冠層和景觀尺度植物質量高光譜遙感反演方法與機理

《冠層和景觀尺度植物質量高光譜遙感反演方法與機理》是依託武漢大學，由鄔國鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：冠層和景觀尺度植物質量高光譜遙感反演方法與機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄔國鋒
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

獲得植物及其動態變化信息對於植物自身、區域生態和環境及全球環境變化研究是必要的。植物分布、類型和數量及其動態變化的遙感研究已得到廣泛開展，但基於遙感技術的植物質量研究尚處於探索階段，存在局限性：(A)以回歸、智慧型方法為主，反演機理研究薄弱；(B)以地面、機載數據為主，星載影像研究不足；其理論和方法研究亟待加強。本研究旨在：以鄱陽湖苔草為例，採用偏最小二乘和支持向量機方法，(A)研究基於野外量測高光譜數據的冠層尺度的苔草質量參數（包括粗蛋白質、氮和磷）反演模型；(B)研究基於星載高光譜影像的景觀尺度的苔草質量反演模型，並進行苔草質量空間分布的反演和結果的精度評價；(C)進而研究苔草質量遙感反演機理和尺度效應，以期補充和完善植物質量遙感反演理論和方法。類似研究在國內外還處於起步階段，研究具有很強的理論和方法探索性，獲得苔草質量時空分布信息對於區域環境和生態研究是必要的，研究具有很大的套用價值。

結題摘要

植物是草原和濕地等生態系統的重要組成部分，在生物圈的物質循環、能量流動和信息傳遞中具有關鍵作用。植物質量(植物營養成分的高低)信息是全球環境變化研究的基礎和組成部分，不僅影響植物的生理生態過程(如光合作用、呼吸作用、養分循環等)，還影響食植動物的攝食、棲息或遷徙過程。因此，獲取植物質量時空變化信息對掌握植物長勢與營養狀況，以及理解動物的攝食特徵、棲息分布以及遷徙路線是必要的。以鄱陽湖苔草為例，本項目旨在：(1) 研究基於野外量測高光譜數據的冠層尺度的苔草質量參數(粗蛋白質、氮和磷等)反演模型；(2) 研究基於星載高光譜影像的景觀尺度的苔草質量反演模型，並進行苔草質量空間分布的反演和結果的精度評價；(3) 研究苔草質量遙感反演機理和尺度效應，以期補充和完善植物質量遙感反演理論和方法。研究主要成果包括：(1) 進行了較為系統的苔草高光譜反射率(葉片和冠層)和質量參數(粗蛋白、氮、磷、銅、鋅)的量測；(2) 基於葉片高光譜數據和統計模型建立了質量參數(粗蛋白、磷)反演模型；(3) 基於冠層高光譜數據綜合比較了不同反演方法估測葉片氮和磷含量的性能，並分析其反演機理；(4) 基於冠層高光譜數據提出一種基於小波的面積參數反演葉片銅含量，並分析其反演機理；(5) 基於冠層高光譜數據利用連續投影算法構建三波段植被指數反演葉片磷含量；(6) 基於小波變換耦合葉片和冠層高光譜數據反演葉片鋅含量；(7) 培養12名碩、博研究生(2名博士、10名碩士)；(8) 發表苔草為主題的SCI檢索論文3篇，另有1篇論文在審，以及以該項目為第一資助的其它SCI檢索論文6篇。本研究對植物質量參數遙感反演的理論、技術和方法具有一定的驗證和補充作用，同時苔草質量參數反演模型的建立及反演結果對鄱陽湖濕地生態系統的理解、管理和保護決策具有一定的支持作用。