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基于Landsat影像的伊犁河流域草地地上生物量演变分析
1
作者 李超 范天文 +8 位作者 吐尔逊江·艾力木别克 贺军 李建伟 文俊 张琳 靳瑰丽 李莹 刘文昊 王生菊 《新疆农业科学》 北大核心 2025年第2期463-473,共11页
【目的】分析伊犁河流域草地地上生物量(Above ground biomass,AGB)的演变,为合理利用该草地提供科学依据。【方法】采用1990~2022年Landsat数据与实测数据相结合,构建伊犁河流域草地AGB反演模型,分析该流域及流域内10个县(市)草地AGB... 【目的】分析伊犁河流域草地地上生物量(Above ground biomass,AGB)的演变,为合理利用该草地提供科学依据。【方法】采用1990~2022年Landsat数据与实测数据相结合,构建伊犁河流域草地AGB反演模型,分析该流域及流域内10个县(市)草地AGB时空演变特征及其稳定性,并运用趋势分析和F显著性检验揭示草地的历史演变规律。【结果】在建立的回归模型中,二次函数反演模型精度最高,其验证精度为71.22%,可用于伊犁河流域草地AGB反演;在时间变化上,1990~2022年伊犁河流域草地AGB呈现波动增加趋势,从1990年的270.60 g/m^(2)增加到2022年的500.22 g/m^(2),增长速率为8.96 g/(m^(2)·a),其中新源县增加速率最快,为14.57 g/(m^(2)·a);霍尔果斯市增加速率最慢,为4.33 g/(m^(2)·a)。在空间变化上,东部新源县、尼勒克县,南部巩留县、昭苏县及北部伊宁县偏高,西部霍城县、察布查尔锡伯自治县偏低的分布格局;在变化趋势上,伊犁河流域草地AGB主要以改善为主,占草地总面积的59.67%。【结论】近33年来伊犁河流域草地AGB呈现出“大部改善,局部稳定,少量退化”的状态,气候的“暖湿化”以及草地保护的完善为草地AGB的改善提供了有利条件。 展开更多
关键词 伊犁河流域 草地地上生物量 时空演变
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新疆草地地上生物量时空变化及对气候因子的响应
2
作者 王生菊 刘文昊 +7 位作者 靳瑰丽 崔国盈 张勇娟 魏秀红 李超 陈梦甜 李文雄 杜玟霖 《草地学报》 北大核心 2025年第7期2320-2332,共13页
及时准确的估算草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)对草地生产和生态评价具有重要意义。本研究以新疆草地为对象,利用1990—2022年Landsat-NDVI数据和野外实测数据,构建AGB反演模型,并分析了33年草地产量的时空变化特征。结果表明... 及时准确的估算草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)对草地生产和生态评价具有重要意义。本研究以新疆草地为对象,利用1990—2022年Landsat-NDVI数据和野外实测数据,构建AGB反演模型,并分析了33年草地产量的时空变化特征。结果表明:(1)归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)和地面实测数据构建的反演模型y=743.9000x^(2)-98.3630x+49.2360拟合效果最好,精度为63.70%;(2)1990-2022年间草地AGB呈增加趋势且呈现西北部山区高平原区低的空间分布格局;14个地州市中,伊犁哈萨克自治州直草地AGB多年均值最高,为231.70 g·m^(-2);11个草地类中,低地草甸类草地AGB年际变化相对其他草地类稳定,草甸类草地AGB多年均值高于草原类和荒漠类;(3)草地AGB与气温和降水整体表现为高度相关,其中,天山山脉、阿尔泰山、塔里木盆地边缘荒漠区以及昆仑山脉对气温和降水的响应强度最大。结果为掌握草地AGB多年变化规律,准确估算新疆草地产草量和碳储量提供参考。 展开更多
关键词 草地地上生物量 归一化植被指数 反演 LANDSAT
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基于无人机遥感的荒漠草地地上生物量反演研究
3
作者 李文雄 靳瑰丽 +7 位作者 刘文昊 李嘉欣 王生菊 陈梦甜 李超 杜玟霖 萨木尕尔·达吾列提开勒得 叶里达那·赛力克艾力 《草地学报》 北大核心 2025年第4期1258-1266,共9页
荒漠草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是评估植被状况与荒漠化进程的重要指标。为迅速、精确且高效地评估荒漠草地地上生物量,本研究以新疆伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为研究区,在植被生长旺季采集草地AGB数据... 荒漠草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是评估植被状况与荒漠化进程的重要指标。为迅速、精确且高效地评估荒漠草地地上生物量,本研究以新疆伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为研究区,在植被生长旺季采集草地AGB数据,同步获取无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)数据;选取10种植被指数为特征变量,利用3种机器学习算法构建AGB反演模型,并引入遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化模型参数,进而筛选出最佳的AGB反演模型。结果表明:3种算法均表现出较高的预测性能,其中XGBoost模型优势显著,尤其是在融合了4种典型植被指数并采用遗传算法优化后,其预测精度达到最高(R^(2)=0.94,RMSE=3.44),其中RVI贡献最大,占比35%。因此,基于4种典型植被指数并结合GA优化的XGBoost模型被认定为最适用于研究区域草地AGB遥感反演的模型。此研究结果可为监测草地生物量遥感反演方法的选择和精度的提高提供一定参考。 展开更多
关键词 荒漠草地 地上生物量 无人机 极限梯度提升 随机森林 轻量级梯度提升
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大庆城区草地地上生物量时空格局及其与气候因子关系
4
作者 何昭鑫 吴连峰 +4 位作者 王永喆 顾云杰 赵凤伟 王兴昌 王晓春 《植物研究》 北大核心 2025年第1期34-44,共11页
草地是大庆市最主要的土地类型之一,掌握草地生物量的时空动态对了解大庆地区的碳汇潜力具有重要意义。运用MODIS-NDVI遥感数据和草地地上生物量实测数据,结合回归分析构建大庆城区草地地上生物量遥感反演模型。使用趋势分析及相关分析... 草地是大庆市最主要的土地类型之一,掌握草地生物量的时空动态对了解大庆地区的碳汇潜力具有重要意义。运用MODIS-NDVI遥感数据和草地地上生物量实测数据,结合回归分析构建大庆城区草地地上生物量遥感反演模型。使用趋势分析及相关分析等方法,对大庆草地地上生物量过去20余年的时空分布格局及其与主要气候因子(降水量、温度)的关系进行研究。结果显示:利用归一化植被指数(NDVI)构建的指数函数反演模型对大庆草地地上生物量解释度最高,其决定系数R^(2)为0.77,均方根误差为38 g⋅m^(-2)。2000—2023年大庆城区草地生物量表现为波动增加的趋势,2019年达到最高314 g⋅m^(-2);大部分区域草地地上生物量呈显著上升趋势,最大值为423 g⋅m^(-2),平均值为280 g⋅m^(-2),其空间特征呈现为从东南到西北逐渐增加的分布格局,北部集中、南部分散。降水量对生物量有显著的促进作用(r=0.584,P<0.05),月均温对生物量作用不明显。以上研究结果可以为大庆草地科学设置载畜量和采油区、优化草地资源利用策略提供有力的理论基础和数据支持。 展开更多
关键词 大庆城区 草地 遥感反演模型 草地地上生物量 归一化植被指数
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新疆天然草地地上生物量的便捷估测技术研究
5
作者 阿力米日·阿力木江 唐邦洁 +2 位作者 孔繁晰 崔文恺 陈俊 《草地学报》 北大核心 2025年第4期1308-1315,共8页
准确估测天然草地地上生物量对草地净生产力与草地生态系统管理至关重要。本研究选取了新疆北疆离河不同距离的天然草地4个样地(R_(1),R^(2),R_(3),R_(4)),南疆围栏内外2个样地(F_(1),F_(2))、不同海拔高度3个样地(H_(1),H_(2),H_(3))... 准确估测天然草地地上生物量对草地净生产力与草地生态系统管理至关重要。本研究选取了新疆北疆离河不同距离的天然草地4个样地(R_(1),R^(2),R_(3),R_(4)),南疆围栏内外2个样地(F_(1),F_(2))、不同海拔高度3个样地(H_(1),H_(2),H_(3))为调查样地。利用一种简易的测量板,量取测量板压力下的群落高度,建立群落高度与地上生物量之间的回归模型估测地上生物量,通过估测精度确定最优估测模型,并对实测生物量与估测生物量进行差异显著性检验验证模型的精确性。结果表明:北疆离河不同距离天然草地的最优估测模型为样地R_(1)的估测模型y=2.1418x-0.1986,R^(2)=0.905,估测精度达97.79%;南疆围栏内外的最优估测模型为样地F_(2)的估测模型y=2.7286x+0.6189,R^(2)=0.741,精度为86.78%;不同海拔高度的最优估测模型为样地H_(1)的估测模型y=2.1492x+1.7342,R^(2)=0.741,精度达92.29%。结论:利用简易测量板可便捷地估测出新疆天然草地的地上生物量。 展开更多
关键词 新疆天然草地 地上生物量 估测技术 估测精度
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围封对荒漠草原典型植物群落特征及多样性的影响 被引量：1
6
作者 王益涛 刘建康 +3 位作者 武志嘉 张博华 兰慧琴 黄祥祥 《水土保持研究》 北大核心 2025年第1期121-130,140,共11页
[目的]揭示围封对荒漠草原典型植物群落特征及多样性的影响,可为宁夏荒漠草原植物资源保护、生物多样性保育、草地资源可持续利用与管理提供科学依据。[方法]以宁夏荒漠草原分布广泛的猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa brevi... [目的]揭示围封对荒漠草原典型植物群落特征及多样性的影响,可为宁夏荒漠草原植物资源保护、生物多样性保育、草地资源可持续利用与管理提供科学依据。[方法]以宁夏荒漠草原分布广泛的猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa breviflora)、苦豆子(Sophora alopecuroides)和油蒿(Artemisia ordosica)4种典型植物群落为研究对象,研究围封措施对不同植物群落结构和功能特征的影响。[结果]围封不会改变4种植物群落中建群种优势地位,但改变了其功能群物种组成及重要值;围封增加了一年生植物(猪毛蒿)群落内物种总数(增幅为13.33%),但降低了多年生植物(短花针茅、苦豆子、油蒿)群落内物种总数(降幅分别为30%,34.78%和40%),降低了4种植物群落中多年生杂类草物种数量,并增加了多年生植物群落中多年生杂草和多年生禾草的重要值;围封增加了4种植物群落的高度和地上生物量,并增加了猪毛蒿、短花针茅和油蒿群落的盖度,降低了4种植物群落的Margalef丰富度指数,多年生草本植物(短花针茅、苦豆子)群落的Shannon-Wiener和Simpson指数,但增加了一年生植物群落的Shannon-Wiener,Simpson和Pielou指数;从群落建群种生活型角度分析,α多样性整体表现为多年生草本>半灌木>一年生草本植物群落;地上生物量与盖度、高度呈极显著正相关关系(p<0.001),与Margalef丰富度指数呈极显著负相关关系(p<0.001),与Shannon-Wiener指数呈显著负相关关系(p<0.05)。[结论]围封可通过改变不同植物群落物种组成对群落的盖度、高度及地上生物量产生积极影响,但不同植物群落的多样性特征对围封措施的敏感性存在差异。 展开更多
关键词 围封 荒漠草原 典型群落 群落特征 地上生物量
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阿尔泰山富蕴地区草地群落生物量、物种多样性及其与环境因子的相关性
7
作者 曾国燕 叶茂 +1 位作者 李苗苗 陈维龙 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期120-131,共12页
【目的】研究阿尔泰山富蕴地区草地群落的结构、生物量、物种多样性及其与环境因子的关系,为研究区草地保护和可持续发展提供科学依据。【方法】2022年7月,在新疆阿尔泰山富蕴地区选取13个有代表性的草地群落样地,调查样地中物种数量、... 【目的】研究阿尔泰山富蕴地区草地群落的结构、生物量、物种多样性及其与环境因子的关系,为研究区草地保护和可持续发展提供科学依据。【方法】2022年7月,在新疆阿尔泰山富蕴地区选取13个有代表性的草地群落样地,调查样地中物种数量、各物种的个体数和盖度等,测定样地中草地群落地上生物量、Sorenson相似性系数及物种多样性(Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数),并分析地上生物量、物种多样性与环境因子(经度、纬度、海拔、坡度、月均气温、月均降水量、腐殖质层厚度)的相关性。【结果】阿尔泰山富蕴地区草地群落植物共计18科25属25种,主要为菊科、蔷薇科、禾本科和豆科植物,植被生活型以多年生草本和一年生草本为主。各样地草地群落间Sorenson相似性系数均较低,地上生物量和物种多样性存在明显差异。地上生物量与Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Alatalo均匀度指数之间均存在显著的三次函数关系。相关性分析结果表明,地上生物量与海拔之间呈极显著正相关(P<0.01),与经度呈显著正相关(P<0.05),与纬度呈显著负相关(P<0.05);Margalef丰富度指数与经度呈显著正相关(P<0.05),与纬度则呈现出极显著负相关(P<0.01);Simpson优势度指数与坡度存在显著负相关关系(P<0.05);Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数与纬度存在显著负相关关系(P<0.05);Alatalo均匀度指数与海拔之间呈显著负相关(P<0.05)。盖度、月均气温、月均降水量、腐殖质层厚度与地上生物量、物种多样性指数均无显著相关性(P>0.05)。【结论】阿尔泰山富蕴草地群落结构相对简单,海拔、经度、纬度和坡度对地上生物量和物种多样性指数影响较大。 展开更多
关键词 阿尔泰山富蕴地区 草地群落结构 地上生物量 物种多样性 环境因子
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贡嘎山东坡苔草与委陵菜属草本植物适应气候变暖的养分利用策略
8
作者 宋扎磋 张莉 +3 位作者 尼松 索南吉 张健 杨燕 《草业科学》 北大核心 2025年第7期1721-1733,共13页
在横断山区贡嘎山东坡雅家埂峡谷分别选择海拔4130和3850 m的高山草地作为研究对象,采用开顶式增温小室(OTC)和带草皮下移增温两种增温方式模拟气候变暖,分析不同海拔梯度上持续5年的增温对苔草属(Carex)与委陵菜属(Potentilla)的形态... 在横断山区贡嘎山东坡雅家埂峡谷分别选择海拔4130和3850 m的高山草地作为研究对象,采用开顶式增温小室(OTC)和带草皮下移增温两种增温方式模拟气候变暖,分析不同海拔梯度上持续5年的增温对苔草属(Carex)与委陵菜属(Potentilla)的形态、生理、化学和物候性状的影响,并通过研究地上生物量与不同功能性状间的相关性,以期从养分繁殖生长和营养生长的角度阐明其养分利用策略的适应特征。研究结果表明:1)OTC增温显著增加4130 m样地的苔草属植物地上生物量、高度以及盖度,下移增温显著增加3850 m样地的地上生物量和高度;仅有下移增温显著增加4130 m样地委陵菜属植物地上生物量和高度(P<0.05)。2)OTC增温使两个海拔样地的苔草属植物氮(N)和磷(P)含量显著下降,C꞉N显著增加,下移增温显著增加3850 m苔草属δ^(13)C丰度;OTC增温使3850 m样地委陵菜属植物比叶面积和N含量显著下降,下移增温使4130 m样地委陵菜属植物C꞉P值与δ^(13)C丰度降低(P<0.05)。3)OTC增温与下移增温使两个样地苔草属花芽期、开花期提前,但对繁殖生长期的长度有所差异。4)苔草属在适宜的增温幅度下将资源更多地投资于营养生长阶段,地上生物量增加,当苔草属植物处于幅度较大的增温环境时,会将更多的资源投资于繁殖生长阶段,权衡资源优先保障自身生存,地上生物量无显著变化。研究结果表明,4130 m与3850 m海拔的高山草本植物在OTC增温与下移增温下养分吸收能力存在差异,高山草本植物为适应气候变暖,会通过改变自身繁殖生长期的长度,权衡繁殖与营养生长阶段的养分投资,改变地上生物量。 展开更多
关键词 高山草地 增温 功能性状 繁殖物候期 地上生物量
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围封对荒漠草原植物群落的影响
9
作者 刘佳 唐士明 +6 位作者 孙崇之 孙兆凯 张桐瑞 孙世贤 乔建霞 吴雪莉 金轲 《中国草地学报》 北大核心 2025年第4期58-66,共9页
荒漠草原面临日益严峻的退化问题,而围封是一种被证实能够恢复退化草原的有效方式,但围封对荒漠草原植物物种多样性和地上生物量的影响是荒漠草原保护需要关注的重要问题。在四子王旗草原和朱日和草原,研究不同围封年限(3年、13年、18年... 荒漠草原面临日益严峻的退化问题,而围封是一种被证实能够恢复退化草原的有效方式,但围封对荒漠草原植物物种多样性和地上生物量的影响是荒漠草原保护需要关注的重要问题。在四子王旗草原和朱日和草原,研究不同围封年限(3年、13年、18年、20年)对荒漠草原植物群落特征、物种多样性和地上生物量的影响发现,随着围封时间的延长,地上生物量呈现增长的趋势,多年生禾草中无芒隐子草(Cleistogenes songorica)与短花针茅(Stipa breviflora)的重要值逐渐增加,而草原退化指示植物猪毛菜(Salsola collina)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、栉叶蒿(Neopallasia pectinata)等植物的重要值逐渐降低,甚至消失。植被群落的高度与盖度随围封年限增长。在围封13年(EX13)的样地中,优势度指数、多样性指数、丰富度指数和均匀度指数的响应比均达到峰值。在围封18年(EX18)的样地中,地上生物量达到最大值。地上生物量与多样性指数的响应比呈正相关关系。该试验为荒漠草原生态系统的恢复提供了科学依据,通过围封措施在一定程度上促进了生态系统的改善。 展开更多
关键词 围封 荒漠草原 植物多样性 群落结构 重要值 地上生物量
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基于Landsat影像的半荒漠化草地地上生物量反演——以达茂旗为例
10
作者 王力琪 程博 +3 位作者 张晓平 李可冬 宋梦龙 颜涛 《测绘通报》 北大核心 2025年第7期52-57,共6页
准确监测半荒漠化草地地上生物量是草地生态状况评价和相应草地可持续管理的必要条件。达茂旗草地资源丰富,植被群落结构简单,属半荒漠化草地的典型性代表。为了提升半荒漠化草地资源信息的质量,本文以内蒙古达茂旗为研究区,基于Landsa... 准确监测半荒漠化草地地上生物量是草地生态状况评价和相应草地可持续管理的必要条件。达茂旗草地资源丰富,植被群落结构简单,属半荒漠化草地的典型性代表。为了提升半荒漠化草地资源信息的质量,本文以内蒙古达茂旗为研究区,基于Landsat遥感影像,借助地面实测样地数据,结合光谱、植被指数、气象数据和数字地形数据构建了23个原始特征,分别采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、梯度提升回归树(GBRT)和决策树(CART)回归算法进行草地地上生物量反演,并使用特征重要性得分和递归特征消除(RFE)进行特征优化,最终完成达茂旗2021年半荒漠化草地AGB反演制图。结果表明,RF模型在半荒漠化草地AGB反演结果中精度最高,利用递归特征消除法筛选最优特征至12个,其中气象和地形特征对草地AGB反演贡献最大,最终的反演模型精度决定系数(R^(2))为0.83,均方根误差(RMSE)为20.31。本文对半荒漠化草地进行生物量的估算,为易受影响的草地生态系统管理和保护提供了科学依据,为生物量反演研究提供了有效的方法论。 展开更多
关键词 半荒漠化草地 草地地上生物量 Landsat影像 机器学习 递归特征消除法
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锡林河流域草原生态系统地上生物量时空分布特征及其影响因子 被引量：2
11
作者 刘廷玺 赵心毓 +3 位作者 段利民 王怡璇 黎明扬 李媛康 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期604-618,共15页
为系统地量化环境因子之间的协同关系及其对生物量时空格局的调控,以锡林河流域为研究区域,测量了2020年5月—9月典型草原生态系统地上生物量以及气象因子(包括降水量和气温)、地形因子(包括高程)、土壤因子(包括土壤含水量、干密度、... 为系统地量化环境因子之间的协同关系及其对生物量时空格局的调控,以锡林河流域为研究区域,测量了2020年5月—9月典型草原生态系统地上生物量以及气象因子(包括降水量和气温)、地形因子(包括高程)、土壤因子(包括土壤含水量、干密度、有机碳质量分数、全氮质量分数和pH)等三大类共8个环境因子,并通过地理探测器方法定量分析了地上生物量与各环境因子之间的关系。结果表明:1)时间维度上,研究区地上生物量在生长季初期稳定增长,在水热条件最好的7月,植被地上生物量增长最为迅速,在9月3日地上生物量达到峰值,此时流域上、下游地上生物量分别为209.12、147.19 g/m^(2);空间维度上,上游地上生物量显著高于下游(显著性水平p<0.05),地上生物量空间分布格局呈现从东南向西北整体减小的趋势。2)整个生长季中,气象因子(降水量和气温)是地上生物量空间格局的关键驱动因子,其对地上生物量分布格局的解释率在60.0%以上;生长季末期,除气象因子外,土壤pH也成为影响研究区地上生物量分布格局的主要驱动因子。3)生长季各阶段,各环境因子对地上生物量的交互作用均呈现出非线性增强和双因子增强关系。生长季初期,降水量和土壤干密度之间交互作用的影响力最大;生长旺期及末期,随着土壤含水量达到较高水平,土壤干密度与其他环境因子(降水量、气温、pH)的交互作用对流域植被地上生物量影响显著。 展开更多
关键词 锡林河流域 草原 地上生物量 环境因子 地理探测器
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基于无人机多光谱实测数据的草地生物量反演模型比较 被引量：3
12
作者 贾元 张琳 +3 位作者 吴冬秀 宋创业 袁伟影 李凌浩 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第15期6854-6864,共11页
应用无人机近地面遥感技术估算草地生物量是目前较热门的方法,但构建的反演模型类型、变量、算法差异较大。通过在内蒙古锡林郭勒获取的无人机多光谱影像提取出波段反射率、植被指数等变量,与实际获取的地面样方调查数据结合,构建并对比... 应用无人机近地面遥感技术估算草地生物量是目前较热门的方法,但构建的反演模型类型、变量、算法差异较大。通过在内蒙古锡林郭勒获取的无人机多光谱影像提取出波段反射率、植被指数等变量,与实际获取的地面样方调查数据结合,构建并对比了8种最常用的参数与非参数方法构建的草地地上生物量预测模型,评估不同模型的精度和建模变量,以期能够优化得到最佳预测模型。研究结果表明8种模型中参数模型精度相对较低,非参数模型具有更高精度;参数模型中多变量的广义线性模型优于线性、对数和指数这3个参数模型;非参数模型中K近邻、支持向量机、极端梯度提升和随机森林4种模型的决定系数R^(2)都大于0.7,但随机森林模型相对更稳健,且模型变量数最少。建模变量中归一化植被指数和红波段反射率变量对生物量估算作用较大。综上,随机森林模型是较适用于内蒙古锡林郭勒地区草原无人机近地面遥感技术估算草地生物量的模型,然而在超参数调整、算法优化,以及植被多源变量筛选等方面还需要更深入的研究。 展开更多
关键词 草原 无人机遥感 地上生物量 模型比较 交叉验证 过拟合
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2005-2020年中国干旱半干旱区典型草地和荒漠生态系统植被地上生物量数据集
13
作者 郭学兵 初玉 +5 位作者 杜明武 兰玉婷 马健 潘成臣 谭会娟 王小亮 《中国科学数据（中英文网络版）》 CSCD 2024年第3期50-63,共14页
植被生物量是全球碳循环的重要组成部分,是陆地生态系统与大气之间碳交换的重要环节,是定量研究全球气候变化与草地、荒漠生态系统之间的反馈调节作用等的基础。中国干旱半干旱区的草地、荒漠生态系统是重要的碳库类型,本文选取中国生... 植被生物量是全球碳循环的重要组成部分,是陆地生态系统与大气之间碳交换的重要环节,是定量研究全球气候变化与草地、荒漠生态系统之间的反馈调节作用等的基础。中国干旱半干旱区的草地、荒漠生态系统是重要的碳库类型,本文选取中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)中位于中国干旱半干旱区的2个草地生态系统观测研究站(海北站、内蒙古站)和5个荒漠生态系统类型观测研究站(鄂尔多斯站、阜康站、临泽站、奈曼站、沙坡头站)的典型生态系统,对其按照CERN生态系统长期观测规范开展长期观测获取的植被地上生物量的2005–2020年间生长季的月动态实测数据进行了收集整理与质量控制,并开展了样方原始调查数据到样地尺度观测数据的统计计算,生成了植被地上生物量数据集,可为中国干旱半干旱区草地和荒漠生态系统对全球气候变化响应及植被保育与可持续发展等研究提供地面观测数据支撑。 展开更多
关键词 干旱半干旱区 草地生态系统 荒漠生态系统 月动态 植被地上生物量 中国生态系统研究网络
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青藏高原草地地上生物量估算 被引量：8
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作者 姚雨微 任鸿瑞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3049-3059,共11页
及时准确评估草地产草量对草地资源的科学管理和可持续发展具有重要意义。青藏高原自然环境特殊,气候差异显著,地形复杂,仅依靠遥感信息准确监测草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)变化有较大限制。基于青藏高原草地AGB野外实测... 及时准确评估草地产草量对草地资源的科学管理和可持续发展具有重要意义。青藏高原自然环境特殊,气候差异显著,地形复杂,仅依靠遥感信息准确监测草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)变化有较大限制。基于青藏高原草地AGB野外实测数据与Landsat遥感影像,探索了植被指数表征草地AGB信息的有效性,评估了气象和地形信息对准确估算草地AGB的影响,综合利用气象、地形和遥感信息,在新一代地球科学数据和分析应用平台(Google Earth Engine)上构建了梯度增强回归树草地AGB估算模型,绘制了青藏高原多年草地AGB空间分布图。结果表明:(1)基于单因素遥感因子的线性回归模型仅能解释8%—40%的草地AGB变化情况,其中绿色归一化植被指数(Green Normalized Difference Vegetation Index,GNDVI)对草地AGB解释能力较强(40%)。(2)基于遥感因子构建的梯度增强回归树模型测试集R~2为0.57。分别添加气象、地形信息,模型对草地AGB的估测准确性有所提升,测试R~2为0.62和0.63。(3)基于气象、地形和遥感因子的多因素估测模型能够提高草地AGB估测精度,经递归特征消除法优选后,基于13个特征变量的梯度增强回归树模型拟合效果最好(训练数据集R~2=0.79,RMSE=43.42 g/m^(2),P<0.01;测试数据集R~2=0.66,RMSE=53.64 g/m^(2),P<0.01),可以解释66%草地AGB变化情况。(4)2010年青藏高原平均AGB为94.58 g/m^(2),2015年93.63 g/m^(2),2020年100.78 g/m^(2)。青藏高原西北部草地AGB较低,东南部草地AGB较高,整体呈现自西北向东南逐渐增加的分布格局。研究结果为准确估算青藏高原草地产草量和碳储量等研究提供重要参考。 展开更多
关键词 青藏高原 草地地上生物量 梯度增强回归树 遥感
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基于GEE的香格里拉草地分类及其生物量遥感估算 被引量：1
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作者 徐祖平 舒朗朗 +3 位作者 吴文桂 王子芝 程鑫萌 廖声熙 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2250-2262,共13页
草地类型划分及其生物量估测对于草地管理与保护具有重要意义。香格里拉草地资源丰富,类型多样,属同纬度高海拔草地的典型代表。为了提升高原复杂地形下草地资源信息的质量,以香格里拉市为研究区,基于谷歌地球引擎(GEE)云平台和Sentine... 草地类型划分及其生物量估测对于草地管理与保护具有重要意义。香格里拉草地资源丰富,类型多样,属同纬度高海拔草地的典型代表。为了提升高原复杂地形下草地资源信息的质量,以香格里拉市为研究区,基于谷歌地球引擎(GEE)云平台和Sentinel-2遥感影像,结合光谱、植被指数、纹理和地形特征构建了33个原始特征,并使用递归特征消除(RFE)和特征重要性得分进行特征优化,采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、分类回归树(CART)和梯度提升决策树(GBDT)4种算法对研究区草地进行提取与分类,最后基于地面样地数据对地上生物量(AGB)进行反演。结果表明:1)RFE算法将特征数压缩到了21个,且海拔特征对草地类型的划分具有最高的重要性。2)RF算法的分类精度最高,总体精度(OA)为91.41%,Kappa系数为88.18%。3)香格里拉草地可分为5种类型,草地总面积为3265.77 km^(2),面积最大的类型为亚高山草甸,其面积为2230.03 km^(2),占草地总面积的68.28%;其次为高寒草甸,约占草地总面积的18.42%。4)建立了地上生物量与差异植被指数(DVI)的二次多项式预测模型,R2为0.783,均方根误差(RMSE)为154.72 g·m^(-2)。5)香格里拉草地总AGB为152.15万t,亚高山草甸AGB为102.41万t,占总AGB的67.31%;其次高寒草甸为27.37万t,占总AGB的17.99%。本研究利用遥感技术与机器学习,成功实现了香格里拉地区草地类型的划分及其生物量的估算。这些成果不仅为高原草地的管理和保护提供了科学依据,还为类似生态系统的研究提供了有效的方法论。 展开更多
关键词 草地分类 地上生物量 机器学习 遥感估算 随机森林 谷歌地球引擎 滇西北
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MODIS NDVI饱和性对高寒草甸草地生物量遥感估测的影响——以青藏高原东缘为例 被引量：5
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作者 胡仁杰 陈璇黎 +8 位作者 陈金 张世荣 匡依利 于红妍 吉汉忠 赵晓军 宜树华 孟宝平 李猛 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第14期6357-6372,共16页
自20世纪70年代开始,归一化植被指数(NDVI)在天然草地地上生物量估测研究中得到了广泛应用。然而,NDVI对高密度植被生物量遥感估测存在饱和现象,使草地生物量遥感估测有较大的不确定性。以青藏高原东缘高寒草甸为例,基于比值植被指数(R... 自20世纪70年代开始,归一化植被指数(NDVI)在天然草地地上生物量估测研究中得到了广泛应用。然而,NDVI对高密度植被生物量遥感估测存在饱和现象,使草地生物量遥感估测有较大的不确定性。以青藏高原东缘高寒草甸为例,基于比值植被指数(RVI)探讨了NDVI的饱和性,并评估了NDVI饱和性对高寒草甸地上生物量时空动态变化分析的影响。结果表明:(1)虽然基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)NDVI构建的草地地上生物量估测模型精度较基于RVI构建的估测模型高,但模型对高寒草地地上生物量(生物量大于2314.627 kg/hm^(2))灵敏度较RVI估测模型低,即NDVI阈值大于0.73时,估测模型呈现饱和现象(低估了草地地上生物量);(2)结合RVI和NDVI的相关关系,对饱和部分NDVI遥感植被指数进行校正,校正后最优地上生物量遥感估测模型为线性模型(y=5908.5x-2198.9,R=0.6190,RMSE=902.41 kg/hm^(2)),较调整前RMSE降低了11.72 kg/hm^(2);(3)就NDVI饱和性空间分布而言,从全年6月—9月初(全年第161—257天)饱和性呈现先自东南向西北延伸,后自西北向东南消退的变化趋势,平均低估值介于158.45—293.92 kg/hm^(2)之间,最大低估值出现在8月初(全年第225天),超过600 kg/hm^(2);(4)此外,NDVI饱和性对草地地上生物量年际动态变化趋势分析具有较大的影响,去除饱和性影响后草地地上生物量基本不变的区域减小了21.44%,而年际变化小于-10 kg/hm^(2)和大于30 kg/hm^(2)的区域分别增加了8.48%和16.19%。研究探讨了NDVI饱和性对草地地上生物量遥感估测的影响,以期为精确评估高寒草地地上生物量提供理论依据,同时也为高寒草地资源可持续发展提供科学依据。 展开更多
关键词 高寒草甸地上生物量 NDVI饱和性阈值 遥感估测 青藏高原东缘
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黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应 被引量：1
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作者 崔梦莹 周荣磊 +4 位作者 郑诚 魏嘉琪 万锦枫 赵一帆 温仲明 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-26,共9页
[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响,为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据,对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象,采用... [目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响,为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据,对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象,采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡,地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异,土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小,土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化;在阴坡,地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势,土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小,其中全磷含量变化不明显;6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加,且在大于40 cm土层上,6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明,0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关,20—40 cm土层的有机碳与地上生物量呈显著正相关,40—80 cm土层的土壤水分含量与地上生物量呈极显著正相关。由多元线性回归分析方程可知,在垂直高度的表层土层中土壤有机碳、全磷及土壤水分含量的共同作用对地上生物量有一定的影响,解释度为69.4%。[结论]微地形对地上生物量及土壤有机碳、全氮、全磷含量和土壤水分含量的分布格局有显著的分配作用,在表层土层中土壤有机碳、全磷和土壤水分含量与地上生物量有显著相关性,对地上生物量有一定程度的影响。 展开更多
关键词 草地生态系统 微地形 土壤有机碳 土壤全氮 土壤全磷 土壤含水量 地上生物量
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协同主被动遥感数据的湖南典型草地地上生物量估测
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作者 黄逸飞 谭炳香 +3 位作者 陈振雄 李骁尧 杜志 伍汉斌 《陆地生态系统与保护学报》 2024年第6期32-46,共15页
【目的】探索主被动遥感影像和不同模型对湖南草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)的估测效应,为准确监测湖南草地AGB的空间分布提供技术支持。【方法】以湖南省南山、南滩2大草场为研究区,基于Sentinel-1A、Sentinel-2A遥感数据和... 【目的】探索主被动遥感影像和不同模型对湖南草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)的估测效应,为准确监测湖南草地AGB的空间分布提供技术支持。【方法】以湖南省南山、南滩2大草场为研究区,基于Sentinel-1A、Sentinel-2A遥感数据和DEM地形数据,通过对比2种样本集、3种遥感数据源、3种模型方法构建的模型精度,确定最佳模型。【结果】结果表明,联合主被动遥感数据的随机森林(Random Forest,RF)模型估测精度最高,测试集R^(2)最高可达0.75。用最优RF模型对两草场的草地AGB进行反演:南山草场AGB最大值为386.91 g/m^(2),最小值为148.20 g/m^(2);南滩草场AGB最大值为454.08 g/m^(2),最小值为66.97 g/m^(2)。【结论】1)与单一数据源相比,协同使用主被动遥感数据能进一步提高草地AGB的估测精度;2)多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)、RF、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)3种估测模型中,RF模型估测精度最高、可迁移性最好,SVM次之,MLR最低;3)蓝光波段、近红外、全色归一化植被指数、VH极化后向散射系数和纹理因子对草地AGB估测贡献性显著;4)尽管AGB估测模型会受到地理位置、植被特征的影响,但不同草地样本信息的加入能有效减小差异,实现较好的预测效果。 展开更多
关键词 Sentinel-1 Sentinel-2 主被动遥感 草地 地上生物量
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2001-2008年甘南牧区草地地上生物量与载畜量遥感动态监测 被引量：87
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作者 梁天刚 崔霞 +2 位作者 冯琦胜 王莺 夏文韬 《草业学报》 CSCD 北大核心 2009年第6期12-22,共11页
草地地上生物量监测是草地资源空间格局动态研究的重要内容,也是草畜平衡综合分析的基础。利用2006-2008年甘南牧区草地调查资料和Terra/MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,建立了草地地上生物量遥感反演模型,模拟分析了甘南州及各县市草... 草地地上生物量监测是草地资源空间格局动态研究的重要内容,也是草畜平衡综合分析的基础。利用2006-2008年甘南牧区草地调查资料和Terra/MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,建立了草地地上生物量遥感反演模型,模拟分析了甘南州及各县市草地资源在2001-2008年期间的各旬、月和年的生物量及理论载畜量变化动态。研究结果表明,MODIS增强型植被指数EVI的乘幂函数可以较好地模拟甘南牧区草地地上的生物量鲜重,拟合模型平均估产精度为76.7%,可很好地模拟牧草生长状况较好时期(5-10月)的草地地上生物量变化动态。甘南牧区草地生长主要集中在5月上旬-10月下旬期间,草地旬最大地上生物量数字图像可以较客观地反映草地植被生长发育的总体规律。但是,个别旬生物量受大范围长时间阴雨多云天气状况及放牧家畜数量有较大变动情况的严重影响。2001-2008年不同草地类型的月最大生物量动态变化曲线均呈单峰抛物线形式,全州平均最大生物量均出现在7月,但不同年份产量达到最大值的月份有所变化,主要集中在7-8月。甘南州草地地上总生物量年度之间存在较大的差异。全州8年平均总地上生物量为109.31亿kg。2005年全州草地植被年总生物量最高,达129.1亿kg,其次为2006,2007和2002年,分别为113.2,110.7和109.0亿kg。由于气候条件和不同县市草地面积及生长状况等存在较大差异,其理论载畜量也存在显著差别。 展开更多
关键词 甘南牧区 草地地上生物量 载畜量 遥感监测
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新疆草地植被的地上生物量 被引量：41
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作者 安尼瓦尔·买买提 杨元合 +1 位作者 郭兆迪 方精云 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期521-526,共6页
2004年对新疆地区的草地地上生物量进行了大范围的调查,据此估算了新疆6种主要草地类型的地上生物量密度和总量,并探讨了草地地上生物量与环境因子的关系。结果表明,草原类型中,荒漠草原的地上生物量密度最小(34.9gC·m-2),草甸草... 2004年对新疆地区的草地地上生物量进行了大范围的调查,据此估算了新疆6种主要草地类型的地上生物量密度和总量,并探讨了草地地上生物量与环境因子的关系。结果表明,草原类型中,荒漠草原的地上生物量密度最小(34.9gC·m-2),草甸草原最大(87.3gC·m-2),而典型草原(53.2gC·m-2)和高寒草原(47.7gC·m-2)介于两者之间;草甸类型中,山地草甸(117.4gC·m-2)的地上生物量密度显著高于高寒草甸(58.1gC·m-2)。6种草地的地上生物量总量为14.65TgC,约占全国的10%。地上生物量主要集中于高寒草原和高寒草甸,两者占总量的41.7%;其次是典型草原、山地草甸和荒漠草原,分别占19.0%、18.3%和14.6%;草甸草原因分布面积小而使得其地上生物量最小,仅占总量的6.4%。草原和草甸地上生物量的控制因子存在差异:草原地上生物量主要受降水控制,而草甸地上生物量则与温度相关。除受气候影响外,草原地上生物量还与土壤含水率、土壤总氮含量正相关,而草甸地上生物量与土壤含水率、土壤总氮含量均不相关。 展开更多
关键词 新疆 草地 地上生物量 气候 土壤含水率 土壤氮含量
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