卷，第2期，129-136页。本专利对上述现有文献全文引用作为參考。本发明的有益效果如下(I)具有科学性本发明提供了ー种小区域范围内大型管束植物地上生物量监测，与传统人工采样监测相比提升了生物量监测的实时性及便利性，有利于小区域环境生态科学管理。(2)准确性通过特征区域示范点得到的高精度数据来对区域低精度的TM影像数据进行调整，提高整个区域生物量监测的准确性。(3)可操作性强本发明提供的方法所用到的数据处理简便，可操作性強。


图I为本发明的流程结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用干限定本发明。如图I所示的ー种适用于小区域范围大型管束植物地上生物量在线监测方法，包括以下步骤I、在所研究的区域内建立区域特征示范点，采用多谱相机进行大型管束植物光谱照片拍摄，拍摄时间范围设置为每天(6点，12点，18点)三个时刻(因为受光线条件制约每天不同时间拍摄的NDVI之间有一定差别设置3个时间点拍摄得到的结果可以互相校正，并且可以根据拍摄TM影像的卫星过地时间，选取相应时刻的NDVI值对其进行校正)，通过NDVI转换公式进而可以得到“点范围”内高精度、实时监测大型管束植物的NDVI (植被归一化指数)数值。
权利要求
1.ー种小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，其特征在于，包括步骤如下 第一歩，在所研究的区域内建立区域特征示范点，采用多谱相机在所述区域特征示范点之内进行大型管束植物的光谱照片拍摄； 第二步，将所述多谱相机拍摄的结果通过NDVI转换公式，得到所述区域特征示范点“点范围”内高精度、实时监测的大型管束植物NDVI数值；NDV1 = pNIR + pRod 其中，P NIR代表近红外光波段的反射率；P Red代表红光波段的反射率； 第三歩，将所述大型管束植物NDVI数值通过光能转化模型转化为大型管束植物净第一生产カNPP ;再根据实际采样的得到的生物量数据，得到所述区域特征示范点“点范围”内的所述大型管束植物NDVI数值与生物量之间的关系，从而实现所述区域特征示范点“点范围”内的大型管束植物生物量的现场实时监测； 第四步，根据所述大型管束植物NDVI数值，对各个特征区域内的精度较低的区域TM影像数据分别进行回归调整，得到所述大型管束植物NDVI数值与所述区域TM影像数据之间的函数关系式，从而实现对所述区域TM影像数据的调整，得到区域NDVI数值； 第五歩，将所述区域NDVI数值，再次通过光能转化模型转化，得到区域范围内的大型管束植物净第一生产カNPP，得到区域NPP，从而实现由点到面的实时高精度的生物量监控。
2.根据权利要求I所述的小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，其特征在于第一歩中，所述光谱照片拍摄的拍摄时间范围设置为每天6点、12点、18点三个时亥IJ。
3.根据权利要求I所述的小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，其特征在于第三步中，实际采样的得到的生物量数据进行回归调整和/或拟合调整后，再建立与所述大型管束植物NDVI数值之间的关系。
全文摘要
一种小区域范围内大型管束植物生物量在线动态监测方法，建立区域特征示范点进行大型管束植物的光谱照片拍摄；将多谱相机拍摄的结果通过NDVI转换公式得到“点范围”内的大型管束植物NDVI数值；通过光能转化模型转化为NPP；再根据实际采样的得到的生物量数据得到“点范围”内的NDVI数值与生物量之间的关系；对精度较低的区域TM影像数据分别进行回归调整，得到NDVI数值与区域TM影像数据之间的函数关系式；再次通过光能转化模型转化得到区域NPP。本发明与传统人工采样监测相比提升了生物量监测的实时性及便利性，有利于小区域环境生态科学管理，提高整个区域生物量监测的准确性，所用到的数据处理简便，可操作性强。
文档编号G01C11/00GK102679958SQ20121012759
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者程红光, 蒲晓, 路路 申请人:程红光