干扰历史下东北森林林龄遥感定量反演及分析技术研究

Forest age affects the net primary productivity of forest ecosystem, and is considered to be a crucial factor of ecosystem carbon budget. Disturbance is the primary mechanism that changes ecosystems from carbon sinks to sources. At the same time, disturbance causes the change of the forest age. In order to meet the accuracy of forest ecosystem carbon balance estimation, disturbances impact on forest age can not be ignored in the estimation of forest age based on remote sensing. Take northeast forest of China as an object, first, forest was classified into non-disturbance and disturbance forest by using change detection after the traditional forest type classification. Then, non-disturbance forest age was estimated by multi-temporal and multi-source remote sensing data, and disturbance forest age was determined by fire intensity index. Finally, the distribution of forest age in the study area was mapped. The project focused on solving several key problems in forest age estimation: 1. Disturbance impact on forest age was considered. 2. Solve the problem of the saturation point on forest age estimation. 3. Determine the disturbance forest age according to the disturbance intensity. The project not only provided a complete set of forest age estimation method based on remote sensing, but also supplied the scientific reference for study of forest ecosystem carbon sources and sinks distribution at long time scale.

林龄影响着森林生态系统净初级生产力，被认为是决定森林生态系统碳收支的关键因素。干扰是改变森林生态系统从汇到源的主要途径，同时干扰也改变了森林的林龄。为了满足森林生态系统碳收支估算研究的需求，森林林龄的遥感估算不可忽视干扰对林龄改变的影响。本项目以东北森林为研究对象，在传统分类基础上通过变化检测提取干扰区域，将森林分为非干扰森林和干扰森林，利用多时相、多源遥感数据相结合的方法实现非干扰林龄的遥感估算，利用火烈度指数确定干扰森林林龄，最后得到研究区森林林龄空间分布。本项目重点解决林龄遥感估算中几个关键问题：1.考虑干扰对林龄改变的影响；2.解决林龄估算中饱和点问题；3.根据干扰强度确定干扰林龄。本项目不仅提供了一套完整的森林林龄的遥感估算方法，还为森林生态系统长时间尺度的碳源/汇格局研究提供科学依据。

林龄(本研究提及的林龄特指林分年龄)， 表示林分内林木的平均年龄。它是森林经营和森林资源调查工作中重要的调查因子，同时它影响着森林生态系统净初级生产力，被认为是决定生态系统碳储量和碳通量的关键因素，空间分布的林龄数据为长时间尺度的碳源/汇格局研究提供了有力的数据支持。干扰改变了森林的年龄，影响着森林生态系统碳源/汇的分布。为了满足森林生态系统碳收支估算精度的需求，森林林龄的遥感估算不可忽视干扰对林龄改变的影响。本项目利用多源遥感数据进行森林林龄的反演，将森林分成干扰和非干扰区域，并用不同的方法分别对两个区域森林的林龄进行估算。非干扰区域采用标准木匹配算法，通过森林生长参数建立林分生长与对应林龄之间的关系曲线，以此为参考实现非干扰区域森林林龄的遥感估算。对于干扰区域，则是通过利用时间序列遥感数据识别干扰区域，并根据干扰情况确定干扰后的森林林龄。最后将两部分数据整合得到研究区域森林林龄。研究结果表明，东北地区森林的林龄在60年以下的区域占整个东北地区的78.35%，而大于60年的森林仅占21.65%。说明东北地区的森林多以幼龄林、中龄林和近熟林，而成过熟林所占的比例较低，仅占整个研究区域的约1/5。说明研究区域森林林龄分布较合理，为区域乃至全球碳汇提供巨大的支撑。本项目的相关研究不仅提供了一套完整的森林林龄的遥感估算方法，还为森林生态系统长时间尺度的碳源/汇格局研究提供科学依据。