遥感测量生物多样性的新技术分析

遥感测量生物多样性的新技术分析


发布日期: 2023-02-24 更新日期: 2023-02-24 编辑:xuzhiping 浏览次数: 785

标签:

摘要: 我们的星球不仅面临着快速的气候变化,栖息地和生物多样性的丧失也通常与这种变化有关。而科学家的局限性在于,监测生物多样性并不总是直截了当的,特别是由于许多地区都很偏远,或者如果不访问到特定的地点,对生物多样性的影响和变化可能会更加微妙和难以区分。然而现在,利用卫...

我们的星球不仅面临着快速的气候变化,栖息地和生物多样性的丧失也通常与这种变化有关。而科学家的局限性在于,监测生物多样性并不总是直截了当的,特别是由于许多地区都很偏远,或者如果不访问到特定的地点,对生物多样性的影响和变化可能会更加微妙和难以区分。然而现在,利用卫星图像的新技术不仅有助于简化植物生物多样性的观察性,同时还可用于规划未来的保护工作。

利用成像光谱绘制生物多样性变化图

在最近的《自然通讯》期刊中,科学家们证明,成像光谱与国家生态观测站网络 (NEON)收集的植被数据一起表明,景观级植物生物多样性,称为直接从光谱图像计算的光谱 β 多样性,能够捕获所有主要生物群落中植物物种的变化和多样性,有关如何使用高光谱图像的光谱学来证明植物多样性和变化的更多信息,请参阅(https://www.nature.com/articles/s41467-022-30369-6)。

利用遥感测量生物多样性的新技术分析

结果表明,高冠层密度与图像上的大植物像素大小相关。新的传感器,包括来自 NASA 的表面生物学、地质学任务和欧洲航天局 (ESA) 的哥白尼环境高光谱 (CHIME)计划(详情参阅 https://www.eoportal.org/satellite-missions/chime-copernicus),将很快提供新的高光谱数据,其中包含数百个光谱波段,30 x 30 m 像素分辨率和次月时间刻度。

该计划是优先使用新的高光谱数据量化植被分布,这些数据应该能够捕获各种植被类型及其健康和生长阶段。事实上,有关图像规格的数据已经发布,。

最近,意大利航天局的 Precursore Iperspettrale della Misone Applicativa (PRISMA)(详情参阅 https://www.usgs.gov/publications/system-characterization-report-precursore-iperspettrale-della-missione-applicativa) 计划也发布了信息和数据,以协助生物多样性管理。越来越多的国家正在释放植被多样性面临的威胁,并正在寻找新的空间平台来监测植物群落的不利变化,意大利生物多样性计划和卫星信息可在此处找到(https://prismauserregistration.asi.it/)。

对于这些任务和数据,成像光谱学将是用于监测植被生物多样性的最重要的一套方法,它需要将高光谱数据的光谱特征转化为植物的特定物种和潜在生命阶段。研究人员一直在越来越多地校准和改进技术,以便通过图像数据改进和更好地理解冠层异质性的系统发育、功能和结构方面。

绘制生物多样性的空间变化图

如何在不同的生物群落中捕获植物物种和多样性的变化,是一个需要进一步研究的新任务,它不仅包括了解存在的植物类型,同时了解其数量和密度。

研究证明,利用来自国家生态观测站网络 (NEON) 的植被清单,现在似乎在更好地捕捉这种多样性方面取得了进展。

绘制生物多样性的空间变化图

群落中植物物种组成的空间变化称为 β 多样性;研究人员利用来自 NEON 的校准数据更好地匹配来自高光谱数据的光谱特征,以表明可以获得一系列植物多样性信息。研究人员能够证明,在 30 个 NEON 站点中的 23 个站点中,植物库存总变化的平均 47% 可以通过图像光谱来解释。

对于 alpha 多样性,或为定义大小的植被地块确定的物种计数,结果表明,具有封闭冠层或叶面积指数 (LAI) 大于 1 的地点,相对于具有开放植被。在高 LAI 环境中,光谱数据可以展示捕获数字植物多样性的能力。然而,更开阔地区的小型植物更难捕捉。尽管如此,β 多样性或植物物种组成似乎在不同的生物群落(包括森林、灌木和草地环境)中得到了更好的捕捉。

随着时间的推移追踪生物多样性

保护的一个潜在应用是通过随时间跟踪 β 多样性,可以利用高光谱图像来提供生态系统变化的早期预警系统。换言之,该研究表明,即将上线的新图像也可能有助于捕捉对植物多样性造成的威胁。

随着时间的推移追踪生物多样性

尽管这项工作主要是在美国完成的,但大多数生物群落都可以用于该分析,这表明可以在全球范围内应用。尽管如此,鉴于图像捕获的 alpha 多样性存在局限性,研究人员建议使用各种不同的监测平台(包括航拍图像)来捕获生物多样性变化并展示特定地点的更多细节。

由于各种原因,包括影响各种生物群落组成的气候变化,植物多样性将越来越多地受到威胁。我们应对和缓解变化的能力将需要及时的卫星数据以及能够最好地捕捉不同生态环境中植物多样性的方法。新卫星的上线和捕获不同植物光谱信号的技术表明,我们应该能够在不久的将来更好地评估植物多样性变化的影响。

相关推荐

关注公众号
获取免费资源

随机推荐


Copyright © Since 2014. 开源地理空间基金会中文分会 吉ICP备05002032号

Powered by TorCMS

OSGeo 中国中心 邮件列表

问题讨论 : 要订阅或者退订列表,请点击 订阅

发言 : 请写信给: osgeo-china@lists.osgeo.org