50000字论文范文松材线虫病的遥感影像分析
论文类型：论文范文
论文字数：50000字
论点：遥感,马尾松,病虫害
论文概述：
对研究区的多幅SP0T5遥感影像进行几何校正与辐射校正以及图像的拼接和裁剪，对裁剪后生成的研究区遥感影像用基于知识规则的决策树分类法对其进行马尾松信息提取。
论文正文：
第一章导言
1.1选题的背景和意义
森林病虫害每年给森林资源造成惊人的森林和经济损失，远远超过森林火灾造成的危害。同时，它给生态环境带来更严重的负面影响，因此森林病虫害被称为“无烟森林火灾”。近年来，我国森林病虫害发生面积广，危害严重，年发生面积约83200hm2，木材生长损失176800m2，年经济损失50亿元(刘志明，2002)。我国森林病虫害的主要表现为:第一，森林病虫害高发区仍然很高；第二，危险性森林病虫害蔓延迅速，总体呈上升趋势，对森林资源和自然景观构成巨大威胁；第三，零星森林病虫害大面积爆发，造成严重损失。松树是中国最大的树种，在中国森林生态系统中占有非常重要的地位。松材线虫病自1982年传入中国以来，传播迅速，导致大量松树死亡，严重破坏了中国的松林资源、生态环境和自然景观，带来巨大的生态和经济损失。
目前，中国有15个省(区、市)发生疫情，193个县(市、区)发生疫情，全国累计有5000多万株染疫树木，面积100万hm2，直接经济损失达数千亿元，给国民经济和人民生活带来无法估量的损失(王镇，2007)。松材线虫病具有破坏性和性危害。一旦爆发，将给松林资源、自然生态环境、国民经济乃至社会发展带来一系列巨大损失。它的预防和控制是一个世界性的问题。目前松材线虫病仍在蔓延，形势紧迫。因此，松材线虫病的预防和监测是松材线虫病防治的关键环节，尤其是松材线虫病爆发前的早期预测和预警已成为当前研究的热点和难点。遥感技术是20世纪60年代在电子计算机技术、现代物理、数学和地理基础上迅速发展起来的综合探测技术。它是一种在不直接接触目标物体的情况下，通过远距离接收来自目标物体的辐射或反射电磁波来检测地面物体的光谱信息并获取目标地面物体的图像和光谱数据的技术，从而达到对地面物体进行定位、定量或定性描述的目的(朱书龙，2000)。虽然遥感技术在发明之初主要用于航空空和其他领域，而不是森林资源保护，但多年的实验和实践证明，遥感监测覆盖面广，获得了丰富的信息。监控速度快，能快速提供灾情。所获得的数据是标准化的，这有利于计算机分析和处理。它能真实反映灾情，表明遥感技术在森林资源保护和监测中具有深远的应用潜力，可以发挥重要作用。
在害虫监测方面，遥感可以提供高度时间敏感的图像，作为监测害虫本身、害虫损害和害虫栖息地环境的数据源。本研究以松材线虫病为研究对象，主要通过遥感卫星和地面调查对感染松材线虫病的马尾松蒸腾速率、光谱特征和生态因子进行了研究。探讨了松材线虫病的遥感早期监测和预警方法，为基于遥感技术的森林病虫害早期预警提供理论依据和科学依据。
1.2森林病虫害遥感监测
自1930年代以来，科学家们开始对森林病虫害进行遥感监测。森林病虫害遥感监测的前奏是20世纪30年代国外开展的铁杉落叶森林病虫害航空空摄影观测。20世纪40年代，美国昆虫学家开始使用雷达来监测沙漠中的飞蝗和昆虫。红外摄影是在第二次世界大战后发展起来的。随后，萨格尔(Sager)在1956年，罗塞蒂(Rossetti)在1960年，沃洛夫(Waloff)在1972年，谢弗(Schaefer)在1968年至1976年，他们利用航空空遥感技术和雷达技术对沙漠蝗虫危害区、迁移路线、生态环境等一系列方面进行遥感监测，并取得了良好的研究成果(金瑞华，1991年)。自20世纪70年代以来，随着空间遥感技术的快速发展，遥感技术在森林病虫害监测方法和手段方面取得了长足的进步。空间遥感技术已被各国引入森林病虫害监测和移栖虫害监测。1972年，美国发射了世界上第一颗地球资源卫星(Landsat)，取得巨大成功，并启动了森林病虫害卫星遥感监测的应用研究(RenczAN，1985；；里莱·J·R，1980年).
1982年，美国陆地卫星系列中的陆地卫星4号利用TM传感器成功发射，这为森林病虫害遥感监测的应用开辟了一个新时代。此后，陆地卫星5号和SPOT等卫星相继发射，使人们能够在短时间内获得空之间具有更高光谱分辨率和分辨率的数字遥感图像。然而，空气空排放监测技术的高成本使许多发展中国家难以负担得起。他们不得不放弃这项新技术，继续使用传统的人工地面调查方法监测森林病虫害。1982年，本(R Ben)开始研究如何利用美国资源卫星调查森林病虫害的发生和发展。1988年，加拿大利用遥感监测方法监测道格拉斯冷杉林曲叶蛾的发生(戴昌达，1993)。
1988年，Vogelmann等人利用美国佛蒙特州绿色山脉和新罕布什尔州白色山脉的TM图像数据测量了挪威云杉的森林灾害。研究发现，TM7/TM4比值和TM5/TM4比值可用于定量研究灾害程度，与地面调查样地的森林灾害有很好的相关性。TM2(蓝色)、TM5(绿色)和TM5/TM4(红色)的图像可以清晰地识别针叶林受灾最严重的区域，即红色区域(Vogelmann J E，1988)；1989年，冯格尔曼河口岩(Vogelmann Hekou Rock)尝试利用TM影像资料监测蓟马引起的阔叶林灾害。他们认为，在由TM5/TM4(红色)、TM5(绿色)和TM3(蓝色)组成的图像上，严重受影响的区域是红色的，轻微受影响的区域是橙色的。在这个山区，可以确定不同的受影响地区和程度。在由灾害年和健康年两个时间阶段的ATM4(红色)、TM5(绿色)和TM3(蓝色)的差异合成的图像上，也可以清楚地识别出两级灾害，ATN/西可以定量地评估灾害损失(Vogelmann J E，1989)。
1.3松材线虫病概述..............................10-15
第二章研究领域和研究内容概述..............................15-19
2.1研究领域概述..............................15-17
2.1.1研究区自然调查..............................15[/比尔/] 2.1.2研究区的气候特征..............................15-16
2.1.3研究区森林资源调查..............................16 [/BR/] 2.1.4研究区病虫害发生概况..............................16-17 [/BR/] 2.2研究内容..............................17-18 [/BR/] 2.3技术路线..............................18-19
第三章数据采集和处理..............................19-35
3.1处理软件..............................19
3.2基本图纸数据..............................19-20
3.3遥感图像的获取和处理..............................20-24[/比尔/] 3.3.1遥感图像的获取..............................20-22 [/BR/] 3.3.2遥感图像的处理..............................22-24
3.4相关数据..............................24-25[/比尔/] 3.5地面调查..............................25-35 [/BR/] 3.5.1单株树木测定和环境因素调查..............................26-28
3.5.2马尾松蒸腾速率的测定..............................28-31[/溴/] 3.5.3场光谱收集..............................31-35
第四章马尾松林信息的提取..............................35-39
4.1研究区典型植被光谱特征分析..............................35-37[/比尔/] 4.2知识规则的建立..............................37-38 [/BR/] 4.3信息提取和精度评估..............................38-39
第五章松材线虫病的遥感早期预测..............................39-46
5.1松材线虫病与遥感影像波段的相关性分析..............................39-40
5.2松材线虫病与蒸腾速率的相关性分析..............................40-43 [/BR/] 5.3松材线虫病发生与生态因子的典型相关分析...................43-46
结论
本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)对研究区的多幅SP0T5遥感图像进行几何校正、辐射校正、图像拼接和裁剪，采用基于知识规则的决策树分类方法从研究区裁剪后的遥感图像中提取马尾松信息。(2)采集受感染和健康马尾松的光谱，采集研究区其他主要植被的光谱。分析了马尾松不同侵染阶段和马尾松等主要植被的光谱特征。(3)测定健康马尾松和感染马尾松不同时期的蒸腾速率，研究不同感染马尾松蒸腾速率的差异，探讨蒸腾速率能否作为松材线虫病预测的早期诊断因子。(4)对研究区受感染的马尾松样树进行了单株测定和环境因子调查，探讨了生态因子与松材线虫病发生的相关性，分析了松材线虫病的发生规律。
主要结论如下:
首先:在对研究区SPOT5多光谱图像进行校正拼接后，采用基于知识规则的决策树分类从研究区马尾松中提取信息，总体准确率为80%。
其次，通过田间地面调查对健康和受感染植物的蒸腾速率以及病害早期、中期和后期三个不同时期的测定，结果表明，受松材线虫感染的松针与健康松针的蒸腾速率有很大差异:受感染植物的蒸腾速率在0-2.0之间，健康植物的蒸腾速率在2.0-3.0之间；随着马尾松感染程度的不同，马尾松患病植株的蒸腾速率值也有很大差异，前期为1.0-2.0，中期为0.3-1.0，后期低于0.3。