Análisis del estado de la vegetación en las montañas Qinling basado en tecnología de teledetección hiperespectral.

Ante la creciente demanda de protección ambiental y ecológica, la protección del medio ambiente y la construcción ecológica se han convertido gradualmente en un foco de atención global. El desarrollo forestal es crucial en el ámbito de la construcción ecológica y la protección del medio ambiente. Dado el significativo aumento de la cobertura forestal en mi país, la mejora de la calidad forestal se ha convertido en un objetivo clave de la gestión forestal actual. La investigación actual sobre la salud forestal en mi país se limita a los muestreos tradicionales de parcelas, un método que consume mucho tiempo y mano de obra, y que no refleja eficazmente los cambios en la salud forestal. Con los avances en las cámaras espectrales y la tecnología de teledetección hiperespectral, se puede obtener información más detallada sobre las características del terreno. Nuestra empresa utiliza índices de vegetación extraídos de imágenes hiperespectrales para evaluar la salud forestal. Basándonos en las características espectrales de la vegetación forestal, podemos establecer un sistema de indicadores para evaluar la salud forestal a partir de índices de vegetación, considerando tres aspectos: distribución de la vegetación, intensidad fotosintética y estrés causado por plagas, enfermedades y agua.

Índice de Vegetación (IV)

Los índices de vegetación (IV) se calculan combinando la reflectancia de las características del terreno en dos o más rangos de longitud de onda. Estos índices pueden resaltar ciertas características de la vegetación. A partir de componentes químicos clave que influyen significativamente en las características espectrales de la vegetación, como pigmentos, nitrógeno, agua y carbono, se han desarrollado varios índices prácticos, entre ellos el verdor, la eficiencia en el uso de la luz, el nitrógeno del dosel, la degradación por sequía o carbono, la pigmentación foliar y el contenido de agua del dosel. Estos índices de vegetación proporcionan una forma sencilla de medir la cantidad y el estado de crecimiento de la vegetación verde.

Índice de ecologismo

Utilizado principalmente para evaluar y mostrar la distribución de la vegetación verde y el crecimiento de las plantas, es altamente sensible al contenido de clorofila, la superficie foliar y la estructura del dosel, sustancias esenciales para la fotosíntesis. Mediante el cálculo del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), se puede evaluar el estado de crecimiento de la vegetación.

Índice de utilización de la luz

Se utiliza para medir la eficiencia de la vegetación en el aprovechamiento de la luz incidente durante la fotosíntesis. La eficiencia en el aprovechamiento de la luz está directamente relacionada con la tasa de crecimiento de la vegetación y la radiación fotosintéticamente activa (fAPAR). Al evaluar y cuantificar la eficiencia en el aprovechamiento de la luz de la vegetación mediante el índice de relación rojo-verde (RG), se puede estimar el proceso de desarrollo del dosel vegetal. También es un indicador de la productividad y el estrés foliar, y puede utilizarse para evaluar el estado de crecimiento de la vegetación.

índice de pigmentación foliar

Estos índices se utilizan para medir los pigmentos relacionados con el estrés en la vegetación, principalmente las antocianinas, que se encuentran mayoritariamente en la vegetación senescente. Estos índices no pueden medir la clorofila. El índice de antocianinas I (ARI1), dentro de los índices de pigmentos foliares, indica si la vegetación está muerta. El ARI1 es particularmente sensible a las antocianinas en las hojas; un ARI1 más alto indica un mayor contenido de antocianinas en el dosel vegetal y un entorno de vida más desfavorable.

Métodos de evaluación de la salud de los árboles forestales

El sistema utiliza tres índices de vegetación: primero, verdor, que muestra la distribución de la vegetación verde superficial; segundo, clorofila, que indica el contenido de carotenoides y antocianinas; y tercero, tasa de utilización de la luz, que indica la tasa de crecimiento del bosque. Esto permite generar un mapa de distribución espacial de la salud general del bosque, lo que posibilita la detección de plagas, enfermedades y marchitamiento, así como la evaluación de la tala de madera en un área específica.

La subdivisión de la imagen de entrada según el estado de salud de los árboles facilita enormemente la evaluación de la salud general de los árboles en la imagen. La siguiente imagen muestra el mapa de clasificación resultante generado por la herramienta de análisis de la salud de los árboles:

La imagen muestra un diagrama esquemático de la clasificación del estado de salud de los árboles forestales.

Resultados de la evaluación de la salud forestal

△ Imagen hiperespectral del satélite XIGUANG-002 (área de Qinling)

△ Resultados del análisis de la salud forestal en las montañas Qinling

El estado de salud del bosque se clasifica mediante una escala, donde los números más altos indican árboles más sanos.

Perspectiva

Los datos satelitales de teledetección hiperespectral pueden utilizarse para analizar y evaluar la probabilidad de incendios forestales, estrés en los cultivos e inflamabilidad de la vegetación en la región de las montañas Qinling. La probabilidad de incendios forestales está asociada con el índice de verdor, el contenido de agua en el dosel, la sequía y la degradación del carbono causada por plantas no fotosintéticas. El estrés en los cultivos está estrechamente relacionado con el índice de verdor, el índice de área foliar, el contenido de agua y nitrógeno en el dosel, y la eficiencia en el uso de la luz. La supresión de la vegetación está relacionada con cambios en la reflectancia espectral en las bandas roja e infrarroja cercana de la imagen.