基于3S的森林资源与生态状况年度监测技术研究

前言

第1章 概述

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 发展概况

1.3.1 国内发展概况

1.3.2 国外发展概况

1.3.3 存在的问题

1.4 研究内容

1.4.1 主要技术方法

1.4.2 主要监测内容

1.5 研究方法与技术路线

第2章 遥感图像处理

2.1 遥感数据源的选择

2.1.1 遥感数据的适用范围

2.1.2 地物波谱特性

2.1.3 遥感数据选取分析

2.2 去除条带噪声

2.2.1 条带噪声的产生

2.2.2 条带噪声去除分析方法

2.2.3 插值法去除条带噪声

2.3 大气校正

2.3.1 大气校正的原理和方法

2.3.2 基于FLAASH模型的大气校正

2.3.3 基于ATCOR 2模型的大气校正

2.4 几何校正

2.4.1 校正模型

2.4.2 校正流程

2.4.3 影响精度的主要因素

2.5 地形校正

2.5.1 物理模型

2.5.2 经验模型

2.5.3 半经验模型

2.5.4 校正效果分析

2.6 图像变换

2.6.1 主成分变换

2.6.2 缨帽变换

2.6.3 傅立叶变换

2.7 图像增强

2.7.1 线性拉伸

2.7.2 直方图均衡化

2.7.3 比值增强

2.8 图像融合

2.8.1 IHS变换法

2.8.2 小波变换法

2.8.3 主成分分析(PCA)法

2.8.4 Brovey变换法

第3章 森林资源变化遥感监测及空间数据自动更新

3.1 植物波谱特性及其变化规律

3.1.1 植物光谱反射特性的共性

3.1.2 影响植物光谱反射特性的主要因素

3.2 植被指数

3.2.1 比值植被指数

3.2.2 归一化植被指数

3.2.3 绿度植被指数

3.2.4 土壤调节植被指数

3.2.5 垂直植被指数

3.2.6 其他植被指数

3.3 植被变化多时相遥感特征分析

3.3.1 基于单波段图像差值运算分析植被变化

3.3.2 基于K—L变换分析植被变化

3.3.3 多时相遥感特征与植被变化相关性分析

3.4 森林资源空间变化信息自动检测

3.4.1 变化信息的处理

3.4.2 森林资源变化类型分析

3.4.3 小班GIS数据与遥感信息集成分析

3.4.4 影像特征因子的提取

3.4.5 判别规则及阈值

3.5 森林资源空间数据自动更新

3.5.1 基于边缘检测的小班变化界线自动更新

3.5.2 基于图像分割的小班变化界线自动更新

3.5.3 结果分析

3.5.4 用分割线更新小班界线

3.6 目视解译

3.6.1 波段重组

3.6.2 建立解译标志数据库

3.7 小结

第4章 基于遥感信息的森林资源与生态状况定量估测

4.1 森林郁闭度的遥感定量估测

4.1.1 决策树模型基础

4.1.2 CART决策树

4.1.3 基于CART模型的森林郁闭度估测

4.2 森林蓄积量的遥感定量估测

4.2.1 用神经元网络估测森林蓄积量

4.2.2 用岭回归估测森林蓄积量

4.2.3 研究结论

4.3 森林生物量的遥感定量估测

4.3.1 森林生物量遥感模型

4.3.2 基于多元回归模型森林生物量估测

4.3.3 基于BP神经元网络森林生物量估测

4.3.4 研究结论

4.4 小结

第5章 基于生长模型监测森林资源

5.1 森林资源档案更新

5.2 属性数据更新内容

5.3 属性数据更新方法

5.3.1 建立台账更新

5.3.2 林分生长模型

5.4 全林分生长模型

5.4.1 固定密度的全林分模型

5.4.2 收获表的编制方法

5.4.3 可变密度的全林分模型

5.4.4 静态与动态生长模型

5.4.5 常见的林分生长模型形式

5.4.6 林分生长模型的建立

5.5 广东资源档案属性数据更新模型

5.5.1 建模总体思路

5.5.2 数据更新模型的建立

第6章 基于专家系统监测森林资源与生态状况

6.1 专家系统介绍

6.2 知识库的建立

6.2.1 地类

6.2.2 森林郁闭度

6.2.3 龄组

6.2.4 生长类型

6.2.5 生态功能等级

6.2.6 森林自然度

6.2.7 数据库逻辑检查

6.3 软件实现

6.4 结论

第7章 基于VRS的DGPS-PDA在年度监测样地数据采集中的应用

7.1 基本概念

7.1.1 GPS简介

7.1.2 DGPS简介

7.1.3 RTK简介

7.1.4 PDA简介

7.2 VRS简介

7.3 DGPS—PDA在年度监测样地数据采集中的应用

7.3.1 遥感外业建标

7.3.2 林业建模、验证数据

7.3.3 采集CCP

7.3.4 面积求算

7.4 主要软硬件设备

7.5 Trimble Geo—XT流动站实例应用

7.5.1 系统参数配置

7.5.2 坐标系统设置

7.5.3 定制调查表格

7.5.4 导航及定位

7.5.5 野外数据采集

7.5.6 数据导出

7.6 精度分析

7.7 小结

第8章 C／S结构的森林资源与生态状况年度监测信息管理系统

8.1 系统创建目的和意义

8.2 系统目标

8.2.1 建立森林资源数据库及基础数据中心

8.2.2 构建森林资源与生态状况年度监测信息管理系统

8.3 系统开发技术

8.3.1 组件技术

8.3.2 空间数据库的面向对象建模和存储技术

8.3.3 ArcGIS Engine技术

8.4 系统开发和应用环境

8.4.1 系统开发环境

8.4.2 系统应用环境

8.5 系统设计

8.5.1 需求分析

8.5.2 开发原则

8.5.3 标准化设计

8.5.4 功能设计

8.6 数据库设计

8.6.1 设计思想

8.6.2 数据库框架设计

8.6.3 数据库逻辑设计

8.6.4 数据库物理设计

8.6.5 数据建库方法与流程

8.7 系统实现

8.7.1 系统初始化

8.7.2 基本功能介绍

8.7.3 查询分析

8.7.4 资源监测

8.7.5 统计报表

8.7.6 专题制图

8.7.7 图幅整饰

8.7.8 宏观监测

8.7.9 系统维护

8.7.10 用户管理

8.7.11 帮助

8.8 系统评价

第9章 B／S结构的森林资源信息共享平台

9.1 概述

9.2 应用开发技术综述

9.2.1 WebGIS

9.2.2 NET开发平台

9.2.3 Arcobjects与ArcGIS体系

9.2.4 ArcGIS Senrer

9.3 开发平台搭建

9.3.1 ArcGIS Senrer的安装

9.3.2 地图服务发布

9.4 共享平台开发

9.4.1 平台界面设计

9.4.2 地图服务间的切换

9.4.3 主要功能简介

9.4.4 森林资源统计报表查询系统

9.5 森林资源三维地理信息共享平台

9.5.1 三维GIS的研发思路与发展情况

9.5.2 技术基础和原理

9.5.3 系统实现

9.6 小结

第10章 基于大尺度遥感信息的森林生态宏观监测

10.1 概述

10.1.1 监测内容

10.1.2 传统监测方法

10.1.3 遥感监测方法

10.2 基于MODIS数据的森林净第一性生产力估测

10.2.1 植被净第一性生产力(NPP)的估算

10.2.2 模型构建

10.2.3 数据处理

10.2.4 IVPP估算结果与分析

10.3 结论

本书是关于研究“基于3S的森林资源与生态状况年度监测技术”的专著，书中主要内容包括：基于遥感信息的森林资源与生态状况定量估测、基于大尺度遥感信息的森林生态宏观监测、基于专家系统监测森林资源与生态状况等。本书积极推动了高新技术应用于年度森林资源监测的智能化、自动化、系统化、工程化。 本书可作为林业调查、森林资源监测、环境监测等相关领域技术人员的参考用书。 本书提出了以“3S”技术为主要手段的森林资源与生态状况年度监测解决方案，主要内容包括：森林资源变化遥感监测及空间数据自动更新技术；综合应用决策树、神经网络、统计分析、生长模型、遥感模型、专家系统等技术进行属性数据智能监测；基于VRS的DGPS—PDA在森林资源监测中的应用研究；C／S、B／S结构的森林资源年度监测信息系统和共享平台设计与开发；基于大尺度遥感信息的森林生态宏观监测。本书积极推动了高新技术应用于年度森林资源监测的智能化、自动化、系统化、工程化。 本书可作为林业调查、森林资源监测、环境监测等相关领域技术人员的参考用书，也可供从事林学、森林经理学相关专业的师生和科研人员参考。