Fokus Media Visi Global
Syarikat itu telah dipaparkan di CCTV sebanyak 15 kali, dan jangkauannya melalui media Parti, media pusat dan media rasmi tempatan mencecah sejumlah 50 juta orang.
Bagaimanakah satelit hiperspektral "menembusi" kepelbagaian tumbuh-tumbuhan? — Penguraian piksel hibrid: teknologi untuk mengenal pasti pelbagai jenis tumbuh-tumbuhan daripada satu piksel.
Soalan: Bagaimanakah keberkesanan pemulihan ekologi dapat dinilai secara kuantitatif?
Tinjauan kepelbagaian spesies tradisional bergantung pada kuadrat darat, yang terhad oleh tenaga kerja, pengangkutan dan keadaan rupa bumi, menjadikannya sukar untuk mencapai liputan kawasan yang luas. Walaupun spesifikasi teknikal yang berkaitan dengan Kementerian Ekologi dan Alam Sekitar telah mereka bentuk kaedah penilaian kepelbagaian, penunjuk ini telah lama kekurangan dalam penilaian komprehensif sebenar disebabkan oleh kesukaran untuk mendapatkan data pemerhatian darat. Kita memerlukan teknologi yang boleh "melihat" kepelbagaian tumbuh-tumbuhan dari langit.
Mengapa hiperspektral?
Satelit penderiaan jauh boleh dikelaskan kepada tiga kategori berdasarkan resolusi spektrumnya: satelit resolusi tinggi jalur lebar (seperti GF-2, dengan 4 jalur dan resolusi darat 1m), satelit multispektral (seperti Sentinel-2, dengan 13 jalur dan resolusi darat 10-20m), dan satelit hiperspektral (seperti XG005, dengan 72 jalur sempit berturut-turut dan resolusi darat 40m). Lebih banyak jalur, lebih tinggi resolusi spektrum, dan lebih halus perbezaan dalam jenis tumbuh-tumbuhan dapat dikesan.
Isu utama terletak pada "piksel campuran": skala piksel 40m jauh lebih besar daripada lebar kanopi tumbuhan tunggal, dan piksel tunggal selalunya mengandungi isyarat spektrum daripada pelbagai jenis tumbuh-tumbuhan. Walaupun satelit resolusi tinggi menawarkan resolusi spatial yang tinggi, ia biasanya hanya mempunyai empat jalur lebar, menjadikannya sukar untuk membezakan spesies pokok dengan warna dan bentuk yang serupa, seperti melihat gambar hitam putih. Sebaliknya, satelit hiperspektral, dengan 72 jalur sempitnya, bertindak seperti "prisma," menguraikan isyarat campuran kepada sumbangan daripada setiap komponen berdasarkan ciri spektrumnya—ini adalah kunci untuk memahami struktur piksel campuran.Penguraian Piksel Hibrid"Asas teknologi."
Prinsip dan Proses Teknikal
Keseluruhan laluan teknikal terdiri daripada empat langkah teras:
Langkah 1: Tentukan "berapa jenis tumbuh-tumbuhan yang ada" (anggaran dimensi maya)
Algoritma HFC digunakan untuk menentukan bilangan sumber isyarat tumbuh-tumbuhan bebas secara automatik dalam imej melalui ujian hipotesis statistik. Dalam analisis ini, tujuh ahli akhir dikenal pasti secara automatik—mewakili tujuh jenis atau keadaan tumbuh-tumbuhan yang berbeza di rantau Pergunungan Qinling.
Langkah 2: Ekstrak "rupa setiap jenis tumbuh-tumbuhan" (pengekstrakan ahli hujung)
Menggunakan algoritma VCA (Analisis Komponen Vertex), tujuh ciri spektrum paling tulen dikenal pasti secara automatik daripada berjuta-juta piksel. Ahli hujung ini mungkin sepadan dengan jenis tumbuh-tumbuhan yang berbeza seperti hutan konifer malar hijau, hutan daun luruh berdaun lebar, tanah renek, hutan campuran dan tanah ladang.
Langkah 3: Kira "berapa banyak bagi setiap jenis"Penyongsangan Kelimpahan）
Bagi setiap piksel, kelimpahan setiap ahli hujung dikira menggunakan algoritma FCLS (Fully Constrained Least Squares). Kekangannya ialah semua kelimpahan adalah bukan negatif dan jumlahnya kepada 1—memastikan makna fizikal adalah munasabah. Ini menghasilkan tujuh peta taburan kelimpahan, setiap satunya mewakili ketumpatan taburan ruang bagi jenis tumbuh-tumbuhan tertentu.
Rajah 1.Taburan ruang bagi kelimpahan 7 ahli hujung tumbuh-tumbuhan (setiap piksel diuraikan kepada berbilang komponen)
Langkah 4: Kira indeks kepelbagaian
Kelimpahan dalam setiap piksel dianggap sebagai "komposisi spesies," dan indeks kepelbagaian klasik, indeks Shannon-Wiener (yang menggabungkan kekayaan dan kesamaan), dikira.Indeks Simpson(Kebarangkalian memilih dua individu secara rawak yang tergolong dalam jenis yang berbeza), kekayaan (bilangan ahli hujung yang berkesan), dan kesamaan (sama ada taburan seimbang). Akhir sekali, gabungan berwajaran dilakukan untuk mendapatkan indeks biodiversiti komprehensif BDI (0-1, lebih tinggi adalah kepelbagaian yang lebih baik).
Perbandingan keupayaan dengan satelit resolusi tinggi/multispektral
Kelebihan utama: Satelit beresolusi tinggi sesuai untuk mengesan perubahan tompokan, dan satelit multispektral boleh memperoleh penunjuk daya hidup tumbuh-tumbuhan seperti NDVI, tetapi kedua-duanya tidak dapat menyelesaikan komposisi jenis tumbuh-tumbuhan dalam piksel pada tahap spektrum. Teknologi penyahcampuran hiperspektral mengisi jurang ini—ia menyediakan maklumat kuantitatif tentang kepelbagaian tumbuh-tumbuhan pada tahap subpiksel, yang pada masa ini tidak tersedia daripada jenis satelit penderiaan jauh yang lain.
Penemuan utama
Analisis kawasan seluas kira-kira 6400 km² (kira-kira 4 juta piksel tumbuh-tumbuhan berkesan) di kawasan pedalaman kawasan pergunungan mendedahkan:
1. Kepelbagaian keseluruhan adalah sederhana hingga tinggi.Purata BDI ialah 0.568, dan kebanyakan piksel terdiri daripada campuran tiga ahli hujung tumbuh-tumbuhan (menyumbang 65.5%), mencerminkan heterogeniti tumbuh-tumbuhan di rantau ini.
2. "Hijau" tidak bersamaan dengan "kepelbagaian"Korelasi antara indeks biodiversiti (BDI) dan indeks daya hidup tumbuh-tumbuhan (NDVI) hanya lemah (r=0.369), menunjukkan bahawa kawasan yang mempunyai litupan tumbuh-tumbuhan yang banyak tidak semestinya kaya dengan spesies (contohnya, hutan konifer tulen mempunyai NDVI yang tinggi tetapi biodiversiti yang rendah). Ini mengesahkan nilai unik kaedah penyahkontaminasi.
Rajah 2.Matriks pekali korelasi Pearson bagi penunjuk kepelbagaian
Rajah 3.Peta taburan indeks tumbuh-tumbuhan NDVI
Rajah 4.Taburan ruang Indeks Biodiversiti Komposit (BDI) – Hijau menunjukkan kawasan yang mempunyai kepelbagaian yang tinggi.
3. Corak kecerunan ketinggian adalah jelas.：GabunganData DEM SRTMKepelbagaian berkurangan dengan ketara mengikut altitud (r=-0.623), menunjukkan corak tiga peringkat.
Altitud rendah (Hutan campuran daun luruh dan malar hijau, BDI=0.65~0.75, dengan kepelbagaian tertinggi;
Altitud sederhana (1000-1800m)Zon peralihan: biodiversiti menurun dengan cepat, sementara kadar hutan konifer meningkat;
Altitud tinggi (>1800m)Hutan konifer tulen yang didominasi oleh cemara dan kayu merah mempunyai BDI 0.13 hingga 0.21 dan biodiversiti yang rendah tetapi stabil.
Rajah 5.Taburan DEM di kawasan kajian
Rajah 6.Trend dalam penunjuk kepelbagaian dengan kecerunan altitud
Rajah 7.Korelasi negatif antara BDI dan altitud (r=-0.623)
Kepentingan dan Prospek
Penguraian piksel campuran hiperspektral telah membuka laluan baharu sepenuhnya untuk memantau kepelbagaian tumbuh-tumbuhan di kawasan yang luas. Berbanding dengan tinjauan kuadrat tradisional, ia mempunyai liputan yang luas (satu pemandangan boleh meliputi ribuan kilometer persegi) dan ketepatan masa yang tinggi (analisis boleh diselesaikan dalam beberapa jam); berbanding dengan satelit resolusi tinggi dan multispektral, ia mempunyai keupayaan unik untuk membezakan komposisi tumbuh-tumbuhan daripada dimensi spektrum, dan boleh menghasilkan penunjuk kuantitatif kepelbagaian secara langsung, dan bukan sekadar memberikan maklumat tidak langsung tentang "kehijauan".
Pada masa hadapan, menggabungkan data berbilang masa akan membolehkan pemantauan perubahan dinamik antara tahun yang pelbagai, dan pengesahan kuadrat berasaskan darat akan membolehkan penubuhan [sistem/mekanisme].Kepelbagaian spektrumHubungan kuantitatif antara biodiversiti dan kepelbagaian spesies. Kaedah ini dijangka dapat mengisi jurang yang telah lama wujud dalam penilaian fungsi ekologi negara mengenai kekurangan penunjuk "kepelbagaian", dan menyediakan sokongan teknikal yang objektif dan boleh diulang untuk penilaian kuantitatif keberkesanan tadbir urus ekologi.