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随着全球气候变暖,植物物候也发生了相应的变化。研究植物物候对气候变化的响应有助于人类应对气候变化所带来的负面影响。近年来,遥感因其具有多时相、覆盖范围广、空间连续、时间序列较长等特点,已成为监测植被物候变化、揭示植被动态对全球气候变化响应的重要手段。但遥感监测到的植被物候变化是多种因素综合作用的结果,很难单独将气候因素的影响剥离出来。为了单独考察植被物候对气候变化的响应,需要尽可能的排除非气候因素的影响,解决途径之一就是构建植被生态物候区。 本文以构建中国陆地生态系统植被生态物候区为研究目标,旨在将中国陆地生态系统划分为不同级别的植被生态物候区,使各分区单元内的植被物候较为一致,且排除人为干扰等非气候因素的影响,以期为定量分析植被物候对气候变化的响应提供数据基础。 本文首先排除人为干扰大、无明显植被信号、植被不明显,不适宜遥感监测植被物候对气候变化响应的区域(以下均简称不适宜区),然后将剩余的区域依据植被信号强、季相变换明显以及人为干扰程度三个指标将其划分为最适宜遥感监测植被物候对气候变化响应的区域(以下均简称最适宜区)、中等适宜遥感监测植被物候对气候变化响应的区域(以下均简称中等适宜区)和较适宜遥感监测植被物候对气候变化响应的区域(以下均简称较适宜区)三个植被生态物候一级区;为了进一步对植被生态物候一级区进行二级分区,本文通过建立统一的距离测度评价方案对几种常见的距离测度方法进行了评价,从中选择出一些能反映时间序列植被指数曲线物候特征的方法开展二级植被生态物候分区;最后,本文选用3种较好的距离测度方法(光谱角余弦—距离、光谱信息离散度、光谱角余弦)开展植被生态物候二级分区,选用7个物候指标(生长季起始期、生长季结束期、生长季长度、NDVI最大值、生长幅度、4~10月NDVI的平均值和NDVI最大值出现的日期)的平均变异系数对3种距离测度方法得到二级分区结果以及已有植被—气候区划结果进行了比较分析,得到以下结论: (1)在植被生态物候一级分区中,本文主要依据植被信号强度、植被季相变化强度以及受人为干扰的程度将中国区域划分为最适宜、中等适宜、较适宜以及不适宜四个一级植被生态物候区。其中最适宜植被生态物候区内部,植被信号强,季相变化明显,受人为干扰低,最适合用遥感监测植被物候,植被物候变化信息与气候变化的相关性高。 (2)在距离测度方法评价中,从对7种距离测度方法(欧氏距离、光谱信息离散度、光谱角余弦、核光谱角余弦、相关系数、光谱角余弦—距离和快速傅里叶变换距离)的评价结果来看,相关系数方法和快速傅里叶变换距离的聚类精度最差;光谱角余弦—欧氏距离方法充分利用了植被指数时序数据的曲线幅度和形状特征,在这7种距离测度方法中表现出了最优的聚类效果;而只对光谱亮度敏感的欧氏距离方法或只对曲线形状敏感的光谱角余弦方法,无论是在区分地物类型方面,还是在区域应用上,他们的表现效果均较差;核光谱角余弦虽然在点数据测试上没有表现出明显优势,但在区域应用上却有较好的表现;光谱信息离散度无论是在点数据测试上还是在区域应用上均表现出了较为适中的效果。 (3)在植被生态物候二级分区中,最适宜、中等适宜、较适宜3个植被生态物候一级区分别划分成了9个、15个、7个二级植被生态物候区。对3种距离测度方法的二级分区结果进行比较研究表明,各距离测度方法得到的二级分区结果在一致性方面仍存在较大差异,但这一差异主要是因为各一级区内的很多像元的植被指数时序曲线在幅度和形状上本身较为接近,处于一种模糊的过渡地带,无法明确的将其归为某一个类别,因此导致这些像元在不同的距离测度方法中被划为了不同的类别;但从7个物候指标的平均变异系数来看,三种距离测度方法得到的二级分区结果之间无显著差异。同已有的植被—气候区划(生物气候区、生态区、植被区划、White生态物候区)结果相比,本文植被生态物候二级分区的7个物候指标平均变异系数均显著偏小,说明本文构建的植被生态物候二级分区结果相比于现有的植被—气候区划结果在反应植被物候一致性方面具有显著优势。