海滨湿地碱蓬地上鲜生物量高光谱估算研究.pdf

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1、2017焦N02海滨湿地碱蓬地上鲜生物量高光谱估算研究卢霞，王晓静，孙华。俞阳，王雨芹，杨佳佳。张聆(淮海工学院测绘与海洋信息学院海洋信息系，江苏连云港，222005)摘要：为促进海滨湿地生态系统的健康可持续发展，以海滨湿地碱蓬为研究对象，利用便携式地物光谱仪测量碱蓬的反射光谱，应用称重法测定碱蓬的地上鲜生物量，定量分析碱蓬地上鲜生物量与其反射光谱变换形式之间的相关性，并应用线性或非线性模拟法构建海滨湿地碱蓬生物量估算模型。研究结果表明：碱蓬地上鲜生物量与变量(R。。。一R。。；)／(R。。。+R。。。)之间的相关性最大，以该变量构建的碱蓬生物量线性回归模

2、型精度最高。该研究为海滨湿地脆弱生态定量遥感监测提供技术支撑。关键词：海滨湿地；碱蓬；反射光谱；高光谱特征参量中图分类号：TP79，Q948文献标志码：A文章编号：1003—6482(2017)02—096—05引言近年来受全球变化、海水入侵、海平面上升、海岸侵蚀、湿地资源开发和临港工业等因素的影响，海滨湿地的生态环境呈恶化趋势，湿地功能严重衰退；湿地环境亟待修复。碱蓬属于藜科，碱蓬属，喜盐，是海滨湿地的先锋植物之一。它不仅含有丰富的不饱和脂肪酸，还具有优良的营养价值、药用价值和经济价值。因此，碱蓬的生长状况对修复退化海滨湿地生态系统、开展海滨湿地生态定量

3、遥感研究具有重要参考意义。传统的湿地植被生物量获取方法耗时、费力。地物反射光谱特征是遥感探测的基础，是信息提取和目标识别的依据，也是定量遥感技术应用发展的前提和条件。随着遥感技术的不断发展，遥感信息与地物相互作用的研究得到长足发展，特别是成像光谱仪的使用，更加推动了这一领域的研究。近年来，有关碱蓬方面的研究主要集中在碱蓬的生态阈值[1。2]、碱蓬的生态修复[3。9]、碱蓬耐盐机理[1”16]、胁迫对碱蓬生长影响[17屯21方面；还有一些学者研究碱蓬对有机污染物[23]以及重金属的响应心4I。有关海滨湿地植被生物量的高光谱估算研究报道较少涉及[25-29]。

4、前人研究成果表明：应用高光谱遥感技术开展湿地植被生物量估算完全可行；估算方法主要以单变量或多变量回归法、神经网络法、最小二乘法为主；但无论是河口湿地翅碱蓬，还是滨海湿地植被，碱蓬生物量模型的自变量都在一定程度上存在差异，其可能原因是(1)研究区域不同而导致最终选用的模型自变量不同；(2)获取碱蓬反射光谱的方法和手段存在差异。为丰富海滨湿地碱蓬群落的光谱知识库，深入开展海滨碱蓬湿地生态定量遥感研究，本文以连云港典型碱蓬湿地碱蓬为研究对象，采集碱蓬反射光谱和生物量数据，以反射光谱、一阶导数光谱及高光谱特征参量为特征参数，筛选出与生物量相关性较大的特征参量进行线

5、性或非线性模拟构建海滨湿地碱蓬地上鲜生物量估算模型，并进行精度检验，得到最优估算模型。1材料与方法1．1碱蓬地上鲜生物量样本采集与处理2015年10月30日，在江苏连云港三洋港挡潮闸附近(119。12’33”E，34。47622”N)碱蓬湿地(植被覆盖度大于90％)，随机布设60个碱蓬样地，在样地内，设置样方大小为lm×1m，将样方内的碱蓬植株齐基金项目：国家自然科学基金项目：海滨湿地盐沼植被盐分胁迫高光谱遥感响应机理研究(41506106)；连云港市科技计划项目(现代农业)：盐分胁迫对盐沼植被生长、叶片营养和反射光谱的响应研究；2013年江苏省高等学校大

6、学生实践创新训练计划项目资助第一作者简介：卢霞(1976一)，女，江苏泰兴人，博士学位，副教授，研究方向为海滨湿地高光谱遥感。E—mail：luxial210@163．corn收稿日期：20J6-04一09ygOonm报忆n通”g沼山n湖嗽O洋d海．m吐aSnmT2期海滨湿地碱蓬地上鲜生物量高光谱估算研究97地割下，现场称重，得到碱蓬样本地上鲜生物量(见表1)。表1碱蓬样本地上鲜生物量统计TablelThebiomassstatisticsofSuaedasalsasamples1．2碱莲反射光谱测量与处理碱蓬冠层反射光谱的测量受风、云、大气等条件的影响较

7、大。受研究区天气状况所限，本文在暗室测量碱蓬植株反射光谱。照明光源的高度为60cm，照明光源与三角架的夹角为30。，并将光谱仪固定，高度为20cm。首先测量参考白板的反射光谱，然后再测量碱蓬植株反射光谱，考虑到碱蓬植株过长，测定前需将碱蓬植株等间距剪断，长度与光谱仪视场范围的直径相当。光谱仪采用美国ASD公司生产的HandHeld便携式地物光谱仪，波段覆盖350一1050nm，采用25。传感器探头标准视场。在测量碱蓬植株反射光谱时，取10个反射光谱数据的平均值作为碱蓬样本的反射光谱观测值。1．3研究方法1．3．1高光谱特征参量遴选为研究碱蓬地上鲜生物量高光

8、谱估算，本文将基于400—900nm波段范围内的碱蓬植株反射光谱而