基于SPOT5遥感影像的城市森林叶面积指数反演

叶面积指数

第33卷第2期

2008

年3月

测绘科学

ScienceofSurveyingandMapping

Vol133No12

Mar1

基于SPOT5遥感影像的城市森林叶面积指数反演

林文鹏,赵　敏,张翼飞,柳云龙,刘冬燕,高　峻

(上海师范大学城市生态与环境修复重点实验室,上海　200234)

【摘　要】本文以上海城市森林为研究对象,采用地面实验与遥感技术相结合方法,开展SPOT5遥感影像在估测

城市森林LAI中的应用研究。结果表明,地面实测LAI与三种植被指数均具有很好的线性回归关系,相关系数(r)均大于016,其中MSAVI的相关系数最高(r=0166),其次为MCARI(r=0164)和NDVI(r=0162)。说明ND2VI仍受到背景等因素不同程度的影响,而植被指数MSAVI和MCARI,由于能进一步消除土壤背景和叶绿素的影响,对叶面积指数比较敏感,能更好地与叶面积指数建立关系,能更好地用于城市森林叶面积指数的遥感反演。本研究可为快速定量评估城市森林的结构和功能提供依据。【关键词】城市森林;叶面积指数;表观反射率;植被指数;SPOT5【中图分类号】TP79;P95　　　　【文献标识码】A　　　　【文章编号】100922307(2008)0220057204DOI:1013771/j1issn1100922307120081021020

1　引言

叶面积指数(LAI)是陆面过程一个十分重要的结构参数,它控制着植被许多生物、物理过程,如光合、呼吸、蒸腾、碳循环和降水截获等[1]。因此,LAI已经成为研究陆地生态系统及其过程的关键参数能获得点状或线状的LAI数据,I异性,为实时获取大范围[226]LAI的[7]:法LAI建立统计分析模型,这种方法形式简洁,对输入参数要求不高,计算也很简单易行,在很长一段时间内都是LAI遥感定量估算的主要方法。

城市森林作为城市中重要的生命支持系统,又是城市可持续发展的基础和保障,对于维持城市生态系统平衡起着核心的作用[8]。所以有效管理城市森林并定量评估其结构和功能,有十分重要的理论和现实意义。另外,城市森林景观斑块的多样性和片段性为城市森林研究带来了难度。因SPOT卫星传感器的波段数和波长范围有限,以往用户对于SPOT数据的应用主要针对其高空间分辨率的特性,利用SPOT数据进行定量遥感分析的应用研究较少。然而,利用SPOT数据进行定量遥感分析也有其高空间分辨率的优势:可以更精细地分辨各类地物的细节,从而降低混合像元对于定标分析的影响,提高定量遥感分析的准确度[9]。鉴于此,本研究以

上海城市森林为研究对象,结合的方法,探讨利用SPOLAI上海市位于30°40′～31°53′N,120°51′～122°12′E,地处长江三角洲的东南缘,是我国第一大河长江的入海口。上海属亚热带季风气候。全年温和湿润,四季分明,光照充分,热量丰富,降水充沛,气候资源丰富,对植物的生长发育极为有利。上海全市面积634015218km2,其中有林地面积有218218km2,以亚热带常绿阔叶林和水杉林、竹林、经济林为主。212　地面叶面积指数的采集

2006年628月进行野外植被调查,涉及到公共林地(免费向群众开放的绿地,以纪念馆、小型体育场等为代表)、风景林(各大公园、自然保护区等)、生产用森林(苗圃、果园等)、企事业单位林地、居民区林地、道路林等几大类。结合上海城市森林的分布现状,选择频率大于20的树种,主要包括:以香樟、广玉兰为优势种的植物群落(常绿林)、以桂花、紫荆为优势种植物群落(灌木林)和以三角槭、五角槭、樟叶槭等为优势种的植物群落(落叶林)。利用LAI22000,共采集41个样地的164个地面测量数据(图1)。在采集的过程中,采集点尽量考虑植被种类的不同及研究区域内测点布设的均匀性。在每个样区内选择有代表性的测点4个,每个测点进行4次叶面积指数测量,并以4次测量的平均值作为该测点的叶面积指数值,同时用全球定位系统(GPS)测量并记录该测点的经纬度,最后取每个样区所有测点的均值作为该样区的叶面积指数数据。最终通过测量,共获取36样区的数据(表1)。213　SPOT5数据

SPOT5卫星在空间分辨率大幅提高的同时保持了60km的幅宽:多光谱波段空间分辨率为10m(短波红外空间分辨率为20m),全色波段空间分辨率达到5m。10m分辨率的彩色影像可以直接用于1∶50000和1∶25000的土地利用、林业资源现状调查及动态监测,其短波红外(SWIR)对土壤湿度、植被覆盖和树叶含水量很敏感,能更有效地区分林地或作物的排列方式,对植被类型的反映更准确[9]。本研究所用的SPOT5影像数据的获取时间为2005年6月2日,其中心坐标为N30°56′56″/E121°30′11″。

作者简介:林文鹏(19732),男,福建

漳浦,博士,讲师,主要从事生态环境遥感、城市生态学研究。E2mail:wenpenglin@yahoo1com1cn

收稿日期:2007211202

基金项目:上海市青年科技启明星资助项目(05QMX1443);上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金(RE629);

上海师范大学理科科研项目(DKL728)共同资助共同资助;上海市教委重点学科建设项目《地理学与城市环境》(J50402)

通讯作者:赵敏