地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (8): 1735-1742.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190606
周伟1,2(), 李浩然1,*(
), 石佩琪1, 谢利娟1, 杨晗1
收稿日期:
2019-10-16
修回日期:
2020-01-16
出版日期:
2020-08-25
发布日期:
2020-10-25
作者简介:
周 伟(1984— ),女,山东泰安人,副教授,博士,主要从事生态环境遥感监测和3S技术集成研究。E-mail:基金资助:
ZHOU Wei1,2(), LI Haoran1,*(
), SHI Peiqi1, XIE Lijuan1, YANG Han1
Received:
2019-10-16
Revised:
2020-01-16
Online:
2020-08-25
Published:
2020-10-25
Contact:
LI Haoran
Supported by:
摘要:
毒草型退化草地具有群落演替特点,通过高光谱遥感技术反演毒杂草分布与退化草地群落结构能对该类退化草地进行有效监测,而光谱特征分析是毒杂草与优良牧草遥感识别的基础。本文选取了三江源区毒草型退化草地的8种典型毒杂草和4种优良牧草的地面实测高光谱数据作为研究样本,经过SG平滑、包络线去除、导数变换和光谱参量化对毒杂草种和优良牧草种的光谱特征进行了分析,并通过马氏距离法提取其特征识别波段。结果表明:① 8种典型毒杂草和4种优良牧草的 “近红外峰值”差异较大,其中鹅绒萎陵菜的“近红外峰值”达到60.07%,而最小者早熟禾仅为17.53%;② 经包络线去除处理后,植被光谱曲线中吸收谷和反射峰光谱差异更加明显,且可减少环境背景对植被光谱的影响,如沼泽草甸的鹅绒委陵菜和驴蹄草,其“绿峰幅值”分别为6.46%和6.89%,经处理后其“绿峰指数”分别为0.2866和0.3671,而在2种环境下生长的同一草种(狼毒草1和狼毒草2)的峰谷特征差异不明显;③ 基于马氏距离法提取的毒杂草与优良牧草的敏感识别波段主要分布在680~750 nm和900~1000 nm波长范围内,以醉马草与矮嵩草为例,其基于反射率的敏感识别波段为713.1~737.1 nm和934.6~965.6 nm。该研究可为利用高光谱遥感进行大面积毒杂草草种识别和植被群落生长监测提供重要科学依据,对于三江源区毒杂草的监测防治和畜牧业的可持续发展具有重要意义。
周伟, 李浩然, 石佩琪, 谢利娟, 杨晗. 三江源区毒杂草型退化草地植被光谱特征分析[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(8): 1735-1742.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190606
ZHOU Wei, LI Haoran, SHI Peiqi, XIE Lijuan, YANG Han. Spectral Characteristics of Vegetation of Poisonous Weed Degraded Grassland in the "Three-River Headwaters" Region[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(8): 1735-1742.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190606
表2
三江源区8种典型毒杂草与4种优良牧草的植被反射率光谱特征参数
草地类型 | 植被样本 | 绿峰幅值 | 红谷反射率 | 近红外峰值 |
---|---|---|---|---|
温性草原 | 矮嵩草 | 7.94 | 4.89 | 43.91 |
狼毒草1 | 4.72 | 2.63 | 29.48 | |
醉马草 | 4.16 | 3.39 | 22.60 | |
早熟禾 | 3.28 | 2.38 | 17.53 | |
高寒草原 | 针茅 | 6.35 | 5.17 | 30.91 |
狼毒草2 | 8.81 | 4.14 | 48.79 | |
高寒草甸 | 高山嵩草 | 4.52 | 2.53 | 25.03 |
大戟 | 5.08 | 4.48 | 59.63 | |
沼泽草甸 | 藏嵩草 | 2.97 | 1.41 | 40.68 |
鹅绒委陵菜 | 6.46 | 1.58 | 60.07 | |
驴蹄草 | 6.89 | 2.48 | 49.50 | |
黄帚橐吾 | 3.82 | 1.34 | 47.72 |
表3
三江源区8种典型毒杂草与4种优良牧草的 “红边”光谱特征参数
草地类型 | 植被样本 | 红边幅值 | 红边位置/nm | 红边面积 |
---|---|---|---|---|
温性草原 | 矮嵩草 | 0.2169 | 720.5 | 17.52 |
狼毒草1 | 0.5145 | 720.0 | 37.10 | |
醉马草 | 0.1644 | 723.3 | 12.87 | |
早熟禾 | 0.1333 | 721.7 | 10.50 | |
高寒草原 | 针茅 | 0.3452 | 719.3 | 27.48 |
狼毒草2 | 0.2981 | 722.8 | 21.40 | |
高寒草甸 | 高山嵩草 | 0.2002 | 720.5 | 16.06 |
大戟 | 0.6280 | 722.2 | 46.23 | |
沼泽草甸 | 藏嵩草 | 0.4182 | 730.8 | 28.20 |
鹅绒委陵菜 | 0.4839 | 719.3 | 36.45 | |
驴蹄草 | 0.5335 | 727.9 | 35.95 | |
黄帚橐吾 | 0.5559 | 720.5 | 42.30 |
表4
三江源区8种典型毒杂草与4种优良牧草的敏感识别波段
草地类型 | 识别植被 | 基于光谱反射率的敏感识别波段/nm | 基于一阶导数的敏感识别波段/nm |
---|---|---|---|
温性草原 | 狼毒草1—矮嵩草 | 695.9~718.2、988.2~1000.0 | 686.1~745.0 |
醉马草—矮嵩草 | 713.1~737.1、934.6~965.6 | 689.6~743.3 | |
早熟禾—矮嵩草 | 713.1~727.9、988.2~1000.0 | 695.3~739.9 | |
高寒草原 | 狼毒草2—针茅 | 734.8~786.5、945.7~1000.0 | 687.9~738.8 |
高寒草甸 | 大戟—高山嵩草 | 543.2~573.9、971.7~1000.0 | 689.6~739.9、924.6~932.5 |
沼泽草甸 | 鹅绒委陵菜—藏嵩草 | 706.8~753.6 | 693.0~752.9 |
驴蹄草—藏嵩草 | 702.8~749.7、879.4~890.1 | 708.5~754.7、946.2~956.7 | |
黄帚橐吾—藏嵩草 | 734.2~743.8、951.8~1000.0 | 695.3~739.9 |
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