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高光譜-LiDAR應(yīng)用于Natura2000自然保護(hù)區(qū)棲息地監(jiān)測(cè)
發(fā)布時(shí)間： 2022-06-09 點(diǎn)擊次數(shù)： 2271次Natura 2000自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)是歐盟成員國(guó)共同制定的自然與生物多樣性保護(hù)行動(dòng)綱領(lǐng)，旨在保護(hù)野生動(dòng)植物物種及其棲息地，其中河谷草地是最重要的自然棲息地保護(hù)類(lèi)型，也是受到人類(lèi)開(kāi)發(fā)、氣候變化等威脅最嚴(yán)重的棲息地類(lèi)型。根據(jù)歐盟綱領(lǐng)要求，成員國(guó)每6年必須給出Natura 2000保護(hù)地監(jiān)測(cè)報(bào)告，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)調(diào)查花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，也往往只能進(jìn)行局部的以點(diǎn)代面式的信息，而且有些難以到達(dá)的地區(qū)會(huì)成為監(jiān)測(cè)空白。隨著高光譜成像技術(shù)、LiDAR激光掃描技術(shù)的發(fā)展，及航空遙感、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展，高時(shí)空分辨率高光譜信息及LiDAR微地形地貌信息融合棲息地景觀生態(tài)監(jiān)測(cè)成為可能。
波蘭華沙大學(xué)等研究人員采用高光譜-LiDAR航空遙感技術(shù)對(duì)Natura 2000波蘭河谷保護(hù)區(qū)半自然草地進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究。研究選取了BN、BG1、BG2三個(gè)具有高度多樣化河流微地貌特征的區(qū)域。高光譜成像獲取植物的光譜數(shù)據(jù)并描述不同的植被特征和狀態(tài)(如:植被脅迫、葉綠素/氮濃度、水分含量、覆蓋度等)，而激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可以將具有相似光譜特征的非棲息地的植被區(qū)域和天然草地區(qū)域區(qū)分開(kāi)。研究人員采用遞歸特征消除(RFE)與隨機(jī)森林(RF)分類(lèi)相結(jié)合的方法，以評(píng)估其在提取高光譜和激光雷達(dá)的主要特征參數(shù)方面的潛力，將RFE-RF應(yīng)用于多次采集的高光譜-LiDAR數(shù)據(jù)中，使用在三個(gè)研究區(qū)域中選擇的24個(gè)*特征進(jìn)行分類(lèi)，即可代表與所研究的棲息地和風(fēng)景地貌的高度多樣化密切相關(guān)的特征，可獲得相當(dāng)高的分類(lèi)結(jié)果(K約為0.7-0.77，棲息地的F1準(zhǔn)確度約為0.8- 0.85），實(shí)現(xiàn)了對(duì)高維數(shù)據(jù)集高效的分析處理和分類(lèi)。
研究人員還在春末、夏季和初秋，使用機(jī)載高光譜成像和激光雷達(dá)采集數(shù)據(jù)，對(duì)位于波蘭南部西里西亞高地Natura 2000保護(hù)地的非森林植物群落兩種本土擴(kuò)張草Calamagrostis epigejos和Molinia caerulea在不同生長(zhǎng)階段的分布情況，進(jìn)行了研究分析，結(jié)果表明，從光譜特征中可以更好地識(shí)別與其他物種共存的C. epigejos，說(shuō)明該物種在干旱和潮濕生境中均有分布。對(duì)M. caerulea沒(méi)有觀察到這一特點(diǎn)，這證實(shí)了它對(duì)潮濕地區(qū)的偏好。該數(shù)據(jù)集結(jié)果顯示這兩個(gè)物種的最佳識(shí)別期如下，M. caerulea的最高中值Kappa在8月為0.85(F1=0.89)，而C. epigejos在9月為0.65(F1=0.73)（研究結(jié)果參見(jiàn)上右圖）。
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