基于高光譜測量的不同綠地群落類型綠化三維量反演.pdf

1、“綠化三維量”在城市綠地及其指標(biāo)研究中被作為一種全新的思路和理論被提出，并在城市規(guī)劃和城市綠化的實踐中被證明是一種衡量城市綠地生態(tài)功能和城市綠化需求總量的科學(xué)方法和手段。葉面積指數(shù)(leafareaindex，LAI)作為評判綠化三維量的重要依據(jù)，得到國內(nèi)外越來越多研究者的重視，成為評估三維綠量最重要的指標(biāo)。光譜技術(shù)在城市綠地研究中有著高效快捷、科學(xué)準(zhǔn)確、結(jié)果顯示直觀形象的特點，在綠地測量和反演中日益顯出優(yōu)勢，已經(jīng)成為城市綠地研究中十分

2、重要的途徑和手段。 本文從研究樣地植物群落葉面積指數(shù)(LAI)和群落光譜的角度入手，通過建立植物群落葉面積指數(shù)與光譜指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系方程，實現(xiàn)運用光譜測量技術(shù)對群落葉面積指數(shù)的反演，進(jìn)而確定城市綠地不同群落類型的三維綠量。試驗以群落類型豐富的武漢市東湖風(fēng)景區(qū)為研究區(qū)域，分別設(shè)置草地，疏林草地，復(fù)層林三種不同群落類型的樣地3處(共9塊39個樣點)進(jìn)行三維綠量研究，并在武漢市洪山區(qū)獅子山設(shè)置6塊檢測樣地進(jìn)行結(jié)果檢驗與校正。首先采用

3、Hemiview冠層分析系統(tǒng)精確測量各樣點LAI，然后利用光譜分析儀測得群落的光譜指數(shù)，利用光譜指數(shù)反演LAI，與前者進(jìn)行對照。結(jié)果表明，光譜指數(shù)能夠很好的反演LAI。主要研究結(jié)果如下： (1)比較準(zhǔn)確的測出草地葉面積指數(shù)(LAI)的波動范圍：0.66－0.68。提出了研究區(qū)域內(nèi)疏林草地，復(fù)層林兩種群落類型葉面積指數(shù)(LAI)與光譜指數(shù)之間的反演模型。疏林草地：Y=1.84+0.47X和y=2.29e0.11x復(fù)層林：Y=9.3

4、7X-1.34(x>0.14)和Y=4.75e0.65x在95％的置信度下，四個方程相關(guān)系數(shù)分別為0.81，0.81:0.82和0.78。參照國內(nèi)外相關(guān)測算經(jīng)驗，精度超過80％即可應(yīng)用，故上述方程和研究方法具有較好的普適性和推廣應(yīng)用價值。 (2)葉綠素含量和植被的光合能力、發(fā)育階段以及氮素狀況有較好的相關(guān)性，它們通常是氮素脅迫、光合作用能力和植被發(fā)育階段的指示器。為了對群落類型的生長環(huán)境分析和長勢監(jiān)測，利用光譜反演C4植物玉米葉

5、綠素含量的測算模型：y=a×OSAVI-b/TCARI-c×OSAVI-d+e對城市綠地植物的葉綠素含量進(jìn)行了反演；在95％的置信水平下，測算精度達(dá)到了86.4％，表明該模型能夠很好的應(yīng)用于城市綠地植物的葉綠素含量測算。 (3)對草地，疏林草地，復(fù)層林三種群落類型的葉面積指數(shù)進(jìn)行了差異性分析，三種類型的葉面積指數(shù)分別為0.66，3.17和18.9。三者之間差異明顯。 (4)對葉面積指數(shù)LAI和葉綠素含量Cab的反演表明，

6、光譜反射率700nm左右的紅邊位置要優(yōu)于550-600nm左右的綠色反射峰位置。 (5)對葉綠素含量Cab的反演表明，光譜反演葉綠素含量可以忽略葉片結(jié)構(gòu)N對葉綠素含量的影響，因為得到的結(jié)果本身包括了葉綠素A，葉綠素B，葉黃素和胡蘿卜素的反射光譜。 (6)不常用的光譜指數(shù)GM和Vog指數(shù)可以很好的反演LAI，而常見的歸一化植被指數(shù)NDVI的相關(guān)性不理想，表明NDVI對地物光譜的敏感性不如遙感光譜。 (7)群落郁閉度