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 和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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