基于高光谱数据的荔枝SPAD值快速估测

通过分析荔枝叶片的反射光谱曲线与荔枝秋稍老熟阶段叶片SPAD-502 叶绿素计读数（SPAD 值）之间的关系,探索高光谱数据进行荔枝叶片SPAD 值估算的能力。研究4 类光谱变量,第1 类变量是其他文献中提出的光谱指数,第2 类变量是基于波段迭代算法进行波段优化后的新指数,第3 类变量是蓝边、黄边和红边（“三边”）的面积、位置、斜率,第4 类变量是二阶导数光谱波峰、波谷区间区间内光谱曲线的面积、最值、最值处波长。结果表明：一阶导数的蓝边斜率和光谱二阶导数提取的490~520 nm 范围内光谱数值之和与SPAD 值的相关程度也很高（r 分别为-0.834 和-0.856）;对于3 种光谱数据处理形式SNV 光谱（Standard Normal Variate,SNV）、FD 光谱（First Derivative,FD）和SD 光谱（Second Derivative,SD）,波段迭代算法优化后的最佳四波段双差值指数与SPAD 值相关性最好,其中（FD516－FD474）－（FD684－FD660）与SPAD 值的相关系数最高达到0.875,预测模型的确定系数达到0.747,RMSECV 为2.375。利用高光谱数据监测荔枝叶片SPAD 值是可行的。     

水分胁迫下棉花冠层叶片氮素状况的高光谱估测研究

在不同灌水量条件下，对棉花单叶叶绿素含量和单叶全氮含量做相关分析，并采用地物光谱仪。获取北疆棉花冠层关键生育时期的高光谱数据。应用一阶微分光谱，衍生出基于光谱位置变量的分析方法。以红边积分面积(SDr)为白变量，冠层全氮(TN)含量为因变量，做相关分析。结果表明：叶绿素含量与TN含量呈显著的正相关(R=0．8723^**。n=39)，叶绿素含量能有效的估计棉花单叶TN含量；红边积分面积变量与冠层TN含量呈显著的相关性，相关系数是0．7394^**(n=40)，利用构建的相关模型可以较为精确地估测新陆早6号、8号冠层叶片的全氮含量，RMSE分别为0．3859和0．4272。研究认为红边积分面积变量具有预测棉花冠层全氮含量的应用潜力。     

基于无人机高光谱遥感的淇澳岛红树林冠层叶片功能性状反演

以珠海淇澳岛红树林为研究对象,基于无人机高光谱数据,采用偏最小二乘回归方法和归一化植被指数相结合(PLSR+NDVI)以及偏最小二乘回归方法与连续小波变换(PLSR+CWT)相结合的2种无人机高光谱数据处理方法,反演了研究区内红树林的10种冠层叶片功能性状。结果表明,PLSR+NDVI的方法更适用于红树林冠层叶片比叶重LMA、单位质量磷含量P_mass和单位面积氮含量N_area的反演,PLSR+CWT的方法更适用于氮磷比N/P、叶绿素含量C_ab和类胡萝卜素含量C_xc的反演,2种方法用于反演单位质量氮含量N_mass、单位质量钾含量K_mass、单位面积磷含量P_area和单位面积钾含量K_area的结果均不理想(R²<0.3)。采用所建立的较优方法对研究区红树林冠层叶片的LMA、P_mass、N_area、N/P、C_ab和C_...     

基于PROSAIL模型的广州市过渡带森林植被冠层可燃物含水率估算

基于PROSAIL模型,结合野外实测叶片等水分厚度、干物质重量、叶面积指数数据,构建一种基于归一化红外指数和归一化干物质指数的植被冠层可燃物含水率估算方法。首先,在PROSAIL模型输入实测参数模拟植被冠层光谱曲线,计算归一化红外指数、归一化干物质指数用于叶片等水分厚度、干物质重量的反演。结果表明：归一化红外指数与叶片等水分厚度、归一化干物质指数与干物质重量存在明显的线性关系,基于该关系建立叶片等水分厚度、干物质重量的经验估算模型,经验证估算结果精度较高;将该经验模型推广至利用Landsat 8数据拟合植被冠层可燃物含水率,并与实测数据进行验证,结果显示R²达到0.743,RMSE达到34.2%,具有较高的精度。文章提出的植被冠层可燃物含水率估算模型,可实现广州市过渡带森林大面积、较高精度植被冠层可燃物含水率监测,为预防森林火灾提供参考。     

基于减小叶片水分影响的湿地芦苇氮浓度高光谱反演研究

以盘锦双台河口湿地国家级自然保护区作为研究区,采用基于bootstrap的偏最小二乘回归模型（PLSR）,分别构建不同光谱变换技术（包括光谱水分影响减小技术WR、包络线去除CR、光谱一阶微分FD、光谱倒数的对数LR）和原光谱数据（R）的芦苇叶片氮浓度预测模型。使用变量投影重要性指标VIP,计算了各光谱波段在估算芦苇叶片氮浓度时的重要性。研究结果表明,WR光谱变换技术的芦苇叶片氮浓度估算精度最高（R²=0.87,均方根误差=0.57）,该方法可以有效减小叶片水分的影响,增强鲜叶片光谱中细微的氮吸收特征。     

基于SAIL模型的多角度多光谱遥感叶面积指数反演

随着多角度传感器的陆续出现及植被遥感传输机理研究的深入,多角度遥感逐渐成为地表信息反演的热点问题.以SAIL冠层反射率模型为基础,通过联合多角度和多光谱数据,可以从物理机理角度进行植被叶面积指数(LAI)反演的应用研究.首先通过计算得到多角度多光谱遥感影像的角度信息,并经6S模型纠正后得到多光谱多角度植被冠层反射率数据.然后将PROSPECT模型模拟出的植被叶片反射率和透过率,以及多角度观测数据、LAI和其它实测数据输入SAIL模型,模拟得到了多角度多光谱冠层反射率,进而建立多角度多光谱冠层反射率与LAI的查找表.最后,将影像的多角度多光谱冠层反射率与查找表进行匹配,实现植被LAI的反演.最后对反演结果进行了验证和分析,结果表明反演精度较高,误差均在合理范围之内.     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏，给荒漠化监测等相关工作带来很大不便，开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究，对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍，利用无人机遥感提取（光合）植被信息，并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应，获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度，然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系，建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法，可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因，所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低，有待于今后进一步的工作加以改进。     

基于多类型无人机数据的红树林遥感分类对比

使用固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机获取广东珠海淇澳岛红树林保护区多类型无人机遥感影像，使用基于面向对象分类的K-最近邻与随机森林分类器对研究区影像进行红树林树种精细分类和对比分析，并探讨了不同类型无人机平台在红树林资源调查应用中的优缺点。结果表明：1）固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机数据使用K-最近邻法的分类精度分别为：73.8%、72.8%和79.7%；使用随机森林法的分类精度分别为：81.1%、84.8%和89.3%。3种平台类型的无人机数据均适用于红树林精细分类研究，对于无人机红树林遥感数据，随机森林的分类方法优于K-最近邻方法。2）以拍摄面积与用时之比估算采集效率，固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机分别为0.036、0.013和0.003 km2/min。固定翼无人机的采集效率具有明显优势。3）固定翼无人机适合大范围红树林数据采集，要求较高；消费级旋翼无人机适于获取小范围精细数据，成本低且易学易用；专业级旋翼无人机适合搭载质量稍大的如成像光谱仪、LiDAR等专业传感器获取多源数据。最后给出了无人机在红树林遥感研究中的注意事项和建议。     

基于无人机遥感的古银叶树群落健康快速诊断

采用无人机低空遥感与地面调查相结合的方法对邻海陆地、远海陆地和盐生沼泽生境的古银叶树群落健康进行评价，利用冠层高度、林窗特征、光合有效辐射截面比、归一化植被指数（NDVI）、氮素反射指数（NRI）、黄色波段指数（YI）以及森林健康指数（FHI）等遥感指标指征古银叶树群落的健康状况。空-地结合的调查结果表明：1）盐生沼泽生境的古树由于树龄高，其树洞大且数量多，生境内生物多样性最低，邻海陆地生境的生物多样性最高。2）盐生沼泽生境的冠层高度最低；林窗面积最大，数量最少，形状复杂度最低；光合有效辐射截面比最小。以上指标在邻海陆地和远海陆地间差异不明显。NDVI、NRI、YI以及FHI的数值均表现出盐生沼泽小于远海陆地和邻海陆地的趋势，而在远海陆地和邻海陆地间的差异较小。3）无人机遥感的评价结果与地面调查结果契合度较高，客观地反映了不同生境古银叶树的健康状态。基于无人机遥感的评价体系在针对具体植物群落修改完善后，可以作为一种快速、无损和定量化的古树群落健康诊断方法。     

矿区植被物化参数高光谱遥感估算研究

基于高光谱遥感数据Hyperion和植物冠层反射光谱,应用指数法、回归统计法和基于光谱位置变量的方法对矿区植被生物量和叶绿素浓度(SPAD)进行估算.结果表明:植被指数R752/R548与植物鲜重相关性最高,相关系数为0.88;选用植物像元光谱,基于植被指数R752/R548,利用三次函数法构建植物鲜重估算模型精度较高,多重判定系数R2达0.883;植被指数DVI[752,640]与植物干重相关性最高,相关系数为0.42;基于植被指数DVI[752,640],应用线性回归法构建植被干重估算模型精度较低,多重判定系数R2为0.177;基于四点内插法提取的红边位置与叶绿素浓度显著相关,相关系数为0.433;Datt(1)和Datt(2)植被指数与叶绿素浓度存在显著相关,相关系数分别为0.871和0.868;基于红边位置(REP)、Datt(1)和Datt(2)植被指数构建植物叶绿素浓度估算模型精度较高,多重判定系数R2分别为0.814、0.805和0.781.应用高光谱遥感技术可有效地检测矿区受损生态环境下的植被,为矿区植物生态修复工程提供本底资料.     

基于高光谱的不同人类干扰程度下荒漠土壤有机质含量估算模型

为对比同一背景下不同人类干扰程度的荒漠土壤有机质含量的预测模型,以天山北麓阜康市的土壤为研究对象,通过对无人干扰区、人为干扰区全样本和剔除有机质质量分数大于2%的样点的原始光谱反射率进行6种光谱变换,分析不同变换形式与有机质含量的相关性,以相关系数通过P=0.01和0.05水平上显著性检验的敏感波段为自变量,运用多元逐步回归、偏最小二乘回归以及主成分回归法分别建立了无人干扰区、人为干扰区土壤有机质高光谱的预测模型,并选择精度最高的为最优模型。结果表明：（1）无人干扰区与人为干扰区的原始光谱所有波段与有机质含量的相关性都没有通过0.01水平的显著性检验。将有机质质量分数大于2%的样点剔除后,有机质含量与原始光谱反射率的相关系数都大于全样本且有部分波段通过了0.01水平的显著性检验。（2）不论采用何种方法建立的全样本无人干扰区和人为干扰区的预测有机质模型的RPD均小于1.4,不具有预测有机质含量的能力。其中全样本无人干扰区一阶微分、人为干扰区倒数一阶微分多元逐步回归模型是其所有模型中,建模精度最高的,R²分别为0.652、0.512,但是其RPD仅分别是0.662、0.655,表明模型的预测能力很差。（3）剔除有机质质量分数大于2%的样点之后,预测效果最好的是无人干扰区一阶微分多元逐步回归模型,R²达到0.776,RMSE为1.408,RPD为2.136;而人为干扰区的二阶微分模型预测效果最优,R²为0.542,RMSE为2.261,RPD为2.087。     

塔里木河干流径流损耗及其人类活动影响强度变化

依据塔里木河干流1957-2008 年的年径流量监测数据,计算出干流年径流损耗量,利用线性回归法,对干流年径流损耗量时间序列变化趋势进行分析,建立影响径流损耗的社会经济指标体系,运用层次分析法和权重加权法剖析人类活动影响强度变化趋势,并探讨人为径流损耗的主要原因。研究结果表明：① 近50 多年来,塔河干流年径流损耗量表现出递减变化趋势,但上、中、下游存在差异,上游增加显著,增速约为2.09×10⁸ m³/10a,而中、下游递减趋势显著,减速分别为1.61×10⁸ m³/10a 和2.30×10⁸ m³/10a;② 干流来水量与径流损耗量之间呈明显的正相关,R² = 0.9996,可认为来水量减少是诱发径流损耗量减少的直接原因;③ 人类活动强度指数与人为径流损耗量之间亦呈显著的正相关,R² = 0.9822,说明自20 世纪70 年代中期开始,随着人类活动强度的逐渐增大,人类活动对径流损耗的干扰就处于一个扩大和加重的过程;④ 人口增长、产业结构调整、居民对物质经济的追求等社会经济活动是引起人为径流损耗量增加的主要原因。     

近地机载激光雷达棉花LAI提取方法研究

棉花叶面积指数（LAI）是描述其长势的重要指标,准确获取冠层结构参数是叶面积指数反演的必要条件。以ScoutB-100油动单旋翼无人机为飞行平台,搭载RIEGL VUX-1激光雷达,精确获取棉花高密度点云数据,得到研究区棉田数字表面模型（DSM）和数字高程模型（DEM）,通过差值运算获得其冠层高度模型（CHM）,进而提取有效的冠层结构参数。利用相关性分析法选取相关系数大于0.2的激光穿透力指数（LPI）、回波点云密度（D）、孔隙率（f_gap）、归一化高程值（V_nDSM）构建棉花LAI反演模型,并与实测叶面积指数进行精度验证与评价。实验结果表明：模型估算的LAI与实测LAI之间的决定系数为0.824,均方根误差为0.072,验证了模型的可靠性。     

Temporal Variations in Growth and Aboveground Biomass of Phragmites australis and EVI Analysis in Jiaozhou Bay Coastal Salt Marshes,China

To better ascertain leaf, stem and flower traits, and analyze aboveground allocation during the vegetation period, three sampling vegetation transects were settled and reed samples were collected at intervals to determine morphological parameters and dry and wet weights in Jiaozhou Bay wetland. Remote sensing data were also combined to evaluate regional biomass through EVI regression models. Results show that growth dynamics of leaves and stems changed during the vegetation period. Stem length increased rapidly and peaked in September (194.40 ± 23.89 cm), whereas leaf width peaked in July. There was a significantly negative correlation between stem length and stem diameter with a value of -0.785. Stem biomass was higher than that of leaves, and the maximum value of aboveground biomass was 27.17 ± 3.56 g. F/C exhibited a tendency to increase and values ranged from 0.37-0.76. The aboveground biomass of sample plots reached a peak of 2356 ± 457 g/m² in September. EVI was 0.05-0.5; EVI and biomass had a better fitting effect using the power-exponent model compared with other models and its function was y = 4219.30 x^0.88 (R² = 0.7810). R² of the other three models ranked as linear function > polynomial function > exponent function, with the values being 0.7769, 0.7623 and 0.6963, respectively. EVI can be used to estimate vegetation biomass, and effectively solved the problems of the destructive effect to sample plots resulting from traditional harvest methods.     

察布查尔县土壤碳氮磷钾垂直分布规律研究

以察布查尔县1 191~2 656 m不同海拔草原土壤为研究对象,研究有机质（外加热法,10.18~74.3 3 mg·kg^-1）、全氮（自动凯氏定氮仪,0.17~2.6 g·kg^-1）、碱解氮（扩散法,14.9 7~198.72mg·kg^-1）、磷元素（钼锑抗比色法,全磷：0.12~0.76 g·kg^-1、速效磷：20.7 4~153.64 mg·kg^-1）,钾元素（火焰光度计法,全钾：9.81~18.64 g·kg^-1、速效钾：659.05~1 001.45 mg·kg^-1）含量垂直分布特征。结果表明碳、氮、磷、钾均随土层深度的增加而降低;除钾元素外碳、氮、磷随海拔高度的增加而上升;相关性分析结果显示,0~20 cm土层中,海拔高度与碱解氮呈正极显著性相关（p < 0.05,R=0.838^**）,与土壤有机、全氮呈正显著性相关（p < 0.05,R=0.831^*、R=0.751^*）;有机质与碱解氮呈正极显著性相关（p < 0.05,R=0.988^**）,与全磷呈正显著性相关（p < 0.05,R=0.726^*）,20~40 cm土层中,海拔高度与有机质、碱解氮、全氮、全磷呈正相关,与速效磷、速效钾、全钾呈负相关;有机质与碱解氮、全氮成正极显著性相关（p < 0.05,R=0.867^**、R=0.970^**）,碱解氮与全氮呈正极显著相关（p < 0.05,R=0.914^**）,40~60 cm土层中,海拔高度与有机质、碱解氮、全磷呈正相关,与速效磷、全磷、速效钾、全钾呈负相关;有机质与碱解氮、全氮呈正极显著性相关（p < 0.05,R=0.884^**、R=0.966^**）,与速效磷、全钾呈正相关,与全磷、速效钾呈负相关;碱解氮与全氮呈正极显著性相关（p < 0.05,R=0.952^**）。     

半干旱沙地樟子松林降雨再分配特征

森林植被的降雨再分配过程是影响区域水资源利用效率以及生态系统生产力的重要因素。于2018年5-8月观测27 a生樟子松人工林降雨再分配特征,探究降雨再分配的比例变化对林地水分平衡的影响机制,分析、量化林内穿透雨、林冠截留、树干径流、枯落物层入渗部分产生的阈值。结果表明:樟子松林内穿透雨量占同期降雨量的86.45%,穿透雨量随着降雨量的增加呈线性增加趋势,降雨量>0.63 mm时产生穿透雨;林冠截留量和树干径流量分别占降雨量的10.44%和2.54%,树干径流量与降雨量之间呈正线性关系,降雨量>1.19 mm时,产生树干径流;枯落物层截留量占降雨量的12.37%,枯落物层截留量随着降雨量的增加而增加;枯落物在0~24 h内平均吸水速率为1.83 mm·h^-1,其最大持水量为3.23 mm,并且枯落物层截留量占其最大持水量的42.37%。从林冠到枯落物各层截留总量为25.35%,其中有74.65%的雨水最后从枯落物层入渗进入地表,用于补充土壤水分、下渗或补充地下水。半干旱沙地樟子松林可以有效地发挥截留降雨、贮存雨水的功能,继而改善沙地土壤含水量和地下水的有效补给量,提高森林生态系统生产力。     

基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算

无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model, CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing, SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明：基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99～247.24 t/hm²,平均值为92.14 t...     

华北平原玉米播种期和品种变化对冠层温度的影响及地表生物物理机理

通过改变陆—气界面的地表水热交换,农田管理变化是气候变化的重要反馈过程之一。华北平原玉米的播种期和有效积温发生了规律性变化,改变了叶面积指数(LAI)、地表反照率(α)、净辐射(R_n)、潜热(LH)和冠层温度(T_c)等,成为区域气候变化的重要反馈过程。论文利用SiBcrop模型模拟3种玉米情景(春玉米、夏玉米、潜在玉米)下的LAI、α、R_n、LH和T_c的季节动态。结果表明,春玉米具有早播种、早收获、早LAI峰值的特征;夏玉米具有晚播种、晚收获、晚LAI峰值的特征;潜在玉米具有早播种、晚收获、高LAI的特征。模拟情景之间LAI差异为±2.5 m²·m^-2;T_c差异为±0.5 ℃。地表反照率(α)和地表能量分配是决定情景之间T_c差异的决定因素,播种期推迟,以α升高的降温效应为主;有效积温增加,以LH分配增多的降温效应为主。春玉米具有最高的冠层温度,夏玉米和潜在玉米的冠层温度较低且差异很小。研究结果对于促进农田土地管理变化适应和缓解区域气候变化具有一定意义。     

全球主要河流流域碳酸盐岩风化碳汇评估

碳酸盐岩风化吸收的大气CO₂主要以HCO₃ ^-形式连续地经由河流从大陆输送到海洋,成为陆地生态系统的重要碳汇。目前主要河流流域的碳酸盐岩风化碳汇估算存在不确定性,分布格局尚不清晰。基于GEMS-GLORI全球河流数据库提供的全球10万km ²以上主要河流流域多年平均监测数据,利用水化学径流法估算出全球主要河流流域碳酸盐岩对CO₂的吸收速率为0.43±0.15 Pg CO₂ yr ^-1,平均CO₂吸收通量为7.93±2.8 t km ^-2 yr ^-1。CO₂吸收通量在不同气候带下差异显著,热带和暖温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域年吸收速率的62.95%。冷温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域的33.05%,仅次于热带地区。本文划分出全球CO₂吸收通量的9个关键带,关键带的交汇处CO₂吸收通量较高。喀斯特出露流域碳酸盐岩对CO₂吸收通量的均值为8.50 t km ^-2 yr ^-1,约为非喀斯特流域的3倍。全球喀斯特出露流域碳酸盐岩风化碳汇在全球碳循环、水循环及碳收支平衡估算研究方面占据重要地位。     

煤矸石山不同植被恢复模式对土壤养分的影响——以山西省河东矿区1号煤矸石山为例

对2009-2011 年山西省河东矿区不同植被恢复模式下土壤养分进行了检测分析,并对其环境影响因子进行了研究.结果显示：(1) 随着矸石山植被恢复年限的增加,煤矸石山地温显著降低,植物多样性增加,盖度和生物量不同程度提高.(2) 经过3 年植被恢复的矸石山土壤速效磷和速效钾的改良效果达到全国土壤普查3 级水平;恢复土壤碱解氮和有机质含量为11.94 mg·kg^-1和7.69 g·kg^-1,改良效果不显著.紫穗槐模式对土壤速效磷的改良效果较好;紫穗槐-高羊茅-紫花苜蓿模式有利于碱解氮的积累;高羊茅-紫花苜蓿模式对速效钾和有机质的改良效果最佳.(3) 矸石山坡度和地温与土壤养分呈显著负相关;紫花苜蓿盖度与碱解氮、速效钾和有机质含量呈显著正相关;植被平均生物量和高羊茅盖度的提高有助于土壤养分的改良效果.煤矸石山植被恢复宜采取以草开路,在生态环境条件有所改善基础上,走草、灌、乔相结合的构建模式.