面向土壤侵蚀评价的结构性植被盖度遥感模型研究

植被覆盖度是土壤侵蚀评价的重要植被指标。在区域尺度，植被覆盖度主要利用遥感植被指数（如NDVI）来提取。深入的研究表明：单一的覆盖度指标无法反映群落结构对植被防蚀功效的内在影响，NDVI 等绿度指数难以提取对植被防蚀发挥主导作用的枯枝落叶层信息。本研究拟综合运用野外试验观测和数字图像分析方法，通过对植被绿色覆盖层（乔灌草层）和衰败覆盖层（枯枝落叶层）遥感机理的深入分析，提出结构性植被盖度遥感指标体系，建立基于多光谱和高光谱影像的绿度指数和黄度指数提取方法；通过对样地群落结构性盖度与遥感指数内在关系的定量研究，构建结构性盖度遥感模型并完成模型的精度验证和合理性分析；通过典型流域的土壤侵蚀评价，分析结构性盖度遥感模型的适用性；基于结构性盖度的区域分异规律，探索其与土壤侵蚀分布的内在关系。本研究对于深化认识植被与土壤侵蚀的关系、完善土壤侵蚀定量评价方法体系、科学指导黄土高原生态建设具有重要意义。

植被覆盖度为防止土壤侵蚀提供了关键的保护作用，目前对于区域土壤侵蚀植被因子指标的选取存在重视投影覆盖度、忽略衰败覆盖层防蚀作用等问题。本项目将径流小区观测、群落盖度实测与绿度指数、黄度指数的定量分析相结合，开展结构性植被盖度遥感模型的理论、方法与应用研究。主要研究内容如下：综合分析绿色覆盖层和衰败覆盖层的光谱特征，研究基于多光谱/高光谱影像的绿度指数和黄度指数提取方法；通过样地群落结构性盖度与遥感指数的内在关系研究，构建结构性盖度遥感模型并进行精度验证；基于典型流域的土壤侵蚀定量评价，分析结构性盖度遥感模型的合理性和适用性。项目取得的主要成果如下： .1）分析了乔、灌、草层光谱的异同性，利用光谱特征参量进一步研究了土壤背景对冠层光谱的影响规律；明确了枯落层与土壤光谱的差异性以及枯落层-土壤混合场景的光谱变化规律，基于实测光谱数据研究了多光谱/高光谱黄度指数探测枯落层信息的有效性。.2）提出了结构性植被盖度遥感指标体系，基于Landsat TM/OLI多光谱影像和ASTER高光谱影像提取了黄土高原不同植被带的绿度指数和黄度指数，通过与样点实测乔灌草层盖度、枯落层盖度的拟合精度分析，筛选不同植被带的最优绿度指数和黄度指数。.3）利用实测盖度计算群落尺度的结构性盖度，定量分析群落结构性盖度与最优绿度指数、黄度指数的拟合关系，构建了黄土高原区不同植被带的结构性盖度遥感模型，并利用实测样点对模型构建精度进行了验证。.4）通过结构性盖度与NDVI反演盖度的比较研究，分析了结构性盖度遥感模型的合理性。以结构性盖度和NDVI盖度分别作为植被因子指标进行延河流域的土壤侵蚀定量评价；采用甘谷驿把口站的泥沙观测数据作为验证数据，评价了结构性盖度遥感模型在区域土壤侵蚀评价中的适用性。.以上研究成果是对土壤侵蚀植被因子遥感定量分析新途径的有益探索，对于丰富遥感地学分析的理论与方法，为区域土壤侵蚀监测与评价提供植被因子参数，对黄土高原的生态建设服务具有重要意义。