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《第九届全国河口海岸学术研讨会论文(摘要)集》2006年
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大型沉水植物的光谱特征识别

袁琳  张利权  
【摘要】:沉水植物是水生生态系统中的重要组成部分之一。由于受到水深、透明度、悬浮物浓度等水域环境的限制,需要有一种合适的技术对水生植物,尤其是沉水植物的分布与生长状况进行大尺度、快速、动态和综合监测。遥感技术具有独特的宏观、快速、动态、综合的优势, 同时也具有实时性、大面积监测等特点,已广泛应用于资源与环境动态监测。本项研究使用便携式地物光谱仪测定大型沉水植物的光谱特征,其主要目的是识别大型沉水植物的光谱特征,为高光谱遥感影像的判读和解译分类以及沉水植物分布的时空变化监测提供技术支撑。研究样点设在位于上海市苏州河南岸的人工湿地示范区“梦清园”的中湖(占地625m2) 和下湖(占地1000m2)。2005年6月,在天空晴朗的情况下使用FieidSpecTM Pro JR便携式地物光谱仪对生长菹草、伊乐藻、眼子菜和苦草4种沉水植物的样方进行光谱测定,同时也测定每个样方中各类沉水植物的盖度、密度、冠层平均高度和水下光照强度。使用ENVI 软件对光谱数据进行连续统去除,分离出光谱曲线的吸收波段中心,然后对反射光谱进行一阶导数分析,并从中找出能够准确区分不同种类沉水植物的特殊波长范围。研究结果表明: 1)沉水植物的光谱反射曲线表现出一定的植被光谱特征,不同种类沉水植物的光谱特征各异,植株冠层结构是形成差异的主要因素。菹草和伊乐藻的冠层在水平方向具有较多的分支,因此其光谱反射率较高,而苦草和眼子菜的叶片细长且垂直于水面,其光谱反射率也较低。另一方面,由于冠层结构不同,植株上附着的藻类和悬浮物等的数量不同,也会影响其其光谱反射率。 2)经连续统去除分析,发现不同种类沉水植物冠层在进行光合作用时,对光吸收的主要波段在680 nm附近,其中菹草在680 mm处对光的吸收最高,苦草最低。可以利用该波长处的反射光谱特征来区分沉水植物的种类。 3)对光谱数据进行一阶导数分析发现,不同种类沉水植物的光谱反射率差异主要集中在绿光波段(500-560nm)、红光波段(650-675nm)和近红外波段。其中,菹草在“绿边”和“红边”的斜率峰值为最高,苦草最低:而菹草在659 nm(红光波段)的斜率谷值为最低, 苦草最高。 4)不同种类沉水植物的反射光谱具有其独特的特征,这些特征可以为高光谱遥感影像的影像判读和解译分类以及沉水植物分布时空变化与生长状况监测提供技术支撑,为大尺度遥感监测沉水植物的分布和动态变化提供科学依据.

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