基于高分辨率遥感数据的森林生物多样性监测

With wide distribution especially in mountainous areas, forest ecosystem has the most abundant biodiversity in terrestrial ecosystems. The field survey is efficient for forest biodiversity monitoring, but it is hard to carry out continuously in large area. Remote sensing data with high spatial, spectrum, vertical and temporal resolution provide the capability to monitor forest biodiversity in large area. With the multi-scale field survey of forest biodiversity, this subject develops methods to calculate forest species and structure diversity indices base on remote sensing data, which include Lidar and hyperspectral data acquired from airborne and tower crane platforms. Then explore the relationship between remote sensing estimated biodiversity indices and forest productivity. We plan to take the Gutian Mountain national nature reserve in Zhejiang province as intensive study site to develop algorithms. Then these developed algorithms will be verified in the nearby Lingnan nature reserve in Anhui province. This study will support the algorithm development of forest biodiversity assessment using remote sensing data, and provide technical support for forest biodiversity monitoring using remote sensing in large area.

森林生态系统是生物多样性最丰富的陆地生态系统，分布范围广泛且多在地形复杂地区。样地调查是森林生物多样性监测的有效手段，但其很难客观全面地对较大范围森林生物多样性进行监测。高分辨率（空间、光谱、垂直、时间）的遥感数据为解决这一难题提供了契机。本课题拟从森林生物多样性多尺度地面调查出发，利用塔吊和机载平台获取的激光雷达和高光谱等高分辨率遥感数据反演森林树种多样性和结构多样性等监测指标，发展基于遥感数据森林多样性监测指标的计算方法，并验证生物多样性与生产力的关系。拟选取浙江古田山国家级自然保护区为项目核心研究区，并将发展的算法在邻近的安徽省岭南省级自然保护区进行验证。本研究为森林生物多样性指标的遥感获取提供算法支持，为更大范围的森林生物多样性遥感监测提供参考。

森林生态系统是生物多样性最丰富的陆地生态系统，分布范围广泛且多在地形复杂地区。样地调查是森林生物多样性监测的有效手段，但其很难客观全面地对较大范围森林生物多样性进行监测。高分辨率（空间、光谱、垂直、时间）的遥感数据为解决这一难题提供了契机。本课题选取浙江古田山国家级自然保护区为核心研究试验区。（1）首先，通过地面样地调查、机载高分辨率遥感数据采集（激光雷达、高光谱、CCD影像）以及国产GF-2卫星影像的收集建立了综合地面测量和多尺度遥感平台的森林生物多样性观测数据集。（2）在此数据基础上，发展了复杂地表Lidar地形和植被回波信号的提取，从而计算机载LiDAR点云数据的森林垂直结构参数以及森林地上生物量。（3）通过计算样地尺度的森林物种多样性指标，结合机载和星载平台获取的激光雷达和高光谱等高分辨率数据提取遥感特征因子，从不同尺度遥感数据的光谱、纹理以及空间信息出发，发展出一套多尺度森林物种多样性建模与反演的算法流程。（4）最后验证和分析出多尺度森林物种多样性空间分布与森林生产力（森林地上生物量）及环境因子的关系。(5)生物因子对森林生产力的影响远大于环境因子影响，其中群落结构对森林生产力的影响远大于生物多样性、地形和土壤因子影响。本研究为高分辨率遥感的森林生物多样性指标建模和制图提供了算法支持和解决方案，已经应用于古田山自然保护区、岭南自然保护区等亚热带林区，具有更大区域开展森林生物多样性遥感监测的应用潜力。