基于时间序列的农田防护林年龄结构遥感识别研究

At present, The shelterbelt construction has entered the crucial stage of update, reform and improvement. Therefore, determining the shelterbelt age timely and accurately, and dividing the management stage of shelterbelt by it are the important guarantee and urgent needs for scientific and reasonable management of shelterbelt. So, in this study, based on the shelterbelt management theory, combined with the field data and spectral response in remote sensing image, it will simulate the growth and development process of the shelterbelt, and develop a shelterbelt growth pattern. Then through simulating the shelterbelt growth process by time series remote sensing images, it will establish a shelterbelt age recognition model, and complete the recognition of shelterbelt age in study area. We propose this research could not only provide decision-making support for the shelterbelt management, promote the information technology level of management, but also could provide a cognition mechanism and application model for recognizing the age of shelterbelt by remote sensing.

目前，我国农田防护林建设已进入更新、改造和完善的重要阶段。准确及时掌握农田防护林的年龄结构，并以此为依据划分农田防护林的经营阶段，是农田防护林科学合理经营的重要保证和迫切需求。为此，本项目依托农田防护林经营学理论，将地面观测数据与遥感光谱响应相结合，模拟农田防护林生长发育过程，构建农田防护林林带生长模式，并运用时间序列分析方法，利用多时相遥感影像监测林带生长过程，形成农田防护林年龄结构的遥感识别方法，实现农田防护林年龄结构的识别。该研究不仅能为农田防护林经营管理提供决策支持，提高农田防护林的信息化经营水平，而且能为遥感在农田防护林年龄结构识别中提供认知机理与应用模型。

东北农田防护林建设目前已进入更新、改造和完善的重要阶段。准确及时掌握农田防护林的年龄结构，并以此为依据划分农田防护林的经营阶段，是农田防护林科学合理经营的重要保证和迫切需求。本项目选择位于长春地区北部的1景Landsat遥感影像作为研究区域，通过分析农田防护林生长规律及遥感影像光谱响应，模拟出农田防护林三段式生长模式，并利用时间序列的Landsat系列遥感影像，以优化后的NDVI作为主要指标，划分出各期农田防护林生长阶段，通过时间序列分析方法，结合农田防护林生长模式，形成了基于时间序列的农田防护林年龄结构的遥感识别方法，实现了研究区农田防护林的林带年龄识别及经营阶段划分。通过与地面实测数据进行验证，农田防护林年龄结果的遥感识别精度为73.5%。依据农田防护林定向经营理论，基于农田防护林年龄结果遥感识别结果，将研究区农田防护林划分为已更新期、成熟前期、防护成熟期和成熟后期四个经营阶段，结果表明，研究区已有58.3%的农田防护林属于过熟林，其防护功能逐渐降低，农田防护林的更新工作十分必要；有19.7%的成熟前期农田防护林，以及有6.9%的农田防护林已更新，说明该区域已开展了大量的农田防护林更新改造，但处于防护成熟期的农田防护林所占比例仍然相对较少，农田防护林的更新改造工程需要进一步加大实施。该研究成果不仅能为农田防护林经营管理提供决策支持，提高农田防护林的信息化经营水平，而且能为农田防护林年龄结构的遥感识别提供认知机理与应用模型。