基于無人機(jī)的榆樹疏林草原植被類型劃分和覆蓋度生長季動(dòng)態(tài)估計(jì)

日期： 2018-09-29

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DOI：?10.5846/stxb201803300694

韓東，王浩舟，鄭邦友，王鋒. 基于無人機(jī)和決策樹算法的榆樹疏林草原植被類型劃分和覆蓋度生長季動(dòng)態(tài)估計(jì). 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2018， 38（18）：6655-6663

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基于無人機(jī)和決策樹算法的榆樹疏林草原植被類型劃分

和覆蓋度生長季動(dòng)態(tài)估計(jì)

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韓東¹，王浩舟^1,2，鄭邦友³，王鋒^1，*

1? 中國林業(yè)科學(xué)院荒漠化研究所，北京 ??100091

2? The Faculty of Forestry & Environmental Management,?University of New Brunswick,?Fredericton,?NB E3B 5A3,?Canada

3? CSIRO Agriculture and Food,?Queensland Biosciences Precinct 306 Carmody Road,?St Lucia,?4067,?QLD,?Australia

摘要：

植被覆蓋度是評(píng)估生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與植被生長的重要指標(biāo)，也是全球眾多陸面過程模型和生態(tài)系統(tǒng)模型中表達(dá)植被動(dòng)態(tài)的重要參數(shù)。衛(wèi)星遙感和地面測(cè)量是估算植被覆蓋度的常見方法。然而，如何精確估計(jì)榆樹疏林草原上木本、草本不同類型植被的覆蓋度仍然具有挑戰(zhàn)性。無人機(jī)飛行系統(tǒng)有效的補(bǔ)充了區(qū)域尺度低空間分辨率的衛(wèi)星遙感影像與樣地尺度實(shí)地調(diào)查之間的缺口，為精確的監(jiān)測(cè)、評(píng)估疏林草原的植被動(dòng)態(tài)提供了新途徑。利用無人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和決策樹算法構(gòu)建了一套快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)獲取景觀尺度植被類型和估算植被覆蓋度的自動(dòng)化工具，以渾善達(dá)克沙地榆樹疏林草原為對(duì)象，應(yīng)用無人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)榆樹疏林草原長期定位監(jiān)測(cè)大樣地2017年生長季植被狀況進(jìn)行7次監(jiān)測(cè)。

結(jié)果表明：

1）無人機(jī)植被監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)飛行高度100 m，獲取的樣地?cái)?shù)字正射影像空間分辨率為2.67 cm/像元，遠(yuǎn)高于高分衛(wèi)星影像，利用決策樹算法基于數(shù)字正射影像可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)劃分榆樹疏林草原木本和草本植被類型和估算植被覆蓋度；

2）生長季內(nèi)榆樹疏林草原木本植被覆蓋度為（19±2）%，草本植被覆蓋度為（50±8）%，植被總覆蓋度為（69±9）%，相對(duì)于木本植被，草本植被生長季內(nèi)蓋度變幅較大；

3）在整個(gè)生長季中，木本植被和草本植被對(duì)植被總覆蓋度的平均貢獻(xiàn)率分別為27%和73%，草本植被對(duì)植被總蓋度的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于木本植被，榆樹疏林草原植被的蓋度主要受草本植被的影響。本研究證明無人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)是一種高效、準(zhǔn)確的植被監(jiān)測(cè)工具，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了景觀尺度植被類型的自動(dòng)劃分和不同類型植被覆蓋度快速獲取；在渾善達(dá)克沙地榆樹疏林草原地區(qū)首次獲取了木本植被和草本植被覆蓋度的生長季動(dòng)態(tài)。該平臺(tái)未來可應(yīng)用于各種類型生態(tài)系統(tǒng)植被類型劃分、監(jiān)測(cè)和評(píng)估。