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基于自回归神经网络的时间序列叶面积指数估算 总被引：2，自引：0，他引：2
叶面积指数LAI是众多气象、环境、农业等模型的关键输入参数。尽管具有多个传感器的全球LAI产品已经相继发布,但是由于受反演方法的局限性以及反射率产品质量的影响,这些由单一传感器数据得到的LAI产品在时间上表现出一定的不连续性,这与自然生长植被的LAI变化规律不能一致。而神经网络在对复杂的、非线性数据的模式识别能力方面具有出色的表现。如在3层神经网络中,只要对隐层采用非线性递增映射函数,输出层采用线性映射函数,就可以用于对任意连续函数进行逼近。对于具有相同植被覆盖类型的同一地点多年的LAI数据,在无自然灾害和人为破坏的前提下,可以构成一个非线性的、连续的时间序列。通过融合MODIS和VEGETATION两种传感器产品,在利用相同植被类型的LAI时间序列来建立自回归神经网络,即NARX神经网络的同时,引入红、近红外和短波红外3个波段上时间序列的反射率以及相应的太阳天顶角、观测天顶角和相对方位角作为NARX神经网络的外部输入变量,并最终达到估算时间序列LAI的目的。验证结果表明,NARX神经网络非常适用于时间序列的LAI估算,并且其预测的LAI比原始的MODIS LAI在时间序列上表现的更连续和平滑。因此,该方法在... 相似文献
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全球LAI地面验证方法及验证数据综述 总被引：5，自引：0，他引：5
叶面积指数(LAI)的地面验证是LAI反演算法研究及LAI产品验证的重要部分。近年来,为了验证遥感参数产品以及对大气、地表的系统性研究,国际上在全球主要大洲开展了多个针对主要植被类型的大型观测项目,逐渐形成了较完善的地面采样框架与全球尺度不同植被类型的地面验证数据集。国内外已开展的大型观测项目采用的采样框架对以后观测试验中LAI的地面验证框架的制定与研究具有重要的借鉴意义,同时,已观测到的全球LAI地面验证数据集是开展全球LAI算法及产品验证的基础数据集,因此,有必要对目前全球LAI地面验证方法及验证数据情况做个综述。首先综述全球主要LAI地面观测项目及其所采用的地面验证框架。在此基础上,分析比较各大观测项目中所采用的地面测量方法、采样方法及像元真值估算方法。最后,指出全球LAI产品地面验证中存在的不足,并对尚需进一步研究的方向进行展望。 相似文献
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围绕国家自然科学基金重点项目"山地典型生态参量遥感反演建模及其时空表征能力研究",介绍了项目的立项背景、研究目标、研究现状和发展趋势、拟解决的关键科学问题、主要研究内容、研究总体方案及预期成果。项目选取不同地形梯度和植被背景为主要研究对象,开展山地叶面积指数(LAI)和净初级生产力(NPP)陆表典型生态参量遥感反演建模及其时空表征能力研究,发展遥感定量反演模型和方法,分析山地复杂地形对遥感信号及遥感反演产品的影响,力争能在山地陆表生态参量遥感反演建模理论与方法上取得突破。 相似文献
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地带性植被净初级生产力(NPP)的形成除受自身的生物生态学特性制约外,主要决定于环境中热量和水分状况的分配及组合。随着全球变化与陆地生态系统研究的开展,以模型为主要手段预测植被生产力对气候变化响应的研究逐步深入,相继提出了一些利用气候指标或指数估算植被净初级生产力的模型,如Miami模型、Chikugo模型和北京模型等。但利用上述模型无法估算盐化草甸植被等非地带性植被的NPP,因为它们的形成不依赖于大气降水,而主要依靠地下水。由于土壤蒸发能综合反映土壤的水热状况,与NPP的形成关系密切。因此,作者利用以阿维扬诺夫公式计算所得的不同地下水埋深的潜水蒸发与实测的盐化草甸植被净初级生产力数据,拟合了 相似文献
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两种用于作物冠层叶绿素含量提取的改进光谱指数 总被引：1，自引：0，他引：1
在深入探讨目前广泛使用的提取叶绿素含量的植被指数的光谱响应机制基础上,利用PROSPECT+SAIL模型模拟的作物冠层反射率样本数据对比分析了这些植被指数对叶绿素含量变化的敏感性差异,包括PSSRa、PSSRb、PSNDa、PSNDb、NPCI、PRI、MCARI和TVI等.结果表明,上述植被指数或对土壤背景变化敏感,或受高值LAI影响趋于饱和,对作物叶绿素含量反演效果均不理想.提出了4种基于TVI和MCARI的改进植被指数MTVI1、MTVI2、MCARI1和MCARI2,揭示了它们对土壤背景和LAI不敏感,对叶绿素含量变化更为敏感的光谱机制,并根据实验数据对其进行验证.实验表明,改进的植被指数MTVI2和MCARI2是作物冠层叶绿素含量较好的预测器,可据此建立作物冠层叶绿素含量反演模型. 相似文献
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遥感提取植物生理参数LAI/FPAR的研究进展与应用 总被引：19，自引：2，他引：17
植物生理参数LAI/FPAR是2个重要的陆地特征参量。利用遥感光谱模型并结合地面验证是提取区域尺度的LAI/FPAR最有效的途径。提取LAI/FPAR的模型主要有光谱指数模型和辐射传输模型两类,经过精确的辐射标定和大气纠正的遥感数据可以得到较高精度的LAI/FPAR数据。影响LAI/FPAR精度的因素很多,其中主要因素是像元的异质性、植被类型和物候期等。LAI/FPAR与作物产量有更直接的关系,也是大量作物生长模型的基础,利用这些参数可以实现真实的作物产量预测,特别是开展全球尺度的单产预测。 相似文献
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土壤湿度是表征土壤含水量的一种相对变量,是地下水-地表水-大气水循环系统的核心和纽带。研究土壤湿度的分布特征及其影响因素对干旱地区的生态环境保护具有重要意义。文章基于MODIS数据,应用表观热惯量(ATI)法反演了格尔木河流域土壤湿度时空变化规律并分析其影响因素。为了研究结果的可靠性,利用Mann-Kendall方法进行了趋势检验分析,利用CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据对遥感反演结果进行了检验验证,结果表明:2002—2016年格尔木河流域土壤湿度总体呈现上升趋势,并且通过Mann-Kendall检验分析,结果显示2008年发生突变,上升趋势明显。通过对流域不同用地类型的解译,北部盐池平均ATI值最高为0.088;中部及南部大面积裸土平均ATI值最低为0.028;自然植被与耕、林地平均ATI值分别为0.034和0.033。遥感反演土壤湿度结果与CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据的相关性分别为0.85和0.59,相关性较高,说明遥感反演结果具有一定的可靠性。与蒸发、植被有良好的响应关系,相关系数分别为0.92和0.79。 相似文献
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Joy B. Zedler 《Estuaries and Coasts》1980,3(2):122-131
This paper documents the role of salt marsh algal mats in the productivity of a southern California tidal wetland. The productivity of the mats, which are composed of filamentous bluegreen and green algae and diatoms, varies both temporally and spatially in relation to tidal inundation and overstory vegetation. The estimates of net primary productivity (NPP) were highest under the canopy ofJaumea carnosa (Less.) Gray (341 g C m?2 yr?1) at low elevation. Elsewhere, NPP appeared to be limited by low light (276 g C m?2 yr?1 underSpartina foliosa Trin.) and desiccation (185 g C m?2 yr?1 underBatis martima L. and 253 g C m?2 yr?1 underMonanthochloe littoralis Engelm). Algal NPP was from 0.8 to 1.4 times that of the vascular plant overstory NPP. It is hypothesized that the arid environment of southern California and resulting hypersaline soils reduce vascular plant cover, which leads to high algal productivity. 相似文献
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贵州省喀斯特地区植被净第一性生产力的估算 总被引：4，自引：1，他引：3
在构建光能利用率模型的基础上,依托遥感手段,利用MODI S数据和气象资料,完成了贵州省喀斯特地区2001年植被净第一性生产力( N PP )的估算,并通过喀斯特地区与非喀斯特地区植被N P P 的对比,重点研究了喀斯特地区植被NP P 的时空变化特征,得到以下主要结论: ( 1)喀斯特地区与非喀斯特地区的植被N PP 在时空分布上存在明显差异,非喀斯特地区的N PP 平均值高出喀斯特地区约13. 3%。( 2)非喀斯特地区的N PP 频度分布呈似双峰型,而喀斯特地区的NP P 值似正态分布。( 3)年内植被N PP 的最高值和最低值均出现在7月和1月,但喀斯特地区比非喀斯特地区的整体波动性大。( 4)喀斯特地区植被N P P的季相空间变化显著,石漠化较为严重的地区其植被N P P 明显小于其它地区,且季间差异较明显。 相似文献
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Peijuan Wang Donghui Xie Yuyu Zhou Youhao E Qijiang Zhu 《Environmental Earth Sciences》2014,71(2):647-658
The ecological structure in the arid and semi-arid region of Northwest China with forest, grassland, agriculture, Gobi, and desert, is complex, vulnerable, and unstable. It is a challenging and sustaining job to keep the ecological structure and improve its ecological function. Net primary productivity (NPP) modeling can help to improve the understanding of the ecosystem, and therefore, improve ecological efficiency. The boreal ecosystem productivity simulator (BEPS) model provides the possibility of NPP modeling in terrestrial ecosystem, but it has some limitations for application in arid and semi-arid regions. In this paper, we improve the BEPS model, in terms of its water cycle by adding the processes of infiltration and surface runoff, to be applicable in arid and semi-arid regions. We model the NPP of forest, grass, and crop in Gansu Province as an experimental area in Northwest China in 2003 using the improved BEPS model, parameterized with moderate resolution remote sensing imageries and meteorological data. The modeled NPP using improved BEPS agrees better with the ground measurements in Qilian Mountain than that with original BEPS, with a higher R 2 of 0.746 and lower root mean square error (RMSE) of 46.53 gC m?2 compared to R 2 of 0.662 and RMSE of 60.19 gC m?2 from original BEPS. The modeled NPP of three vegetation types using improved BEPS shows evident differences compared to that using original BEPS, with the highest difference ratio of 9.21 % in forest and the lowest value of 4.29 % in crop. The difference ratios between different vegetation types lie on the dependence on natural water sources. The modeled NPP in five geographic zones using improved BEPS is higher than those with original BEPS, with higher difference ratio in dry zones and lower value in wet zones. 相似文献
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Yu Jiu Xiong 《Estuaries and Coasts》2018,41(8):2317-2330
Net primary production (NPP) by phytoplankton is a crucial regulator of the carbon cycle and other biological processes in estuaries. Under the impacts of rising sea levels, most estuaries are experiencing increased saltwater intrusion. To determine how these changes in intrusion affect phytoplankton communities and their NPP, a study was performed in the Pearl River Estuary (PRE), China. The results based on monthly global ocean NPP satellite products from 2003 to 2015 show that NPP generally decreased from the north (the upper outlet) to the south (the estuary mouth) in the PRE, whereas temporally, NPP in the rainy season (April to September) exhibited an inverted V-shaped curve, with a maximum value in July and was generally higher than that in the dry season (October to the following March). Field observations of salinity increased from north to south in the PRE, but phytoplankton species and cell numbers decreased from outlets toward the outer estuary. Further analysis showed that NPP and phytoplankton species were positively correlated (R2?~?0.5), whereas NPP and salinity were negatively correlated (R2?~?0.4). Overall, saltwater intrusion in the dry season increased salinity and changed the phytoplankton species abundance and composition, and it may inhibit phytoplankton growth, thereby decreasing NPP. 相似文献
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基于AVIM的中国陆地生态系统净初级生产力模拟 总被引：34，自引：0，他引：34
利用AVIM（植被与大气相互作用模式）模拟了现代中国陆地生态系统NPP的分布并计算了全国NPP的碳总量。研究结果表明我国现代陆地生态系统的年NPP变化范围在0~1 389 gC/m2之间,年平均值为355 gC/m2,年吸收3.33 Pg的大气碳。中国陆地植被NPP呈现自东向西逐渐减小的趋势,NPP的最大值出现在云南西双版纳地区,最小值分布于青藏高原以及新疆地区。中国现代陆地植被NPP主要分布于小于100 gC/(m2·a)、300~500 gC/(m2·a)以及500~700 gC/(m2·a)3个区间,其占总计算值的比例都超过了20%以上;大于1 000 gC/(m2·a)的NPP最少,只占总数的2.15%。对中国陆地植被NPP与气候的相关性分析表明,降水是影响我国陆地生态系统NPP的主要原因。 相似文献
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基于WRF模式数据和CASA模型的青海湖流域草地NPP估算研究 总被引：4，自引：1，他引：3
植被净初级生产力(NPP)是研究陆地碳循环过程的核心内容, 而高海拔区域由于气象观测数据的缺乏造成模型对其估算的不准确.在WRF模式气象数据和SPOT-VEGETATION遥感影像的基础上, 利用CASA模型对青海湖流域2000-2010年的草地NPP进行了估算, 经过实地样方数据和其他模型数据的验证后, 分析了青海湖流域近11 a来草地NPP的空间分布格局和时间变化特征.结果表明: 1)在气象观测资料缺乏的青海湖流域, WRF模式的气象数据能较好地应用到模型中, CASA模型对该区域草地NPP的模拟精度较高; 2)2000-2010年青海湖流域草地年均NPP为2.71×1012gC·a-1, 单位面积草地NPP为145.71 gC·m-2·a-1; 空间分布上呈现出由东南向西北随着海拔升高逐渐下降的格局, 在海拔3 200~3 500 m的区域草地单位面积的NPP达到最大; 3)2000-2010年青海湖流域草地NPP年际变化明显, 近11 a呈现出明显的增加趋势, 增加区域主要分布在环湖地区; 年内季节变化显著, 夏季NPP占到全年的57.36%; 4)对NPP和气象站点太阳辐射、 气温、 降水数据进行相关性分析, 发现影响青海湖流域草地NPP变化的主要驱动力是气温. 相似文献
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基于CASA模型的2005—2019年云南断陷盆地NPP时空变化研究 总被引：1，自引：0，他引：1
净初级生产力(NPP)是研究生态系统中物质和能量流动的基础,NPP的空间分布与区域植被生长状况、地形、气候等因素息息相关,其变化可以反映一个地区生态环境质量状况.岩溶断陷盆地是新生代断裂活动及溶蚀作用共同形成的山间盆地的一种类型,由于其地形复杂、气候反差大且土地抗干扰能力差,石漠化现象极为严重且治理难度大.断陷盆地主要分布在云南东部、四川攀枝花西昌及贵州西部,经过近年来石漠化治理、陡坡地生态治理等为代表的生态环境建设综合治理工作,生态文明建设成效显著,为了进一步探究NPP对生态环境变化的响应,研究了云南省断陷盆地所在县域NPP时空变化情况,利用MODIS影像数据和CASA模型估算了其2005、2010、2015、2019年的NPP值并利用GIS进行分析.结果显示:从时间尺度来看,2005—2019年间云南省断陷盆地NPP平均水平呈现先下降后上升再下降的趋势.从空间上来看,NPP平均值自东向西、自南向北递减.东部、南部地区如师宗县、丘北县、马关县等NPP平均值较高,而西、北部昆明西山区、昆明盘龙区、澄江县、呈贡县等NPP平均值较低,不同地区间差异较大.结合石漠化治理情况来看,石漠化面积变化显著的地区NPP变化也较大,NPP均值在石漠化变化率下降较大的地区有明显升高.NPP的动态变化,说明了云南省断陷盆地近年植被有所恢复、石漠化治理工程取得了一定成效,但仍不够稳定,生态治理仍将是一项长期工程. 相似文献
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Bing Wang Shengtian Yang Changwei Lü Jing Zhang Yujuan Wang 《Environmental Earth Sciences》2010,59(6):1337-1347
Green plants play an important role in energy flows and material cycles. The net primary productivity (NPP) reflects the capability
of vegetation to convert solar energy into photosynthate (fixed carbon). Understanding the factors that contribute to variations
in NPP is of key importance for improving the rock-desertification environment in karst areas. In this paper, the NPP model
(Light Use Efficiency model) is modified on the basis of remote sensing data [moderate resolution imaging spectroradiometer
(MODIS)], climate data and observed information. Then the model is employed to estimate the spatial–temporal variations of
NPP in the Guizhou Province, China. Finally, the NPP differences between karst area and non-karst area, and the relationships
between NPP and climate factors are analyzed. The results show that the NPP estimated using MODIS data are reasonable. The
mean NPP of territorial vegetation is 421.46 gC m−2 year−1; the NPP in the non-karst area is 13.3% higher than that in the karst area; the correlation degree between NPP and precipitation
is better in southeastern and western districts. 相似文献