大型沉水植物遙感監(jiān)測研究.pdf

1、沉水植物的恢復是水體環(huán)境和生態(tài)綜合整治的一個重要環(huán)節(jié)，但常規(guī)的監(jiān)測方法往往受到水環(huán)境的限制，所以需要有合適的技術對其分布與生長狀況進行大尺度、快速、動態(tài)和綜合監(jiān)測。本研究從地物光譜特征和遙感影像處理兩方面對大型沉水植物的遙感監(jiān)測進行了探討和研究。 選擇上海地區(qū)常見的大型沉水植物為研究對象，利用ASD便攜式地物光譜儀，分別從以下幾個方面對沉水植物的地物光譜特征進行研究： 1) 通過實驗室模擬實驗，測定不同蓋度/生物量苦

2、草 (Vallisneria spiralis) 的光譜反射率，建立蓋度/生物量與光譜反射率的函數(shù)關系； 2) 在上海市“夢清園”人工濕地，通過人工控制實驗，測定不同蓋度/生物量/水深條件下苦草的光譜反射率，建立蓋度/生物量/水深與光譜反射率的函數(shù)關系，同時對不同種類沉水植物(苦草Vallisneria spiralis、伊樂藻Elodea canadensis、狐尾藻 Myriophyllum spicatum和菹草Pota

3、mogeton crispus)的反射光譜特征進行研究，找出識別不同種類沉水植物的最佳波段； 3) 于2005年9月、2005年11月和2006年4月，對上海市崇明東灘國際濕地公園人工湖中不同蓋度狐尾藻的反射光譜進行野外實測，提取植被指數(shù)(NDVI、RVI)、光譜指數(shù)(EGFR、ddRE)和光譜參數(shù)(“紅邊”和“綠峰”，建立蓋度/植被指數(shù)/光譜指數(shù)與光譜反射率的函數(shù)模型，并通過對“紅邊”和“綠峰”位置及光譜指數(shù)(EGFR、dd

4、RE)變化的分析，對不同季節(jié)沉水植物狐尾藻的光譜特征進行研究。 結果表明：(1)實驗室模擬實驗、室外控制實驗和野外實測實驗中，苦草和狐尾藻群落在綠光波段和近紅外波段的光譜反射率都隨著蓋度/生物量的增大而升高。不同蓋度/生物量苦草和狐尾藻的光譜反射率之間的差異都主要表現(xiàn)在500-650nm和700-900nm波段范圍。(2)不同種類沉水植物的光譜特征也有所不同，差異主要表現(xiàn)在700-900nm(近紅外波段)。 (3)在400-9

5、00nm范圍內(nèi)水深與苦草光譜反射率均表現(xiàn)為負相關。(4)隨沉水植物狐尾藻群落蓋度的降低，其對應的RVI和NDVI也有所下降，并且狐尾藻蓋度和對應RVI、NDVI的關系可以用線性關系較好的表示(NDVI，R<'2>=0．7785)、 (RVI，R<'2>=0.7073)。 (5)狐尾藻群落在各生長季都有較獨特的光譜特征，并且隨季節(jié)的變化EGFR、ddRE和“綠峰”、“紅邊”都呈現(xiàn)規(guī)律性變化。(6)實驗室模擬實驗與室外/野外實測實驗的主要差

6、別在于水體環(huán)境和底質的不同。水體中的藻類和其它懸浮物質會改變沉水植物在近紅外波段的反射光譜特征。 在進行沉水植物地物光譜特征研究的同時，對2005年9月獲得的崇明東灘國際濕地公園人工湖的QuickBird遙感影像進行輻射校正，并將同時期獲得的人工湖中狐尾藻蓋度與反射率的函數(shù)模型與輻射校正后的圖像結合，分別對4個單波段光譜數(shù)據(jù)進行運算，得到4個單波段的人工湖沉水植物蓋度反演圖。通過實地驗證，確定利用第4波段(760-900nm，

7、近紅外波段)進行反演的效果最好，誤差較小。在此基礎上將沉水植物蓋度人為劃分為不同等級，通過目視判讀，得到人工湖區(qū)各類地物及各等級沉水植物蓋度分布圖。 本研究將地物光譜信息與QuickBird遙感影像相結合，通過最佳波段的篩選和組合，利用建立的光譜信息與水生植物生物物理參數(shù)關系對沉水植物蓋度進行了大尺度估算，為水生植被資源的開發(fā)保護、水體環(huán)境綜合整治與生態(tài)修復提供可借鑒的科學依據(jù)，為大尺度、快速、動態(tài)和綜合遙感監(jiān)測沉水植物的時空