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高光谱遥感在生态环境监测上的应用

发布时间:2022-10-18      点击次数:36
  生态环境对人类的生存和发展至关重要,然而在人类开发和改造自然环境的过程中,常会由于存在忽略或考虑不周到的环节,对生态环境造成破坏。因此,监测人类活动对生态环境的影响,推论环境变化的趋势,指出环境问题,并依此来指导生态环境治理工作、推动和改善生态环境,是遥感监测的重要任务。高光谱遥感技术是光学遥感下的一个重要分支,是一种新兴的遥感监测技术。它集合了精密光学设计、自动控制、微弱信号检测、数据遥传与信息处理、地理信息提取等技术,通过大量窄且连续的光谱通道,对地物持续遥感成像,从而收集所要观测的信息。
 
  通过高光谱遥感,我们能够同时获取观测目标的图像和光谱,实现目标空间特征与光谱特征的同步探测。其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级,能够更为精确地区分不同地物之间的细微差别。高光谱遥感相较于常规遥感技术,有着显著优势,其目前在植被覆盖率及生长状况、土壤有机质分析、土壤酸碱度检测、水体分布及河流、湖泊的水质监测等领域均有着广泛的应用。
 
  1、高光谱遥感在植被与农田生态监测上的应用
 
  通过分析高光谱数据特征谱线,能够准确评估植被和农田的生态情况。比如:(1)检测植物的胁迫效应;(2)测量植物叶绿素含量;(3)确定植被覆盖率;(4)提取氮和木质素等生物化学变量;(5)检测作物或土壤的水分变化;(6)感应叶片色素浓度的变化;(7)监测农作物的生物物理特性和估算产量特征等此外,植被的光谱特性在很大程度上取决于其生物理化特性,如叶面积指数(lad)、生物体的含水量、色素(如叶绿素)含量等。在对植被的生化指数评估方面,高光谱方法优势明显。
 
  2、高光谱遥感在沙漠生态监测上的应用
 
  荒漠化指通过自然因素或人为活动影响,造成的土壤沙化,其目前已成为世界性环境难题。我国国土中有27%属于荒漠化土地,解决荒漠化问题不仅能够保护我们的绿水青山,更能够带动环境经济发展。
 
  结合沙化地区土壤的实际情况,提出一种基于高光谱遥感数据的数据预处理方法,建立了具有较好适用性的地物光谱重建模型。
 
  3、高光谱遥感在盐碱地生态监测上的应用
 
  土壤盐碱化,是当今世界范围内土地退化的主要形式之一,与此同时,盐碱地也是重要的潜在土地资源。对盐碱地的治理修复和对缓解土地资源紧张具有一定的价值,因此对土壤盐分的检测和评估对盐碱地治理至关重要。
 
  盐碱地中常见重金属元素的特征波段以及与重金属元素相关的土壤组分,利用高光谱遥感技术并采用经典模型的方式定量反演测量土壤重金属含量。
 
  对银川市北部盐碱地进行高光谱测量分析,通过建立神经网络模型,实现了对土壤盐分含量的定量反演。
 
  4、高光谱遥感在矿山环境生态监测上的应用
 
  我国是矿产资源生产和消费大国,矿产资源产量及消费量。但是,矿产资源的开采必然会对矿山周围的生态环境造成破坏,进而引发一系列环境问题。我们可以通过高光谱遥感来实现对矿山环境的动态监测,从而指导矿山环境治理工作。
 
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