Аналіз здароўя расліннасці ў гарах Цыньлін на аснове гіперспектральнай тэхналогіі дыстанцыйнага зандзіравання

З ростам патрабаванняў да аховы навакольнага асяроддзя і экалагічнай бяспекі, ахова навакольнага асяроддзя і экалагічнае будаўніцтва паступова сталі глабальным прыярытэтам. Развіццё лясной гаспадаркі мае вырашальнае значэнне ў галіне экалагічнага будаўніцтва і аховы навакольнага асяроддзя. Улічваючы значнае павелічэнне лясной плошчы ў маёй краіне, паляпшэнне якасці лясоў стала ключавым напрамкам сучаснага кіравання лясамі. Сучасныя даследаванні здароўя лясоў у маёй краіне абмежаваныя традыцыйнымі абследаваннямі дзялянак, метадам, які патрабуе шмат часу, працаёмкі і не можа эфектыўна адлюстроўваць змены ў стане здароўя лясоў. Дзякуючы развіццю спектральных тамаграфістаў і тэхналогіі гіперспектральнага дыстанцыйнага зандзіравання можна атрымаць больш падрабязную інфармацыю аб асаблівасцях зямельных участкаў. Наша кампанія выкарыстоўвае індэксы расліннасці, атрыманыя з гіперспектральных здымкаў, для ацэнкі здароўя лясоў. На падставе спектральных характарыстык лясной расліннасці мы можам стварыць сістэму індыкатараў для ацэнкі здароўя лясоў на аснове індэксаў расліннасці, улічваючы тры аспекты: размеркаванне расліннасці, інтэнсіўнасць фотасінтэзу і стрэс, выкліканы шкоднікамі, хваробамі і вадой.

Індэкс расліннасці (VI)

Індэксы расліннасці (ВІ) разлічваюцца шляхам аб'яднання адлюстравання наземных элементаў у двух або больш дыяпазонах даўжынь хваль. Гэтыя індэксы могуць палепшыць пэўныя характарыстыкі расліннасці. На аснове ключавых хімічных кампанентаў, якія істотна ўплываюць на спектральныя характарыстыкі расліннасці, такіх як пігменты, азот, вада і вуглярод, было распрацавана некалькі практычных індэксаў, у тым ліку зеляніна, эфектыўнасць выкарыстання святла, азот у полазе, засуха або расклад вугляроду, пігмент лісця і ўтрыманне вады ў полазе. Гэтыя індэксы расліннасці забяспечваюць просты спосаб вымярэння колькасці і стану росту зялёнай расліннасці.

Індэкс зялёнасці

У асноўным выкарыстоўваецца для ацэнкі і адлюстравання размеркавання зялёнай расліннасці і росту раслін, ён вельмі адчувальны да ўтрымання хларафіла, паверхні лісця і структуры полага — усіх неабходных рэчываў для фотасінтэзу. Разлічыўшы індэкс нармалізаванай розніцы вегетацыі (NDVI), можна ацаніць стан росту расліннасці.

Індэкс выкарыстання святла

Ён выкарыстоўваецца для вымярэння эфектыўнасці расліннасці ў выкарыстанні падаючага святла падчас фотасінтэзу. Эфектыўнасць выкарыстання святла непасрэдна звязана з хуткасцю росту расліннасці і фотасінтэтычна актыўнай радыяцыяй (fAPAR). Ацэньваючы і колькасна вызначыўшы эфектыўнасць выкарыстання святла расліннасцю з дапамогай індэкса чырвона-зялёнага суадносін (RG), можна ацаніць працэс развіцця расліннага полага. Ён таксама з'яўляецца паказчыкам прадуктыўнасці лісця і стрэсу і можа быць выкарыстаны для ацэнкі стану росту расліннасці.

Індэкс пігмента лісця

Гэтыя індэксы выкарыстоўваюцца для вымярэння пігментаў, звязаных са стрэсам, у расліннасці, у першую чаргу антоціанаў, якія ў асноўным сустракаюцца ў старэючых раслінах. Гэтыя індэксы не могуць вымяраць хларафіл. Індэкс антоціанаў I (ARI1) у індэксах пігментаў лісця паказвае, ці з'явілася гібель расліннасці. ARI1 асабліва адчувальны да антоціанаў у лісці; больш высокі ARI1 сведчыць пра больш высокае ўтрыманне антоціанаў у полазе раслін і горшае асяроддзе пражывання.

Метады ацэнкі стану лясных дрэў

Сістэма выкарыстоўвае тры індэксы расліннасці: першы — зеляніны, які паказвае размеркаванне паверхневай зялёнай расліннасці; другі — хларафіл, які паказвае ўтрыманне каратыноідаў і антоціанаў; і трэці — каэфіцыент выкарыстання святла, які паказвае хуткасць росту лесу. Гэта дазваляе ствараць прасторавую карту размеркавання агульнага стану лясоў, што дазваляе выяўляць шкоднікаў, хваробы і ўвяданне, а таксама ацэньваць высечку драўніны ў пэўным раёне.

Падпадзяленне ўваходнага малюнка ў залежнасці ад стану здароўя дрэў значна дапамагае ў ацэнцы агульнага стану дрэў на малюнку. На наступным малюнку паказана карта класіфікацыі вынікаў, створаная інструментам аналізу здароўя дрэў:

На малюнку паказана схематычная дыяграма класіфікацыі здароўя лясных дрэў.

Вынікі ацэнкі здароўя лясоў

△ Гіперспектральны здымак спадарожніка XIGUANG-002 (раён Цыньлін)

△ Вынікі аналізу стану лясоў у гарах Цыньлін

Стан здароўя лясоў ацэньваецца па ступенях, прычым больш высокія лічбы паказваюць на больш здаровыя дрэвы.

Перспектывы

Гіперспектральныя спадарожнікавыя дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання могуць быць выкарыстаны для аналізу і ацэнкі верагоднасці лясных пажараў, стрэсу для сельскагаспадарчых культур і ўзгарання расліннасці ў рэгіёне гор Цыньлін. Верагоднасць лясных пажараў звязана з індэксам зялёнасці, утрыманнем вады ў полазе, засухай і распадам вугляроду, выкліканым нефотасінтэзуючымі раслінамі. Стрэс для сельскагаспадарчых культур цесна звязаны з індэксам зялёнасці, індэксам плошчы лісця, утрыманнем вады ў полазе, утрыманнем азоту ў полазе і эфектыўнасцю выкарыстання святла. Падаўленне расліннасці звязана са зменамі спектральнага адлюстравання ў чырвоным і блізкім інфрачырвоным дыяпазонах выявы.