基於高光譜技術的大型沉水植物遙感監測與信息反演

《基於高光譜技術的大型沉水植物遙感監測與信息反演》是依託華東師範大學，由袁琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於高光譜技術的大型沉水植物遙感監測與信息反演
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：袁琳
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

通過遙感手段監測和分析沉水植物的分布動態與生長情況，是近20年來水生植物工作者一直追求的目標之一。機載和星載高光譜成像儀從兩個技術層面為遙感監測沉水植物提供了新的契機。本研究選擇我國常見的大型沉水植物為研究對象，從地物光譜和高光譜圖像兩個層面，通過人工控制實驗和野外現場實測，研究水體環境對沉水植物光譜特徵的影響；建立最佳化的沉水植物生物物理參量與光譜反射率的函式模型，反演典型區域內的大型沉水植物生物物理參量，篩選最佳的沉水植物信息反演技術；解譯和分類典型區域內沉水植物的分布和種類組成，發展大型沉水植物高光譜遙感分類模式，建立我國常見大型沉水植物光譜資料庫，為水生植被資源的調查研究、開發保護、水體環境生態修復提供可借鑑的科學依據，為大尺度、快速、動態和綜合遙感監測沉水植物的時空變化提供技術支撐。

結題摘要

通過遙感手段監測和分析沉水植物的分布動態與生長情況，是近20年來水生植物工作者一直追求的目標之一。本研究選擇我國常見的大型沉水植物為研究對象，通過人工控制實驗和在上海市澱山湖區野外現場實測，篩選出能夠有效區別不同種類水生植物（挺水植物、浮水植物和沉水植物）的特徵性波段為綠光波段、近紅外波段和中紅外波段，光譜指數NGP是識別不同種類挺水植物、浮水植物和沉水植物最敏感的光譜指數，並基於此構建了基於高光譜的水生植物遙感分類模式。通過人工控制實驗和野外現場實測，研究冠層水深、水體葉綠素濃度、懸浮物濃度、透明度等多個環境因子和群落蓋度這一生物物理因子對沉水植物群落光譜特徵的影響，發現群落蓋度和冠層在水下深度是對沉水植物群落反射光譜貢獻最為主導的因子。蓋度與沉水植物群落反射光譜呈正相關，冠層水深與沉水植物群落反射光譜呈負相關。基於沉水植物蓋度、冠層水深和群落光譜反射率之間在700-900nm呈顯著相關的結果，建立經水體參數修正的沉水植物蓋度反演最佳化模型，並將該模型與同時期澱山湖區Worldview2遙感影像結合，在解譯和分類研究區內沉水植物分布和種類組成的基礎上，反演典型區域內的大型沉水植物的蓋度，精度達到80%以上。該技術體系從地物光譜和遙感圖像兩個層面，為水生植被資源的調查研究、開發保護、水體環境生態修復提供可借鑑的科學依據，為大尺度、快速、動態和綜合遙感監測沉水植物的時空變化提供技術支撐。