基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.06.011

林业资源管理 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (6): 68-75.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.06.011

基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测

聂靖¹^,²(), 陆驰¹^,²^,³, 欧光龙¹^,², 胥辉¹^,²()

1.西南林业大学林学院,昆明 650224
2.西南林业大学西南山地资源保育与利用教育部重点实验室,昆明 650224
3.西南林业大学学报编辑部,昆明 650224

收稿日期:2022-06-28 修回日期:2022-10-08 出版日期:2022-12-28 发布日期:2023-01-16
通讯作者: 胥辉
作者简介:聂靖(1997-),女,云南保山人,在读硕士,主要从事森林生物量测计研究。Emial:2501542241@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(31770677);国家自然科学基金项目(31760206);云南省万人计划青年拔尖人才专项(YNWR-QNBJ-2018-184)

Two-Stage Sampling Estimation of Above-Ground Biomass of Pinus kesiya var.langbianensis Based on Remote Sensing Factors from Landsat8 OLI

NIE Jing¹^,²(), LU Chi¹^,²^,³, OU Guanglong¹^,², XU Hui¹^,²()

1. Faculty of Forestry,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China
2. Key Laboratory of Southwest Mountain Forest Resources Conservation and Utilization,Ministry of Education,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China
3. Editorial Department of Journal,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China

Received:2022-06-28 Revised:2022-10-08 Online:2022-12-28 Published:2023-01-16
Contact: XU Hui

摘要/Abstract

摘要：

基于Landsat8 OLI遥感影像和森林资源二类调查数据,选择云南省普洱市镇沅县为研究区,在90%的抽样精度(E)与95%的可靠性指标(t_α)的条件下,应用二阶抽样技术,以镇沅县思茅松单位面积AGB、单位面积地上蓄积量、7个单波段及5个植被指数作为抽样标志,对不同抽样方案的抽样总体方差、变动系数、标准误差、绝对误差、估测精度、AGB估测值及估测误差进行分析,并与简单随机抽样、系统抽样对比,分析不同抽样方法应用不同抽样标志的综合效率。结果表明:1)二阶抽样综合效率远远高于简单抽样和系统抽样;2)基于单波段和植被指数的二阶抽样效率普遍优于基于二调数据的,二阶抽样效率最好的抽样标志是ARVI与NDVI,2种植被指数仅需154个样本,较基于二调数据的二阶抽样降低60%的样本量,精度能达到最高,分别为97.50%和97.67%。研究结果说明基于遥感因子的二阶抽样可以大幅提高抽样效率。

关键词: 遥感因子, 二调数据, 二阶抽样, 森林地上生物量, 思茅松

Abstract:

Based on Landsat8 OLI remote sensing imagery and the second class survey data of forest resources,taking Zhenyuan County,Pu'er City,Yunnan Province as the study area,with sampling accuracy (E) of 90% and reliability index (t_α) of 95%,the two-stage sampling technique was applied,using AGB per unit area,above-ground accumulation per unit area,seven single bands and five vegetation indices of Simao pine in Zhenyuan County as the sampling markers,so that the overall sampling variance,coefficient of variation,standard error,absolute error,estimation accuracy,AGB estimation value and estimation error of different sampling schemes were analyzed and compared with simple random sampling and systematic sampling to analyze the comprehensive efficiency of different sampling methods applying different sampling marks.The results showed that:1) the comprehensive efficiency of the two-stage sampling was much higher than that of simple sampling and systematic sampling,2) The efficiency of the two-stage sampling based on single band and vegetation indices was generally better than which was based on the 2nd-class survey data,and the best sampling signs of the two-stage sampling efficiency were ARVI and NDVI,and only 154 samples were required for the two vegetation indices,which reduced the sample size by 60% compared with the two-stage sampling based on the 2nd-class survey data,and the precision could reach the highest,which were 97.50% and 97.67%,respectively.The two-stage sampling based on remote sensing factors could significantly improve the sampling efficiency.

Key words: remote sensing factor, 2nd-class survey, two-stage sampling, forest above-ground biomass, Pinus kesiya var. langbianensis

中图分类号:

S771.8

聂靖, 陆驰, 欧光龙, 胥辉. 基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测[J]. 林业资源管理, 2022, 0(6): 68-75.

NIE Jing, LU Chi, OU Guanglong, XU Hui. Two-Stage Sampling Estimation of Above-Ground Biomass of Pinus kesiya var.langbianensis Based on Remote Sensing Factors from Landsat8 OLI[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2022, 0(6): 68-75.

图/表 6

表1

表2

表3

表4

图1

表5

参考文献 26

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影像ID	条带号	成像时间	太阳高度角/(°)	太阳方位角/(°)	平均云量/%
LC81310432016325LGN00	131/43	2016-11-20	41.79256015	155.10582343	0.81
LC81300442016046LGN00	130/44	2016-02-15	45.37108095	141.04481134	0.01
LC81300432016046LGN01	130/43	2017-03-29	44.38163279	142.21191947	2.13

遥感因子	遥感指数	数据或算法介绍	参考源
Landsat8波段信息	B1(海岸波段)	海岸带环境监测	陈俊^[21]
	B2(蓝波段)	可见光波段,合成模拟真彩色影像用于地物识别
	B3(绿波段)
	B4(红波段)
	B5(近红外波段)	植被信息提取
	B6(短波红外波段1)	植被旱情监测、强火监测和部分矿物信息提取
	B7(短波红外波段2)	植被旱情监测、强火监测和部分矿物信息提取
植被指数	RVI	B5/B3	陈俊^[21]
	DVI	B5-B4	陈俊^[21]
	NDVI	(B5-B4)/(B5+B4)	Huete^[22]
	SAVI	(1+L)(B5-B4)/(B5+B4+L)	Huete^[22]
	ARVI	(B5-(2B4-B2))/(B5+(2B4-B2))	Kaufman^[23]

一阶抽样单元尺寸/km	C₁/%	网格数/个	一阶单元数	一阶样本单元数	f₁/%
1	57.49	4475	3818	127	3.33
2	53.07	1194	874	108	12.38
3	51.39	562	361	101	28.11
4	47.21	335	184	86	46.52
5	44.78	226	108	77	71.34
6	39.20	161	66	59	89.46
7	40.21	121	44	62	141.18
8	37.05	102	33	53	159.78

抽样方法	数据来源	抽样标志	C₂/%	一阶内二阶样本单元数	抽样成本	抽样精度/%
简单随机抽样	二调数据	单位面积蓄积			385	95.44
简单随机抽样	二调数据	单位面积AGB			385	95.53
系统抽样	二调数据	单位面积蓄积			385	95.55
系统抽样	二调数据	单位面积AGB			385	95.63
二阶抽样	二调数据	单位面积蓄积	16.78	5	385	95.96
	二调数据	单位面积AGB	16.79	5	385	96.10
	遥感因子	B1	6.08	2	385	97.10
		B2	10.65	3	385	96.76
		B3	11.37	3	308	96.46
		B4	6.08	2	462	95.17
		B5	9.33	3	231	96.32
		B6	16.52	5	231	95.19
		B7	15.41	5	385	94.63
		NDVI	13.02	4	154	97.67
		RVI	20.43	6	231	97.15
		DVI	9.19	3	231	96.03
		SAVI	11.00	3	154	97.57
		ARVI	18.23	5	231	97.50

类别			思茅松AGB/t	与2016年二调AGB真实值相差/t	相对误差/%
2016年二调AGB预测值			17035025.43		0.00
简单随机抽样	二调数据	单位面积蓄积	17521189.02	486163.59	2.85
简单随机抽样	二调数据	单位面积AGB	17142992.91	107967.47	0.63
系统抽样	二调数据	单位面积蓄积	17225648.29	190622.86	1.12
系统抽样	二调数据	单位面积AGB	17249570.82	214545.38	1.26
二阶抽样	二调数据	单位面积蓄积	17272957.37	237931.94	1.40
	二调数据	单位面积AGB	17141635.05	106609.62	0.63
	遥感因子	B1	16918440.33	116585.11	0.68
		B2	16675480.71	359544.72	2.11
		B3	16776073.53	258951.90	1.52
		B4	16605339.08	429686.35	2.52
		B5	16322920.72	712104.72	4.18
		B6	17367823.04	332797.61	1.95
		B7	17017802.13	17223.31	0.10
		NDVI	16263743.31	771282.12	4.53
		RVI	16481122.27	553903.16	3.25
		DVI	16281355.12	753670.31	4.42
		SAVI	16225166.64	809858.79	4.75
		ARVI	16558523.19	476502.24	2.80

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