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高光谱成像在保护生物多样性中的应用

发布时间:2023-09-14
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2019 年一份令人震惊的评估全球生物多样性状况的报告强调了一个令人震惊的现实,即大约 100 万个物种面临灭绝的威胁。这些发现以及其他研究迫使政策制定者采取行动,实施旨在保护和振兴生态系统以支持生物多样性的国家计划。

高光谱成像在保护生物多样性中的应用


2019 年一份令人震惊的评估全球生物多样性状况的报告强调了一个令人震惊的现实,即大约 100 万个物种面临灭绝的威胁。这些发现以及其他研究迫使政策制定者采取行动,实施旨在保护和振兴生态系统以支持生物多样性的国家计划。


此类计划强调将生物多样性监测纳入依赖环境的各个部门。在这方面,遥感技术成为一种宝贵的资源,特别是高光谱成像,它能够有效监测大面积区域并确保环境评估和管理的透明度。


了解生物多样性


植物生物多样性在塑造生态系统的整体丰富性和复杂性、支持不同生物体的相互联系和促进生态系统稳定性方面发挥着至关重要的作用。为了更好地了解和保护生物多样性,绘制植物多样性图至关重要。

植物多样性绘图涉及系统收集和分析有关各种生态系统中植物物种的分布、丰度和组成的数据。这些宝贵的数据可以让我们了解生态系统的健康状况和复原力,帮助识别具有高保护价值的区域并支持保护工作。然而,植物生物多样性绘图的传统方法是劳动密集型且耗时的,导致数据差距和偏差。输入一个改变规则的解决方案:高光谱成像。


高光谱成像科技的力量


高光谱成像为生物多样性监测和土地覆盖分析提供了令人兴奋的可能性。多光谱成像可生成可靠的栖息地地图,以极高的精度识别广泛的土地覆盖类别。然而,在物种层面进行区分时,高光谱成像却抢尽了风头。

高光谱成像使我们能够更深入地研究特定土地覆盖的细节。通过分析目标场景中反射光和吸收光的光谱特征,高光谱数据可以确定植被种类和土壤类型。

多项研究强调了高光谱成像与多光谱成像相比在提取植被信息和区分植物物种方面的优越性1, 2。这是因为高光谱图像包含数百个光谱带,而多光谱图像包含数十个光谱带。低光谱分辨率通常不足以准确区分目标区域上的植被物种。此外,高光谱图像提供了有关植物特性的宝贵信息,包括叶子色素、水分含量和化学成分,为生态系统的健康提供了重要提示。

通过将高光谱成像显着整合到保护工作中,我们解锁了一个强大的工具,用于理解和保护复杂的生命网络,从理解生态系统服务到监测森林健康。


森林健康监测


森林在维持生物多样性方面发挥着至关重要的作用。高光谱传感器的高光谱分辨率可以分析树木特征、叶化学和其他结构参数。这使得能够跟踪生物多样性随时间的变化,并识别异质热带森林生态系统的多样性热点。特别是,热带森林是地球上最多样化、生态最复杂的生态系统。

高光谱数据通过识别电磁波谱的可见光和红外区域内的生化和生物物理参数(除了短波红外区域中发现的一些参数)来分析森林冠层的光谱变化。叶面积指数、叶绿素含量、株高和生物量等参数对于确定叶片生化成分的物种间差异至关重要。


保护湿地


红树林和泥炭地等湿地是生产力最高的生态系统之一,提供一系列生态系统服务,包括养分循环利用。特别是,高光谱成像用于通过评估地面条件的光谱特征来准确测量碳含量。

这些测量结果可以作为植物生物量和初级生产力的代表,从而可以估计碳封存模型。这些见解对于保护这些重要的生态系统及其提供的生态系统服务至关重要。


生物多样性净收益报告的关键作用


公共和私营部门对评估栖息地条件、破碎化和多样性的生物多样性净增益 (BNG) 报告的需求显着增长。这些报告在支持土地开发实践的持续战略中发挥着关键作用,“确保野生动物的栖息地处于比开发前更好的状态”。


在满足这些关键需求时,高光谱成像提供了对开发前后栖息地状况的重要见解。除了准确分类不同的栖息地之外,高光谱数据还揭示了有关单个物种叶子健康状况的关键信息,揭示了入侵物种的存在,并有助于计算生物量和碳封存。凭借这些全面的见解,组织可以生成准确的 BNG 报告、做出明智的决策并采取促进生物多样性保护的行动。

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