การวิเคราะห์สุขภาพพืชพรรณในเทือกเขาฉินหลิงโดยใช้เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปกป้องสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศ การปกป้องสิ่งแวดล้อมและการสร้างระบบนิเวศจึงค่อยๆ กลายเป็นประเด็นสำคัญระดับโลก การพัฒนาป่าไม้มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านการสร้างระบบนิเวศและการปกป้องสิ่งแวดล้อม เนื่องจากพื้นที่ป่าในประเทศของเราเพิ่มขึ้นอย่างมาก การปรับปรุงคุณภาพป่าจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญของการจัดการป่าไม้ในปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับสุขภาพป่าในประเทศของเราในปัจจุบันยังจำกัดอยู่เพียงการสำรวจแปลงแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้เวลานาน ใช้แรงงานมาก และไม่สามารถสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของสุขภาพป่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการถ่ายภาพสเปกตรัมและการสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม ทำให้สามารถได้ข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะภูมิประเทศมากขึ้น บริษัทของเราใช้ดัชนีพืชพรรณที่สกัดจากภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อประเมินสุขภาพป่า โดยอาศัยลักษณะทางสเปกตรัมของพืชพรรณในป่า เราสามารถสร้างระบบตัวชี้วัดสำหรับการประเมินสุขภาพป่าโดยใช้ดัชนีพืชพรรณ โดยพิจารณาสามด้าน ได้แก่ การกระจายตัวของพืชพรรณ ความเข้มของการสังเคราะห์แสง และความเครียดที่เกิดจากศัตรูพืช โรค และน้ำ

ดัชนีพืชพรรณ (VI)

ดัชนีพืชพรรณ (VIs) คำนวณโดยการรวมค่าการสะท้อนแสงของลักษณะภูมิประเทศในช่วงความยาวคลื่นสองช่วงขึ้นไป ดัชนีเหล่านี้สามารถช่วยเน้นลักษณะเฉพาะบางอย่างของพืชพรรณได้ โดยอาศัยองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญซึ่งมีอิทธิพลต่อลักษณะสเปกตรัมของพืชพรรณ เช่น เม็ดสี ไนโตรเจน น้ำ และคาร์บอน จึงได้มีการพัฒนาตัวชี้วัดเชิงปฏิบัติหลายอย่าง เช่น ความเขียว ประสิทธิภาพการใช้แสง ไนโตรเจนในเรือนยอด ความแห้งแล้งหรือการสลายตัวของคาร์บอน เม็ดสีในใบ และปริมาณน้ำในเรือนยอด ดัชนีพืชพรรณเหล่านี้เป็นวิธีที่ง่ายในการวัดปริมาณและสถานะการเจริญเติบโตของพืชสีเขียว

ดัชนีความเขียวขจี

โดยหลักแล้วใช้เพื่อประเมินและแสดงผลการกระจายตัวของพืชสีเขียวและการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งมีความไวสูงต่อปริมาณคลอโรฟิลล์ พื้นผิวใบ และโครงสร้างของเรือนยอด ซึ่งล้วนเป็นสารสำคัญสำหรับการสังเคราะห์แสง การคำนวณดัชนีความแตกต่างของพืชพรรณแบบนอร์มาไลซ์ (NDVI) ช่วยให้สามารถประเมินสถานะการเจริญเติบโตของพืชได้

ดัชนีการใช้ประโยชน์แสง

ดัชนีอัตราส่วนสีแดงต่อสีเขียว (RG) ใช้ในการวัดประสิทธิภาพของพืชในการใช้แสงที่ตกกระทบระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสง ประสิทธิภาพการใช้แสงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการเจริญเติบโตของพืชและรังสีที่กระตุ้นการสังเคราะห์แสง (fAPAR) การประเมินและวัดปริมาณประสิทธิภาพการใช้แสงของพืชผ่านดัชนีอัตราส่วนสีแดงต่อสีเขียว (RG) สามารถใช้ในการประมาณกระบวนการพัฒนาของทรงพุ่มพืชได้ นอกจากนี้ยังเป็นตัวบ่งชี้ผลผลิตและความเครียดของใบ และสามารถใช้ในการประเมินสถานะการเจริญเติบโตของพืชได้

ดัชนีเม็ดสีใบ

ดัชนีเหล่านี้ใช้ในการวัดเม็ดสีที่เกี่ยวข้องกับความเครียดในพืช โดยเฉพาะแอนโทไซยานิน ซึ่งพบมากในพืชที่แก่ชรา ดัชนีเหล่านี้ไม่สามารถวัดคลอโรฟิลล์ได้ ดัชนีแอนโทไซยานิน I (ARI1) ในดัชนีเม็ดสีใบไม้บ่งชี้ว่าพืชตายแล้วหรือไม่ ARI1 มีความไวต่อแอนโทไซยานินในใบไม้เป็นพิเศษ ค่า ARI1 ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงปริมาณแอนโทไซยานินในเรือนยอดพืชที่สูงขึ้นและสภาพแวดล้อมในการดำรงชีวิตที่แย่ลง

วิธีการประเมินสุขภาพต้นไม้ในป่า

ระบบนี้ใช้ดัชนีพืชพรรณ 3 ตัว ได้แก่ ดัชนีความเขียว ซึ่งแสดงถึงการกระจายตัวของพืชสีเขียวบนพื้นผิว ดัชนีคลอโรฟิลล์ ซึ่งบ่งชี้ปริมาณแคโรทีนอยด์และแอนโทไซยานิน และดัชนีอัตราการใช้แสง ซึ่งบ่งชี้อัตราการเติบโตของป่า これによりสามารถสร้างแผนที่แสดงการกระจายตัวของสุขภาพป่าโดยรวม ทำให้สามารถตรวจจับศัตรูพืช โรค และความเหี่ยวเฉา ตลอดจนประเมินการเก็บเกี่ยวไม้ในพื้นที่เฉพาะได้

การแบ่งภาพอินพุตตามสถานะสุขภาพของต้นไม้ช่วยอย่างมากในการประเมินสุขภาพโดยรวมของต้นไม้ในภาพ ภาพต่อไปนี้แสดงแผนที่การจำแนกประเภทผลลัพธ์ที่สร้างโดยเครื่องมือวิเคราะห์สุขภาพต้นไม้:

ภาพนี้แสดงแผนภาพเชิงโครงร่างของการจำแนกประเภทสุขภาพของต้นไม้ในป่า

ผลการประเมินสุขภาพป่าไม้

△ ภาพถ่ายไฮเปอร์สเปกตรัมของดาวเทียม XIGUANG-002 (พื้นที่ฉินหลิง)

△ ผลการวิเคราะห์สุขภาพป่าในเทือกเขาฉินหลิง

สถานะสุขภาพของป่าจะถูกจัดระดับ โดยตัวเลขที่สูงกว่าแสดงถึงต้นไม้ที่มีสุขภาพดีกว่า

ลุค

ข้อมูลดาวเทียมสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์และประเมินโอกาสการเกิดไฟป่า ความเครียดของพืชผล และความไวไฟของพืชพรรณในแถบเทือกเขาฉินหลิง โอกาสการเกิดไฟป่ามีความสัมพันธ์กับดัชนีความเขียวขจี ปริมาณน้ำในเรือนยอด ความแห้งแล้ง และการสลายตัวของคาร์บอนที่เกิดจากพืชที่ไม่สังเคราะห์แสง ความเครียดของพืชผลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับดัชนีความเขียวขจี ดัชนีพื้นที่ใบ ปริมาณน้ำในเรือนยอด ปริมาณไนโตรเจนในเรือนยอด และประสิทธิภาพการใช้แสง การควบคุมการเจริญเติบโตของพืชมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของการสะท้อนแสงสเปกตรัมในแถบสีแดงและแถบอินฟราเรดใกล้ของภาพ