上海典型植被夏季与冬季的光谱特征分析

不同植被之间、植被不同季节的光谱特征是进行城市植被遥感动态监测的重要内容。本研究基于实测的7种上海城市典型园林植被在夏季和冬季的光谱数据,分析了这些植被不同季相下的光谱变化特征,包括同一植被叶片与冠层的光谱差异。在此基础上,借助连续统去除法结合不同季相植被光谱差异分析了不同植被的可区分光谱波段。结果表明:供测植被在冬夏季的光谱特征有一些差异,冬季植被的反射率明显低于夏季,可见光波段与近红外波段分别低约60%和40%。同种植被的冠层和叶片光谱在近红外波段的反射率不同,主要取决于该植被的盖度、冠层结构。夏季乔木的光谱反射率在全波段普遍高于灌木,而在冬季正好相反。供测植被中,夹竹桃在夏季和冬季,全波段反射率明显高于其他植被达40%～60%。基于连续统去除法的光谱变换处理,能够有效地放大植被光谱间的差异,由此获得了植被间的可分波段,原本在可见光波段可分的区域通过连续统去除变换后,可分区域面积扩大。     

曹妃甸湿地典型植被光谱特征差异性分析

运用高光谱遥感技术分析地物特有的光谱特征可以有效地对地物进行识别。以河北省唐山市曹妃甸湿地为研究对象,使用SR2500便携式地物光谱仪测定了2种典型湿地植被——翅碱蓬[Suaeda salsa (L.) Pall.]和芦苇[Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.]的光谱特征,并对2种湿地植被的原始反射率光谱曲线和经过包络线去除法变换后的反射率光谱曲线进行研究。结果显示:由于包络线去除法的限制,在340~380 nm和716~1 020 nm波段范围内,分析芦苇原始光谱曲线更容易区分植被所处的生长期,在340~595 nm和710~920 nm波段范围内,分析翅碱蓬的原始光谱曲线更有利于区分所处的生长期,且2种植被生长旺盛期的反射率均高于生长末期。在508、550、678 nm处利用包络线去除法能够更好地区分芦苇不同生长阶段,在638、678 nm处利用包络线去除法能更好地区分翅碱蓬不同生长阶段。芦苇在绿光波段550 nm处出现明显的反射峰,而翅碱蓬在红光波段638 nm处出现明显的反射峰,这使得2种植被经过包络线去除处理后更好区分。在753~1 020 nm波段范围内,分析原始光谱曲线更适于区分芦苇和翅碱蓬,且芦苇的反射率高于翅碱蓬。     

西藏三种疯草高光谱特征比较

为研究西藏地区疯草光谱特征,使用ASD HandHeld野外便携式光谱仪测量茎直黄芪、毛瓣棘豆和冰川棘豆3种疯草冠层光谱反射率,比较分析其光谱特征.结果表明:3种疯草具有植被的光谱曲线特征,在552,670和760 nm波段处差异显著.对原始光谱进行一阶微分处理,3种疯草红边斜率存在极显著差异.研究结果可为利用遥感技术大面积监测疯草空间分布提供理论依据.     

伊犁绢蒿荒漠草地3种主要植物光谱及植被指数改进

【目的】伊犁绢蒿荒漠草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱和植被指数特征是实现物种识别的基础,准确而实时获得群落物种组成变化、提高草地监测的质量和效果。【方法】借助SOC710 VP成像光谱仪,采集4月伊犁绢蒿荒漠草地群落高光谱影像,提取伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和群落的原始光谱数据,通过反射率(REF)、吸收率(ABS)及其一阶微分(GREF和GABS)的变换提高光谱辨析度,分析并筛选敏感波段;通过各波段之间的相互组合计算NDVI值和DVI值,并以全波段计算的NDVI值和RVI值作为参考,筛选出优于全波段且差值最大植被指数。【结果】(1)3种主要植物光谱曲线相近,差异主要体现在光谱值的大小,在可见光400~780 nm和近红外波段780~820 nm的反射率均表现出角果藜>伊犁绢蒿>叉毛蓬>群落的特征;(2)通过反射率REF、吸收率ABS、一阶微分反射率GREF和一阶微分吸收率GABS的变换能够进一步扩大其光谱特征,相对稳定的波段有蓝光波段490~530 nm,绿光波段510~560 nm,红光波段620~760 nm,近红外波段780~820 nm。(3)GABS和ABS变换下490~530 nm和780~820 nm波段组合计算的NDVI’和RVI’在3种主要植物间的差异大于全波段和其它波段计算的NDVI’和RVI’。【结论】对敏感波段的反射率和吸收率进行一阶微分处理,并用于改进植被指数,能够提高伊犁绢蒿荒漠3种主要植物的识别效果。     

基于高光谱的小麦旗叶净光合速率的遥感反演模型的比较研究

植物净光合速率是植物生产的基础,是体现植物生长状况的重要生理指标。本文将小麦旗叶高光谱波段反射率进行一阶导数变换后与净光合速率（Pn）进行相关性分析确定敏感波段,分别采用二次多项式逐步回归（QPSR）、偏最小二乘法（PLSR）、BP神经网络法（BPNN）3种方法构建小麦旗叶的净光合速率反演模型,并对3种模型的预测精度进行比较分析。结果表明：（1）将小麦旗叶的原始光谱进行一阶导数变换后与Pn进行相关性分析确定的敏感谱区集中在750~925 nm之间,确定的6个敏感波段分别是：760、761、767、814、815、889 nm;（2）基于QPSR、PLSR、BPNN3种方法以及敏感波段的反射率一阶导数构建的Pn估测模型预测精度都较高,说明用这3种方法以及敏感波段对Pn的估测是可行的,其中模型估算能力顺序为QPSR > BPNN > PLSR,说明小麦旗叶Pn的最佳高光谱分析模型为小麦叶片750~925 nm反射率一阶导数变化后的QPSR模型。     

枸杞4大病虫害的遥感近地高光谱特征

为给枸杞病虫害的防治提供依据,填补我国枸杞光谱特征研究方面的空白,采用近地高光谱遥感方法对枸杞主产区宁夏中卫市中宁县枸杞的健康冠层与枸杞木虱、瘿螨、负泥虫和白粉病等4种枸杞病虫害危害冠层的近地高光谱特征及变化规律进行研究。结果表明:不同病虫害感染后的冠层都具特有的光谱特征规律。健康枸杞冠层的光谱特征曲线较为平滑,其光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处高于染病冠层;木虱、瘿螨和负泥虫危害的冠层光谱特征曲线较为曲折,出现较多折点,并且发生蓝移现象;白粉病危害冠层的光谱特征较其他3种病虫害的平缓,但其光谱反射率在近红外波段较健康枸杞冠层的低。随着受害程度的加重,木虱危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm处和近红外波段处降低;瘿螨危害的枸杞冠层光谱反射率在绿光波段550~600nm和红光波段600~700nm处升高,在红光波段700~760nm处和近红外波段处光谱反射率降低;负泥虫危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处降低;白粉病危害的枸杞冠层光谱反射率在蓝光波段、绿光波段和红光波段600~730nm处升高,在红光波段730~760nm和近红外波段处降低。     

葡萄叶片叶绿素含量高光谱估测模型研究

针对传统方法测定叶绿素含量存在的不足,采用高光谱技术建立了快速、准确、无损估测葡萄叶片叶绿素含量的方法。以采自泰安万吉山基地的葡萄叶片的高光谱反射率和SPAD值为数据源,在分析SPAD值与原始光谱反射率、原始光谱反射率一阶导数、高光谱特征变量间相关性的基础上,筛选敏感波段,建立了基于高光谱反射率的葡萄叶片叶绿素含量估测模型,即SPAD=59.352+44836.313R'601,其中R'601为601 nm波段原始光谱反射率一阶导数。     

南矶湿地国家自然保护区典型植被光谱波段特征分析及建库

对鄱阳湖南矶湿地国家自然保护区具有典型代表性的湿地植被苔草、芦苇、南荻、虉草、水蓼、蒌蒿和狗牙根开展高光谱特征研究,在分析反射光谱数据的基础上,采用一、二阶导数方法分析各植被类型的反射光谱波段特征差异。结果表明,这7种植被在可见光波段内光谱反射率均低于15%;在"红边"位置的吸收率大小为蒌蒿狗牙根苔草水蓼芦苇南荻虉草,芦苇的红边斜率最大;一阶导数方法不能得到各植被光谱最佳特征波段,但二阶导数效果很好,显示7种典型植被类型在685.8、692.4、698.6、704.3、737.5、746.2 nm,差异明显;典型植被光谱库的建立,将为湿地植被分类提供基础数据。     

基于一阶微分变换方法的南方丘陵稻田土壤电阻率高光谱特性研究

通过对土壤电导率和光谱测定,分析了南方丘陵稻田土壤电阻率特征、原始光谱数据及重采样光谱数据特征。在光谱重采样基础上进一步构建光谱包络线去除变换、光谱反射率倒数(1/R)、对数[ln(1/R)]、平方根(R0.5)、一阶微分等单一或复合变换模型。通过横向、纵向综合比较分析不同模型的反射率与电阻率相关性分析的曲线差异,着重探讨了基于一阶微分的数据变换模型间土壤电阻率与光谱反射率间相关性强弱,结果表明:(1)基于一阶微分变换的模型可以对重叠混合光谱进行分解以便识别,扩大样品之间的光谱特征差异,发掘敏感波段的光谱吸收、反射特征;(2)综合反射率的平方根的一阶微分变换、反射率的倒数的对数及反射率对数的一阶微分等模型得出,在波段为382 nm处,土壤电阻率与光谱反射率间相关系数最高达0.788,在波段为555~560 nm,多个微分变换模型相关性系数在0.7以上,可为后续反演因子的确定及土壤电阻率高光谱估测回归模型的建立提供参考。     

毛竹林光谱特征及其与典型植被光谱差异分析

以毛竹光谱特征为研究对象,通过对光谱曲线和一阶导数曲线进行分析,探明了不同季节毛竹林的光谱特征及其与典型树种的光谱差异,为毛竹林的遥感监测提供了理论依据。研究结果表明:1)毛竹光谱曲线在可见光波段出现1个反射峰和1个吸收谷,这2个峰的对应波长分别为556和680 nm, 近红外波段的反射率明显增大。2)大年毛竹林春季和夏季的一阶导数曲线的红边波段呈“双峰”,秋季和冬季呈“单峰”,夏季的红边位于700 nm,其他季节红边位于718 nm;小年毛竹林秋季的一阶导数曲线的红边波段呈“双峰”,冬季呈“单峰”,红边均位于718 nm;不同季节毛竹林红边振幅大小依次为:春季夏季冬季秋季。3)毛竹林与其他典型植被在500～600、660～680、700～900 nm 等波段的反射率差异明显,可作为遥感监测的最佳波段,并且“绿峰”、“红谷”、红边位置、红边振幅以及红边波段的“峰型”等特征可作为毛竹林遥感识别的主要参数,监测最佳季节是春季,其次为秋季。      

福建三明常绿阔叶次生林物种多样性及群落演替

以福建三明常绿阔叶次生林为研究对象,选择16块样地,分别测定物种组成、重要值、物种多样性指数,并分析多样性指数与群落演替之间的关系。结果表明,调查样地内共有植物物种57科109属169种。按乔木的优势种16块样地划分为6种森林类型,分别为米槠林、苦槠林、拟赤杨林、黄樟林、栲树林和枫香林,Simpson指数排序为栲树林>枫香林>拟赤杨林>苦槠林>黄樟林>米槠林。结合主要树种的生物学特性将6种森林类型进一步归并为栲类林、拟赤杨林及其他（黄樟林、枫香林）等3种类型。其中,黄樟、枫香林的多样性最高,栲类林次之,拟赤杨林的最小。根据在演替过程中多样性有先增加后降低的变化趋势,将研究区的阔叶次生林划分为3个演替阶段,拟赤杨林为演替的较早期,枫香、黄樟林为中期,栲类林为演替的后期阶段。     

黄土区不同密度侧柏人工林树冠二维特征的差异

以陕西省永寿县马莲滩林场22年生侧柏人工林为研究对象,比较分析了林分密度具有明显差异的2组侧柏人工林的树冠二维特征,以期为黄土高原地区不同密度侧柏人工林的合理修枝抚育提供理论依据。结果表明:1) 平均冠幅和平均活枝下高均以密度较小林分（2 080～2 120株·hm^-2）大于密度较大林分（3 560～3 760株·hm^-2）,而平均冠长和平均冠长率均以密度较大林分较大;2) 不同密度的侧柏人工林中,相同径阶和相同树高组林木的活枝下高、冠长和冠长率均具有极显著差异,而冠幅只在3 m树高组具有显著差异。表明林分密度对林木冠幅、活枝下高、冠长和冠长率均具有显著影响。因此,对于不同密度的侧柏人工林应采取不同的修枝强度进行人工抚育。     

基于包络线法的不同树种叶片高光谱特征分析

高光谱遥感的出现使树种的精细识别成为可能,而高光谱数据具有波段多、数据量大、冗余度大等特点,利用高光谱遥感技术进行树种鉴别时,光谱特征的选择及提取是个非常重要的过程。选择了樟树Cinnamomum camphora,麻栎Quercus acutissima,马尾松Pinus massoniana和毛竹Phyllostachys pubescens 4个树种,利用包络线去除法对ASD高光谱仪实测的原始光谱数据处理,比较原始光谱和包络线去除曲线图,选择差异较大的波段用于识别不同树种,用欧氏距离法检验所选择的波段识别不同树种的效果。结果证明,利用波段较窄的高光谱数据能够挖掘出不同树种的光谱差异,实现不同树种的鉴别;包络线去除法能够有效解决高光谱数据冗余的问题,对4个树种叶片的高光谱进行波段选择,能够将有效波段减少到8个,为484 ~ 493,670 ~ 679,971 ~ 980,1 162 ~ 1 171,1 435 ~ 1 444,1 773 ~ 1 782,1 918 ~ 1 927和2455 ~ 2464 nm,并得到较理想的树种鉴别效果。图5表2参11     

西鄂尔多斯保护区沙冬青高光谱特征分析

沙冬青是亚洲荒漠唯一的常绿阔叶灌木,由于分布范围狭小、人为调查困难、资源分布不清,加上人类活动的破坏,其数量正在不断减少。快速、准确识别其生长状况、种群动态对进一步研究沙冬青种群分布及生长监测具有重要意义。采用便携式地物光谱仪测定不同龄级沙冬青反射光谱,利用马氏距离法对其原始光谱、一二阶微分谱特征差异波段选取分析;将冠层原始及其微分光谱与叶片叶绿素含量进行分析。通过其相关性的大小理解沙冬青的生长状况与叶绿素含量间的关系。结果表明:1)不同龄级沙冬青原始光谱曲线趋势较接近,符合植被光谱特征的规律性,幼龄沙冬青反射率差异较明显;不同龄级微分光谱曲线基本一致,幼龄峰值起伏变化显著,极大峰值位于719 nm处,主要受幼龄沙冬青长势的影响;2)通过分析得出马氏距离法对不同龄级沙冬青光谱差异显著波段的选择具有显著性,且所选择波段均为光谱特征波段;3)冠层光谱与叶绿素相关性分析得出不同龄级与叶绿素的敏感波长均为<740 nm的可见光波长范围内,说明可见光波段属于沙冬青叶绿素光谱反应的敏感波;与原始光谱相比,经过导数处理的微分光谱与叶片叶绿素的相关性更高,且相关性大的波段数明显增加。     

树冠遮蔽对侧柏生长和叶绿素荧光的影响

以10年生侧柏-山毛桃混植林为研究对象,侧柏纯林为对照（L0,100% NS）,探讨保育植物山毛桃的树冠遮蔽对10年生侧柏形态指标和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:1）以山毛桃为保育植物的混植林中,侧柏的高度(H)、胸径(DBH)、冠幅(CW)均显著大于L0;混植林中,处理1（L1,85%NS）显著大于处理2（L2,70%NS）;2）混植林中侧柏的qP、Φ_PSⅡ、F_v/F_m的日均值均高于对照L0,L1的qP日均值最大,L2的Φ_PSⅡ、F_v/F_m日均值最大;而ETR和NPQ的日均值在L0条件下最大;3）qP,Φ_PSⅡ和F_v/F_m的日变化曲线均呈“V”型,而ETR和NPQ均呈倒“V”型;4）侧柏对不同光环境具有较强的适应能力,同时也说明光照不再是影响10年生侧柏生长的主导因子。     

植物抗逆剂蘸浆造林经济效益评价（Ⅳ）——投入产出分析

通过对异地试验跟踪调查,在药剂蘸浆造林成本核算、产值分析和药剂经济效益估算的基础上,利用投入产出分析方法,结合林木鼠（兔）害治理规律,对药剂蘸浆造林投入产出效益进行了研究。结果表明,用技术贡献率、投入产出比、投资收益率和投资回收期指标进行药剂蘸浆造林效益分析。产值贡献率NPA＞RPA,油松＞侧柏。经济效益贡献率,定植当年米脂和麟游县的NPA＜RPA,宝塔区的NPA＞RPA,定植3 a NPA＞RPA;油松＜侧柏。统计投入产出比侧柏＞油松,NPA＞RPA＞CK;效益投入产出CK＞RPA＞NPA,系数CK＜RPA＜NPA;定植当年油松＜侧柏,定植3 a油松＞侧柏。投资收益率NPA＞RPA,定植当年油松＞侧柏,定植3 a油松＜侧柏。药剂处理投资回收期比对照明显缩短。     

基于高光谱和数码照相技术的苹果花期光谱特征研究

 【目的】旨在探索苹果花期的光谱特征和敏感波段。【方法】以栖霞市为研究区,利用苹果花期数码照片监督分类,提取苹果花树比和花叶比指标信息,通过与同步高光谱探测数据的相关分析,研究苹果树花期光谱特性,确定其敏感的光谱波段。【结果】苹果树花期光谱特征主要表现为对蓝光和红光的吸收、对绿光的反射,和对750～1 300 nm近红外的强烈反射。其光谱特征变化与花叶比和花树比指标呈现较好的相关性,敏感波段范围为400～530 nm的蓝青光和570～700 nm的橙红光,以及中等花树比果树760～1 350 nm的近红外。【结论】该研究提出了高光谱遥感与数码照相技术相结合的有效方法,初步探明了苹果树花期的光谱特征,为苹果园地信息提取、营养诊断和苹果生产管理的实时性与信息化提供了理论依据和技术支撑。     

基于连续统去除法的枸杞叶片含水率高光谱估算

为探讨连续统去除法估算枸杞叶片含水率的潜力,以宁夏枸杞主栽品种宁杞7号为研究对象,采用自然失水法和烘干法测定枸杞叶片含水率,采用连续统去除法对原始光谱反射率进行处理,分析连续统去除光谱对含水率的响应特征,分析连续统去除光谱、吸收特征参数与叶片含水率的相关性,并建立枸杞叶片含水率估算模型.研究表明:连续统去除光谱能放大吸...     

基于连续小波变换的蒺藜植被覆盖度预测

植被覆盖度是评价土地是否荒漠化最有效的指标之一,也是植被监测的重要指标。通过高光谱估算植被覆盖度,可以为植被监测提供重要依据。以半干旱区托克托县的固沙植被蒺藜（Tribulus terrestris L.）为研究对象,分析了不同植被覆盖度光谱曲线特征的变化情况;提取两波段原始光谱植被指数并与植被覆盖度之间的相关性,选取最优波段组合;利用连续小波变换（continuous wavelet transform,CWT）对植被光谱反射率进行不同尺度分解,提取出不同分解尺度的最优波段;采用偏最小二乘法（partial least square,PLSR）和支持向量机（support vector machine,SVM）两种方法,以不同自变量建立植被覆盖度估算模型。结果表明：①原始光谱植被指数与植被覆盖度呈显著相关,相关系数均在0.55以上,最优波段组合为DI（2 260 nm,2 210 nm）、RI（1 410 nm,660 nm）、NI（1 470 nm,670 nm）、RDVI（1 770 nm,670 nm）、MSR（1 410 nm,660 nm）;②小波系数也与植被覆盖度之间有良好的相关性,原始光谱中1~10尺度对应的相关系数均在0.72以上,在波段630 nm处第6分解尺度中,相关性最大为0.788 9;一阶微分光谱提取的小波系数与植被覆盖度的最大相关性为0.806 9;二阶微分光谱中1~10尺度小波系数与植被覆盖度的相关性均在0.6以上,其中最大相关性为0.781 8;③以原始光谱植被指数与不同导数变换的CWT提取的小波系数为自变量建立的模型中,输入量为二阶微分小波系数的PLSR模型精度最高,模型最稳定,R²为0.905 9,RMSE为0.035 6,这表明经过CWT算法处理后,可以提高光谱的特征信息,为植被覆盖度的估算反演提供技术方法。