漓江水源林不同森林植被净初级生产力的遥感模型反演与验证

针对上世纪国家级风景名胜区漓江上游水源林阔叶林面积减少，代之以针叶林、竹林等人工经济林导致涵养水源功能降低的问题，考虑复杂地形高程、坡度、坡向的影响，在漓江上游水源林叶面积指数、生物量、土壤水分等实验观测的基础上，利用遥感图像反演森林分类图、叶面积指数、植被覆盖度、地表温度、水热通量等BEPS模型的输入参数及影响因素，修正土壤水分层均衡模型并与BEPS模型耦合，使模型适用于南方山区，利用2000～2010年ETM+/TM遥感图像和改进的BEPS模型估算漓江水源林净初级生产力NPP并验证，分析NPP的时空变化特征。结果表明，小波变换自适应阈值去薄云法提高了我国南方地区遥感图像的可用性；准确计算BEPS模型的输入参数是提高NPP估算精度的关键，最优多特征向量组合的支持向量基法提高了遥感图像阔叶林、针叶林、竹林等林型分类精度，分别为84.4%、86.5%、91.0%；利用观测数据改进遥感算法提高了地表温度、水热通量等参数的估算精度，植被覆盖度是影响这些参数的重要因素之一，研究区植被覆盖度均值2000～2006年逐渐上升，导致归一化潜热数值较高的面积比例增加，而归一化显热数值较高的面积比例减少；利用复杂地形最优多植被指数组合神经网络模型提高了山区林地LAI的估算精度，2000～2009年，LAI≥6.0的林地面积比例由44.1%逐渐上升恢复到74.5%，相应LAI在1.0~6.0的林地面积比例由55.4%逐渐下降到25.1%。NPP模型估算值经实测值验证，误差在15%内；2000～2010年研究区年NPP的空间分布整体数值较高，年NPP均值在400～500 g Cm-2a-1范围变化，以阔叶林最高，竹林次之，针叶林远低于阔叶林，针叶林的年NPP均值随海拔高度的上升逐渐递减；归一化年NPP呈增加趋势，其面积比例分布由低值区向中、高值区移动，植被整体逐渐得到恢复；低值区面积比例由2000年15.3%逐渐下降，到2005年后均低于10%；高值区面积比例由2000年26.9%逐渐上升，到2006年后维持在43%左右；中值区面积比例在48.1%～60.7%范围变化，中、低值区面积比例变化主要受经济林变动的影响。在高海拔地带，降水量等气候因素是年NPP的主导因素，而在低海拔地带，年NPP受人类活动因素的影响程度增加。研究结果为遥感监测漓江水源林植被恢复提供科学数据。