植被生态遥感

5.3植被生态遥感1.植被的光谱特征2.植被指数3.植被生态遥感的应用1.植被的光谱特征健康植物的反射光谱特征：两个反射峰、五个吸收谷在地表景物中，通常只有植物在近红外波段有很高的反射率，所以在彩色红外航空像片或包含近红外波段的假彩色合成遥感图像上可以很容易区分植被和其他景物。影响植物光谱的因素叶子的颜色叶子的组织结构叶子的含水量植物的覆盖度叶子的颜色植物叶子中含有多种色素，如叶青素、叶红素、叶黄素、叶绿素等，在可见光范围内，其反射峰值落在相应的波长范围内叶子的组织结构绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织（海绵组织）构成。叶子的组织结构及光谱特征叶绿素对紫外线和紫色光的吸收率极高，对蓝色光和红色光也强烈吸收，以进行光合作用。对绿色光部分则部分吸收，部分反射，所以叶子呈绿色，并形成在0.55µm,附近的一个小反射峰值，而在0.33µm-0.45µm及0.65µm附近有两个吸收谷。叶子的多孔薄壁细胞组织（海绵组织）对0.8µm-1.3µm的近红外光强烈地反射，形成光谱曲线上的最高峰区。其反射率可达40％，甚至高达60%，吸收率不到15％。叶子的含水量叶子在1.45µm-1.95µm和2.6-2.7µm处各有一个吸收谷，这主要由叶子的细胞液、细胞膜及吸收水分所形成。植物叶子含水量增加将使整个光谱反射率降低，反射光谱曲线的波状形态变得更为明显，特别是在近红外波段，几个吸收谷更为突出。植物的覆盖度当植被叶子的密度不大，不能形成对地面的全覆盖时，传感器收到的反射光不仅是植被本身的光谱信息，而且还包含部分下垫面的反射光，是两者的叠加。不同植物类型的区分1、不同植物由于叶子的组织结构和所含色素不同，具有不同的光谱特征。在近红外光区，草本植物的反射高于阔叶树，阔叶树高于针叶树。2、利用植物的物候期差异来区分植物。3、根据植物的生态条件区别植物类型。2.植被指数遥感图像上的植被信息，主要通过绿色植物叶子和植被冠层的光谱特性及其差异、变化而反映的，不同光谱通道所获得的植被信息可与植被的不同要素或某种特征状态有各种不同的相关性，如叶子光谱特性中，可见光谱段受叶子叶绿素含量的控制、近红外谱段受叶内细胞结构的控制、中红外谱段受叶细胞内水分含量的控制。再如，可见光中绿光波段0.52µm-0.59µm对区分植物类别敏感；红光波段0.63µm-0.69µm对植被覆盖度、植物生长状况敏感等。但是，对于复杂的植被遥感，仅用个别波段或多个单波段数据分析对比来提取植被信息是相当局限的。因而往往选用多光谱遥感数据经分析运算（加、减、乘、除等线性或非线性组合方式），产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值——即所谓的“植被指数”。它用一种简单有效的形式来实现对植物状态信息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生长活力及生物量等。在植被指数中，通常选用对绿色植物（叶绿素引起的）强吸收的可见光红波段和对绿色植物（叶内组织引起的）高反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱中的最典型的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应截然相反，故它们的多种组合对增强或揭示隐含信息将是有利的。由于植被光谱受到植被本身、土壤背景、环境条件、大气状况、仪器定标等内外因素的影响，因此植被指数往往具有明显的地域性和时效性。植被指数的种类3.植被生态遥感的应用植被生态健康状况的解译植被及其动态变化制图城市绿化调查草场资源调查林业资源调查植物生长状况的解译健康的绿色植物具有典型的光谱特征。遭受病虫害的植物其反射光谱曲线的波状特征被拉平。植被及其动态变化制图应用遥感影像进行植被分类制图，尤其是大范围的植被制图，是一种非常有效而且节约人力物力的工作。随着全球生态环境的变化，植被生态遥感从主要了解局地植被状况和类型，发展到围绕全球生态环境而进行大尺度（全球、洲际、国家）植被的动态监测及植被与气候环境的关系的研究上。城市绿化调查改善城市的生态环境，提高城市绿化水平，是城市生态建设的重要问题。三维绿化指数（绿量）草场资源调查草场上牧草的长势好坏与牧草的产量直接相关，而产草量是载畜量（单位面积草场可养牲畜的头数）的决定因素。在应用遥感技术确定草场类型，进行草场质量评价的基础上，结合地面样点光谱测量数据，找出某类植被指数与产草量的关系即可进行草场资源调查此外还可将产草量指标与实际载畜量进行比较，以确定哪些草场还有潜力，哪些草场属于超载，从而为畜牧业的发展提供科学的依据。在具体工作中还可划分出不同草场类型，不同产草量等级，分别确定合理的载畜量。林业资源调查林业部门是采用遥感技术进行资源调查最早的部门之一，在我国的各大林区都应用过遥感影像制作森林分布图、宜林地分布图等，并对林地的面积变化进行动态监测。尤其是1987-1990年之间全面开展的“三北”防护林遥感综合调查的重点科技攻关项目，对横贯我国的东北、华北和西北已建的防护林网的分布、面积、保存率和有效性进行评估。作业（四）查阅相关资料，以遥感技术在植被生态研究中的某方面应用为例，说明遥感技术在植被生态研究中的具体应用过程及价值。