论文部分内容阅读
受人类活动和气候变化影响,我国海岸带盐沼植被面临着严重威胁,其面积、分布以及相应的生态服务功能处于快速变化中。如何快速准确地对海岸带盐沼植被进行精准遥感监测,对维护海岸带盐沼植被资源总量、盐沼生态系统的结构与功能,保持海岸带盐沼湿地资源可持续利用、促进区域社会经济持续健康发展具有重要理论意义与实践指导价值。利用植被指数进行植被遥感提取是陆地生态系统常用的方法。在海岸带特别是潮间带区域,盐沼植被受潮水周期性淹没影响,其下垫面复杂变化。现有常规的多种植被指数不能很好提取潮滩盐沼植被信息,特别是不能有效识别提取潮间带低盖度(<30%)的盐沼植被。本项研究以崇明东滩鸟类国家级自然保护区为主要研究区域,考虑潮汐作用对海岸带盐沼植被下垫面的影响,通过野外光谱测量,对研究区典型盐沼植被芦苇(Phragmites australis)、海三棱薦草(Scirpus mariqueter)、互花米草(Spartina alterniflora)在不同盖度以及不同土壤下垫面条件下的盐沼植被反射光谱进行分析,结合植被指数原理,提出一种基于下垫面湿度调节的海岸带盐沼植被指数(Coastal Salt Mashes Vegetation Index,CSMVI)。通过修正湿度和水体影响,有效消除因潮汐过程导致下垫面湿度和水位变化的盐沼植被遥感提取低估的问题。对该指数提取盐沼植被的精度进行了验证,评价了该指数在美国Landsat-8 OLI影像,中国高分一号WFV影像以及法国SPOT-7 NAOMI影像上的适用性。研究结果表明:(1)海岸带盐沼植被的光谱差异主要是植被类型、植被盖度和下垫面共同影响的。典型盐沼植被海三棱薦草、芦苇和互花米草在533~560nm、683~751 nm波长范围内光谱差异显著。在波长350~730nm范围内,海三棱薦草、芦苇、互花米草光谱反射率随盖度增大而减小。到730 nm后的近红外波段,三种植被反射率随盖度增大而增大。在波长350~950nm范围内,植被光谱反射率随潮位升高而增大;在潮位继续升高将植株逐渐淹没后,光谱反射率急剧下降。(2)根据遥感影像光谱和实测野外光谱数据分析表明,湿度及水体对盐沼植被光谱响应差异主要表现在可见光蓝波段、绿波段、红波段和近红外波段。根据该特点,本文提出一种新的植被指数CSMVI,该指数主要是对常规植被指数和湿度指数分析,将抗大气植被指数(ARVI)与归一化水体指数(NDWI)做乘法运算,削弱下垫面湿度及水体带来的影响。通过实地验证得到CSMVI的精度为84.44%,高于归一化植被指数(NDVI)、ARVI和转换型植被指数(TVI)的精度。(3)CSMVI在高分一号WFV(空间分辨率16m)和SPOT-7NAOMI(空间分辨率6m)遥感影像应用结果表明,在长江口和杭州湾区域,CSMVI可适用于不同空间分辨率的遥感影像和不同海岸带区域的盐沼植被提取,采用空间分辨率高的影像所提取的盐沼植被精度更高。(4)本研究仅对下垫面湿度及水体影响进行了调节,对于土壤粒径、土壤盐度、盐沼植被类型等因素并没有考虑在内,在今后的研究中将对下垫面影响因子及盐沼植被分类做进一步研究。另外,对于混合像元问题,将对更高空间分辨率的遥感影像进行应用研究。