青藏高原多年冻土区高分辨率植被类型空间分布模拟方法研究

Accurate simulation of the vegetation types distribution in the permafrost zone of Qinghai-Tibetan Plateau (QTP) and deeply understanding of the mechanism for alpine vegetation growth and change are the key to research the hydrothermal shifts in the soil of alpine ecosystem. However, there are rare maps of vegetation types in this alpine region. Unfortunately, even some published classification results are not applicable to present study because they were not Qinghai-Tibetan Plateau localization or their spatial resolutions were too low. The aim of this project is to explore an excellent mapping method of alpine vegetation types in QTP permafrost zone, and then spread it with open access. There are five alpine vegetation types in this mapping method, including alpine shrub, alpine swamp meadow, alpine meadow, alpine steppe and alpine desert, which are specific vegetation types in QTP permafrost zone. This method will be applied in the Qingzang Road, Anshi Road and Qingkang Road, and the spatial resolution of inversion result will be 10 m. Observation field data, aerial photos, remote sensing imagines and classification tools of artificial intelligence will be used. The growth dynamics and stability of different alpine vegetation types will be analyzed. Furthermore, the controlling mechanism of vegetation growth will be studied by the intrinsic parameters of soil and the extrinsic factors of environment. This project will provide background information for whether there are intensification or mitigation effects from the alpine vegetation growth and change to the thermal melting process, and also provide an important reference for route selection planning of major projects and eco-environmental protection researches in QTP permafrost zone.

高原冻土区植被类型的有效模拟及其植物生长变化的影响机制探讨是研究高寒生态系统中土壤水、热变化的关键。但是，目前相关的植被制图研究稀少，同时存在植被类型分类未“青藏高原化”、成图空间分辨率低的缺点。本项目的核心拟发掘一种适宜推广的高原冻土区高分植被制图方法，以高原冻土区特有高寒植被类型（包括高寒灌丛、高寒沼泽草甸、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠）为研究对象，在青藏线、安狮公路和青康线展开观测，利用现有观测场监测资料，结合已有和项目必需新采集的航拍“样方”数据，借助多源遥感数据和智能分类手段，预期完成空间分辨率为10m的植被类型图。然后分析其植物生长动态及稳定性，定量挖掘土壤内在因素和环境外在条件对其生长的控制机制。本项目将为高寒植被生长变化对热融过程的加剧或减缓作用研究提供本底资料，也为多年冻土区重大工程建设的选线规划和生态环境保护研究提供重要的参考依据。

植被对冰冻圈要素具有重要的保育功能，同时高寒植物也是青藏高原多年冻土区生物多样性和碳循环研究的热点。而青藏高原的多年冻土区植被类型精细化、多种类研究是准确评估高原冻土区植被生长发展规律及其对气候变化的响应机制和反馈效应的关键。目前受传统研究方法的限制，大范围、高分辨率、多种类的高原冻土区植被类型分布现状模拟结果还相对欠缺，成为制约多种类高寒植被生态系统对气候变化响应和反馈机制研究的掣肘。在目前植被类型空间制图研究中，遥感影像的空间分辨率仍然是一大阻碍，不能使用常规目视解译方法对高原多种植被类型进行精准判读。同时，常规地面样方框调查费时费力，在整个高原冻土区大范围展开存在一定困难。本项目在青藏高原多年冻土区的关键道路及其周边支线展开，在自主开发无人机操作和分析软件的支撑下，采集了大量光学相机照片和航拍相片作为基础。首先，对研究区内常见高寒草地植物进行鉴定识别并整理成专著，期望为以后的非植物分类学专业的学者和相关工作人员提供从不同拍摄模式上“识花认草”的多角度工具书。然后，提出了可推广适宜于青藏高原多年冻土区高分植被类型空间分布反演方法。同时，对不同高寒草地类型地表形变特征进行了分析。此外，针对青藏高原多年冻土区高寒草地在植被盖度、物种多样性及未来气候变化下的分布预测也进行了研究。在使用无人机航拍相片和多源遥感影像进行处理、分析时，还进行了高原植被遥感处理分析系统数字化软件研究。研究成果可为后续高原冻土区多种类高寒植被类型精细化研究提供理论基础和技术方法，也可为高寒植被生态系统可持续发展的政府决策提供数据支撑。