基于混合像元分解的水库流域植被覆盖度动态变化遥感监测

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植被是水库流域的重要组成部分,其具有水土保持、固土防沙、减缓径流等作用。植被覆盖度(Percentage Vegetation Cover,PVC)是反映植被生长状况的重要指标,因此开展水库流域内的植被覆盖度遥感监测对流域的生态环境评价及水土保持具有重要的价值。本文以河南省出山店水库流域为研究区,2006-2020年间的五期(2006、2011、2013、2017、2020)LandsatTM/OLI 遥感影像为数据源,采用欧式平方距离对提取出的各端元的纯净像元进行提纯,而后分别采取全约束最小二乘线性混合模型及双线性混合模型(FM)对河南省出山店水库流域内的植被覆盖度进行定量反演,对比模型解混的精度后采取精度较高的模型(纯净像元提纯后的双线性模型)对流域内植被覆盖度进行了动态变化分析,成果如下:(1)基于纯净像元指数和欧式平方距离(Euclidean Square Distance,ESD)的纯净像元提取根据流域内地物的分布特点,确定端元的类型和种数。对遥感影像进行最小噪声分离变换和纯净像元指数计算,提取出了非耕地植被、耕地、水体和裸土四种纯净端元,通过欧式平方距离计算各纯净像元到端元光谱中心的距离,并统计端元内的平均距离及标准差,以μ±3σ为置信区间,达到对各端元纯净像元进一步提纯的效果。(2)基于双线性混合像元分解模型的植被覆盖度反演将纯净像元指数提取出的纯净像元及提纯后的像元分别应用于线性混合模型及双线性混合模型中,对比像元提纯前后的解混精度。其中FCLS模型的RMSE由0.030降低到了 0.026,FM的模型的RMSE由0.021降低到了 0.014。经过端元提纯后的FM模型对植被覆盖度的反演精度最高,总体精度为95.8%。而后利用该模型进行解混,实现了对河南省出山店水库流域长时间序列植被覆盖度的反演。(3)河南省出山店水库流域植被覆盖度动态变化分析利用FM-ESD模型反演研究区内五个时期的植被覆盖度,对出山店水库流域内长时间序列的植被覆盖度变化进行动态变化分析。结果表明:2006-2020年之间,该流域内的植被覆盖度由63.4%上升到了 67.4%。并通过差值分析、转移矩阵、整体趋势分析等方法对出山店水库流域内的植被覆盖度进行了定性和定量分析。同时结合了地形(高程、坡度、坡向)、气候(温度、降雨)及人类活动因素分析了流域内植被覆盖度的变化状况。结果表明在高程范围为250-350米区域内植被覆盖度较高,而在69-150米的高程范围内植被覆盖度相较整体水平最低。在坡度为0-5°的区域内植被覆盖度在整体中处于偏低的水平,而在坡度为10-30.8°的范围内植被覆盖度整体水平相对较高。同时流域内的植被覆盖度随坡向的变化也发生了波动。坡向为南的区域内植被覆盖度最高,在0.71和0.78间波动,其次为东南和东坡向,而在西和西北坡向区域内植被覆盖度较低。不同等级植被覆盖度的面积变化幅度也随着高程和坡度的增加而减小,此外温度、降雨及人为因素也对植被覆盖度的变化产生了一定的影响。
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