黄河三角洲人工刺槐林的健康状况遥感监测及其枯梢死亡的原因分析

论文摘要

黄河三角洲人工刺槐林是华东平原地区面积最大的人工刺槐林基地,已成为黄河三角洲胜利油田和山东省东营市防护风沙的主要屏障,也是黄河三角洲自然保护区吸引人的旅游景观。上个世纪90年代开始,黄河三角洲的人工刺槐林出现了枯梢、死亡现象。给黄河三角洲林业发展带来了巨大损失,同时为林业科技工作者提出了巨大挑战。监测人工刺槐枯梢、死亡面积的动态变化,研究其枯梢死亡原因,具有重要意义。本文以黄河三角洲为研究区,运用GIS和RS作为主要的技术手段,在对黄河三角洲人工刺槐林的健康进行分类的基础上,分析了1999年～2007年的刺槐林健康类别空间分布格局的动态变化,并深入探讨了刺槐林枯梢死亡的原因。主要工作包括：(1)结合遥感的方法来定制刺槐林野外调查路线、样方的选择等地面调查。设计了刺槐林样地的选取和采样规则及其流程。测量并计算野外样地刺槐林健康活力指标(活冠比,冠幅,郁闭度和树冠死亡率)。通过林冠条件分级向导(CCRG)评估了野外采样的刺槐林,以样方内所有树的平均值作为依据进行分等定级。再利用可视化林冠分级方法把刺槐林分成四类健康状况：健康、轻度枯梢、中度枯梢、重度枯梢或死亡(2)遥感影像的配准和刺槐林的提取：以1999年影像为基准配准2001、2003和2007年的遥感影像,用监督分类法提取出2007年Landsat TM影像中的刺槐林。开展了不同植被指数对刺槐健康状况的敏感性分析。将NDVI、NDWI、SAVI、MSAVI植被指数和TCT变换应用于刺槐林Landsat影像,每种变换方法都采用聚类分析把刺槐林分成4类。并结合40个野外采样数据的林冠等级衡量不同植被指数刺槐林健康分类的精度。结果表明：植被水分指数(NDWI)分类刺槐健康精度最高,达到82.5%,较适合用来进行刺槐林健康状况的监测。(3)开展了刺槐林健康类别的空间分布格局动态演变规律研究。通过对1999年,2001年,2003年,2005年和2007年五个时相的刺槐林健康进行分类,并分析历年刺槐林健康变化趋势。结果显示：五个时相都是健康或轻度枯梢的刺槐林占研究区的15.5%,4个时相都是健康或轻度枯梢的占15.2%,刺槐林健康状况由好变差的占研究区的12.3%,刺槐林健康状况一直不好的占研究区的18.8%,刺槐林健康状况有所恢复的区域占5.9%。(4)通过对立地条件和刺槐林健康类别的空间分析和统计分析,探讨刺槐林枯梢死亡的影响因素。研究表明：土壤含盐量,土壤质地,高程,地下水与刺槐林健康状况关系密切。(5)根据当前刺槐林长趋势及其健康况状与立地条件的分析,将黄河三角洲人工刺槐林场地划分为不适宜、较适宜、适宜等三种适宜性分区。并针对不同的分区类型提出了针对性地处理建议。提出因地制宜种植刺槐,宜草则草、宜湿则湿,防止品种单一化,营造更好生态环境的治理理念。

论文目录

• 论文创新点
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题依据以及研究意义
• 1.2 森林林冠健康动态变化检测研究进展
• 1.2.1 遥感数据检测森林林冠健康研究进展
• 1.2.2 植被指数研究进展
• 1.2.3 植被指数检测森林健康动态研究进展
• 1.2.4 遥感林冠动态检测研究关键
• 1.3 影响森林健康的主要因素
• 1.4 研究方法与主要内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究技术路线
• 2 研究区和数据预处理
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 水文条件
• 2.1.4 土壤和植被
• 2.2 数据基础及数据预处理
• 2.2.1 植被调查数据
• 2.2.2 土壤数据
• 2.2.3 地下水数据
• 2.2.4 基础地理信息和专题图数据
• 2.3 遥感数据获取及处理
• 2.4 刺槐林野外数据获取
• 3 人工刺槐林冠健康遥感监测
• 3.1 刺槐林专题信息提取
• 3.2 Landsat TM/ETM+人工刺槐林冠健康监测
• 3.2.1 植被的光谱特征
• 3.2.2 植被指数计算方法
• 3.2.3 健康程度与植被指数的关系
• 3.3 分类精度检验
• 3.3.1 健康活力指标
• 3.3.2 分类精度验证方法
• 3.3.3 增强变换分类精度比较
• 3.4 小结
• 4 刺槐林健康时空分析
• 4.1 近10年人工刺槐林地空间分布格局
• 4.2 刺槐林健康空间分析和统计分析
• 4.2.1 历史影像的分类
• 4.2.2 空间分析
• 4.3 人工刺槐林冠健康时空变化分析
• 4.3.1 整个研究区刺槐林健康空间变化模式
• 4.3.2 四个子区刺槐林健康时空变化分析
• 4.4 小结
• 5 立地条件与人工刺槐林健康关系
• 5.1 统计分析
• 5.1.1 卡方检验
• 5.1.2 地统计基本原理
• 5.1.3 土壤含盐量预测
• 5.2 土壤特征与刺槐林健康关系
• 5.2.1 土壤含盐量与刺槐林健康关系
• 5.2.2 土壤质地与刺槐林健康关系
• 5.2.3 土壤类型与刺槐林健康的关系
• 5.3 地形特征和地下水与刺槐林健康的关系
• 5.3.1 微地貌与刺槐林健康的关系
• 5.3.2 地下水与刺槐林健康的关系
• 5.4 讨论与治理策略
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 不足与展望
• 附录1
• 参考文献
• 攻博期间发表的科研论文成果目录
• 致谢