[发明专利]一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法

说明书

本发明公开了一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法，包括如下步骤：S1、重构湿地植被分布区具有高时空连续性的增强型植被指数EVI影像时间序列；S2、基于实测数据与同期对应像元的EVI观测值建立最优湿地植被碳存量遥感反演模型；S3、结合最优湿地植被碳存量遥感反演模型与重构的EVI时序影像重建湿地植被碳存量年内动态变化过程；S4、根据累积存量法逐像元计算湿地植被碳存量年累积增长量，得到湿地植被年固碳速率。本发明适用于云、雨天气频发且水位变幅较大的湿地生态系统，操作方法简便，便与推广和应用。

技术领域

本发明涉及遥感估算技术领域，尤其是一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法。

背景技术

湿地植物通过光合作用固定的碳元素，即植物生物量碳，是湿地生态系统固碳过程的主要碳输入。湿地植被固碳速率直接反映湿地生态系统的碳汇状态，是湿地生态过程调节关注的主要因子。近年来，在气候变化与人类活动导致湿地水文过程显著变化的背景下，湿地植被固碳功能的发挥正面临严峻挑战。因此，对湿地植被固碳速率进行科学估算是当前湿地碳循环领域亟需解决的技术问题。

传统的实地观测费时费力且经济成本较高，利用遥感手段对大范围的湿地进行植被固碳速率估算有着传统实地观测不可比拟的优势。一般来说，植被固碳速率的遥感估算主要有两种方法：1)采用遥感手段解译植被空间分布图，并实测样点植被固碳速率，然后根据实测值与植被分类图进行空间外推，得到区域尺度的植被固碳速率。2)基于各环境要素与植被固碳速率的经验关系，建立遥感数据驱动的生态过程模型，实现对区域尺度植被固碳速率的间接估算。上述两种方法均存在较大局限性，如空间外推法忽略了同种植物在不同环境影响下的固碳速率差异，而遥感数据驱动的生态过程模型则基于过多的理论假设，且在参数化植物光能利用率等生态学机理、光能传递以及转换过程中产生了极大的不确定性。

鉴于此，众多学者进行了完全基于遥感数据的区域尺度植被固碳速率估算尝试，即以遥感观测植被指数影像(Vegetation Index,VI)构建回归模型直接估算区域尺度的植被固碳速率。然而，从单幅VI影像对植被固碳速率的估算忽略了一个事实，即植物碳存量Bio.C是一个时变型的量，具有动态性。植被固碳速率是植被碳存量在单位时间内的累积值。因此，年植被固碳速率的遥感估算需要基于VI影像的时间序列，通过对植被生长期植物碳存量的高频连续观测获得。

然而，对于湿地生态系统而言，由于云、雨天气较多，同时存在反复淹没、出露等水文过程的影响，目前的短重返周期卫星获得的植被指数时序影像均存在较大噪声，极大的影响了湿地植被固碳速率的遥感精确估算。如理想情况下，植被生长季的MODIS EVI时序影像变化趋势应服从植被年内动态变化的渐进特征，表现为稳定增长或降低的平滑曲线。但受云层干扰、数据传输误差以及二向性反射等影响，鄱阳湖湿地的MODIS EVI时序曲线中存在众多不符合植被生长规律的异常偏低值，严重限制了对其湿地植被年固碳速率的估算。

有鉴于此，针对湿地生态系统这一敏感地带，有必要提出一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法，提高湿地植被固碳速率的遥感估算精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法，适用于云、雨天气频发且水位变幅较大的湿地生态系统，操作方法简便，便与推广和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于重构植被指数时间序列影像的湿地植被固碳速率遥感估算方法，包括如下步骤：

S1、重构湿地植被分布区具有高时空连续性的增强型植被指数EVI影像时间序列；

S2、基于实测数据与同期对应像元的EVI观测值建立最优湿地植被碳存量遥感反演模型；

S3、结合最优湿地植被碳存量遥感反演模型与重构的EVI时序影像重建湿地植被碳存量年内动态变化过程；