CN109238960B - 一种基于ndvi的草地实际承载力指数快速监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法。该方法分二步进行:1、NDVI基准监测;2、草地实际承载力指数监测。本方法可实现天然草地实际承载力的大范围准实时监测,及时全面反映监测区草畜平衡状况。与现有测量方法相比,时效性更强,简单易行,避免了现有方法以点代面的局限性,便于大范围推广应用。

Description

一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法
技术领域
本发明属于一种大范围草地遥感监测方法,具体是指一种通过NDVI获取草地实际家畜承载力指数的方法,可应用于天然草地载畜量快速监测,实现草地草畜平衡快速诊断。
背景技术
目前草地实际承载力监测,一般通过统计某一地区实际放牧家畜数量计算得到,与草地生产力状况相结合,开展草畜平衡状况的评价。这种方法只适合于牧场等较小空间尺度范围内的精确监测,很难推广到较大范围,且监测结果依赖于放牧家畜数量统计的准确性,难以满足实时快速监测的需要。
发明内容
鉴于现有监测方法的不足,本发明的目的在于提供一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法,以此实现草地实际承载力状况的大范围快速监测,为草畜平衡状况监测工作提供技术支撑。
本发明的目的是这样实现的:
一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法,包括如下步骤:
1、NDVI基准监测
1)在不同草地类型分布区内设置10-40个100m×100m的围封样地;
2)在每个围封样地内逐月定期(如月末)观测围封草地的NDVI(归一化植被指数)值,作为该草地类型的理论最大NDVI基准值,观测可采用手持NDVI仪、地物光谱仪、成像光谱仪或类似设备;
3)在每个围封样地内逐月定期观测经过刈割后草地(模拟草畜平衡状态下草地被家畜采食情景,保留一定比例的地上生物量,如保留30%地上生物量)的NDVI值,作为该草地类型的理论最小NDVI基准值,观测可采用手持NDVI仪、地物光谱仪、成像光谱仪或类似设备;
2、草地实际承载力指数监测
1)采用卫星遥感技术,获取待监测区域内某一时相的NDVI图像数据;
2)将观测到的NDVI值与相应草地类型的理论最大NDVI、最小NDVI基准值相比较,由
Figure 631468DEST_PATH_IMAGE001
计算监测区第k类天然草地第i个斑块(栅格)的实际承载力指数;
3)基于
Figure 810777DEST_PATH_IMAGE002
计算监测区第k类天然草地实际承载力指数;
4)由
Figure 23583DEST_PATH_IMAGE003
统计得到监测区草地整体承载力状况。
与现有技术相比,本发明的优点是:
1)本方法可实现天然草地实际承载力的大范围准实时监测,可及时全面反映监测区草畜平衡状况。与现有测量方法相比,时效性更强,监测范围更大;
2)本方法采用传统的NDVI指数作为核心观测指标,简单易行,便于大范围推广应用。
3)避免了现有方法以点代面的局限性,可以实现草地实际承载力的大范围观测。
4)本方法可根据具体需要,针对监测区的不同草地类型,不同生产力水平的天然草地,设置并监测得到不同的NDVI基准值,可以避免不同草地类型、不同区域、不同水热条件对监测结果的影响。
附图说明
图1是天然草地实际承载力指数监测流程示意图。
具体实施方式
一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法,包括如下步骤:
1、理论最大和最小NDVI基准值的确定
1)首先在待监测区设置的不同草地类型、生产力水平的10-40个100m×100m的围封样草地上,各设置2-3个围封样地,每个样地中随机布设围封样方和保留30%地上生物量的样方(模拟草畜平衡状态下草地被家畜采食情景,记为刈割样方)各3-5个,对草本植被,布设的样方大小为0.5m×0.5m;对灌木植被,布设的样方大小为1m×1m;样方数量也可根据实际情况进行调整。
2)在每个样方内,采用NDVI仪、地物光谱仪、成像光谱仪或功能类似的设备,观测草地NDVI值,同一样地内,取围封草地样方NDVI均值作为该草地类型和生产力水平下天然草地理论最大NDVI值,记为NDVIMAX;同一样地内,取刈割样方NDVI均值作为该草地类型和生产力水平下天然草地理论最小NDVI值,记为NDVIMIN
上述NDVI基准值每年逐月月末监测一次,如果年际间降水、温度变化不大,可采用历史监测数据作为NDVI基准值。
2、天然草地实际承载力指数监测
1)基于遥感图像数据,计算获取待监测区的NDVI值,记为NDVIactual
2)采用如下公式,计算天然草地实际承载力指数:
Figure 667054DEST_PATH_IMAGE004
Figure 441369DEST_PATH_IMAGE005
Figure 170290DEST_PATH_IMAGE003
其中,CC表示监测区天然草地实际承载力指数(%);CC k 为第k类天然草地实际承载力指数;A为监测区天然草地总面积(m2);A k 为监测区内第k类天然草地的总面积(m2);NDVI MAX,k NDVI MIN,k 分别为第k类天然草地的理论最大NDVI值和理论最小NDVI值;A k,i 为第k类天然草地第i个斑块(栅格)的面积(m2);NDVI actual,k,i 为第k类天然草地第i个斑块(栅格)上基于遥感的NDVI观测值;cc k,i 为第k类天然草地第i个斑块(栅格)的实际承载力指数;n为第k类天然草地的斑块(栅格)个数;m为监测区天然草地类型个数。
3)根据天然草地承载力指数大小,可判断某一区域(草地类型)草地的草畜平衡状况,具体判定标准如下:
Figure 186788DEST_PATH_IMAGE006
通过CC k 可以监测第k类天然草地草畜平衡状况;也可以通过CC监测区域整体草畜平衡状况。
4)该方法也可用于分析天然草地实际承载力指数的时空分布格局;基于相应的理论承载力数据,也可以计算得到各斑块(栅格)或监测区的实际承载力状况。

Claims (1)

1.一种基于NDVI的草地实际承载力指数快速监测方法,包括如下步骤:
1、NDVI基准监测
1)在不同草地类型分布区内设置10-40个100m×100m的围封样地;
2) 在每个围封样地内逐月定期观测围封草地的NDVI值,作为该草地类型的理论最大NDVI基准值,观测可采用手持NDVI仪、地物光谱仪、成像光谱仪;
3)在每个围封样地内逐月定期观测经过刈割后草地的NDVI值,作为该草地类型的理论最小NDVI基准值,观测可采用手持NDVI仪、可采用地物光谱仪、成像光谱仪;
2、草地实际承载力指数监测
1)采用卫星遥感技术,获取待监测区域内某一时相的NDVI图像数据;
2)将基于卫星遥感观测到的NDVI值与相应草地类型的理论最大NDVI、最小NDVI基准值相比较,由
Figure 186215DEST_PATH_IMAGE001
计算监测区第k类天然草地第i个斑块的实际承载力指数;
3)基于
Figure 62904DEST_PATH_IMAGE002
计算监测区第k类天然草地实际承载力指数;
4)由
Figure 885366DEST_PATH_IMAGE003
统计得到监测区草地整体承载力状况。
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