Phân tích sức khỏe thảm thực vật ở dãy núi Tần Lĩnh dựa trên công nghệ viễn thám siêu phổ.

Với nhu cầu ngày càng tăng về bảo vệ môi trường và sinh thái, bảo vệ môi trường và xây dựng sinh thái đang dần trở thành trọng tâm toàn cầu. Phát triển lâm nghiệp đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực xây dựng sinh thái và bảo vệ môi trường. Trước sự gia tăng đáng kể diện tích rừng ở nước ta, việc nâng cao chất lượng rừng đã trở thành trọng tâm chính của công tác quản lý rừng hiện nay. Nghiên cứu về sức khỏe rừng ở nước ta hiện nay còn hạn chế, chủ yếu dựa vào phương pháp khảo sát ô mẫu truyền thống, một phương pháp tốn thời gian, tốn nhiều công sức và không thể phản ánh hiệu quả những thay đổi về sức khỏe rừng. Với sự tiến bộ của máy ảnh quang phổ và công nghệ viễn thám siêu phổ, chúng ta có thể thu được thông tin chi tiết hơn về đặc điểm địa hình. Công ty chúng tôi sử dụng các chỉ số thực vật được trích xuất từ ​​ảnh siêu phổ để đánh giá sức khỏe rừng. Dựa trên đặc điểm quang phổ của thảm thực vật rừng, chúng ta có thể thiết lập một hệ thống chỉ số để đánh giá sức khỏe rừng dựa trên các chỉ số thực vật, xem xét ba khía cạnh: phân bố thảm thực vật, cường độ quang hợp và các tác động gây hại như sâu bệnh, dịch bệnh và thiếu nước.

Chỉ số thực vật (VI)

Các chỉ số thực vật (VI) được tính toán bằng cách kết hợp độ phản xạ của các đặc điểm trên mặt đất trên hai hoặc nhiều dải bước sóng. Các chỉ số này có thể làm nổi bật một số đặc điểm nhất định của thảm thực vật. Dựa trên các thành phần hóa học chính ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính quang phổ của thảm thực vật, chẳng hạn như sắc tố, nitơ, nước và carbon, một số chỉ số thực tiễn đã được phát triển, bao gồm độ xanh, hiệu suất sử dụng ánh sáng, nitơ tán lá, hạn hán hoặc phân hủy carbon, sắc tố lá và hàm lượng nước trong tán lá. Các chỉ số thực vật này cung cấp một cách đơn giản để đo lường số lượng và tình trạng sinh trưởng của thảm thực vật xanh.

Chỉ số xanh

Chủ yếu được sử dụng để đánh giá và hiển thị sự phân bố thảm thực vật xanh và sự phát triển của cây trồng, chỉ số này rất nhạy cảm với hàm lượng chất diệp lục, độ che phủ bề mặt lá và cấu trúc tán cây - tất cả đều là những chất thiết yếu cho quá trình quang hợp. Bằng cách tính toán Chỉ số Thực vật Khác biệt Chuẩn hóa (NDVI), trạng thái sinh trưởng của thảm thực vật có thể được đánh giá.

chỉ số sử dụng ánh sáng

Chỉ số tỷ lệ đỏ-xanh (RG) được sử dụng để đo hiệu quả sử dụng ánh sáng của thảm thực vật trong quá trình quang hợp. Hiệu quả sử dụng ánh sáng có liên quan trực tiếp đến tốc độ tăng trưởng của thảm thực vật và bức xạ quang hợp hoạt động (fAPAR). Bằng cách đánh giá và định lượng hiệu quả sử dụng ánh sáng của thảm thực vật thông qua chỉ số tỷ lệ đỏ-xanh (RG), quá trình phát triển của tán lá có thể được ước tính. Đây cũng là một chỉ báo về năng suất và mức độ căng thẳng của lá, và có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng sinh trưởng của thảm thực vật.

chỉ số sắc tố lá

Các chỉ số này được sử dụng để đo các sắc tố liên quan đến stress trong thực vật, chủ yếu là anthocyanin, thường được tìm thấy ở thực vật già cỗi. Các chỉ số này không thể đo chlorophyll. Chỉ số anthocyanin I (ARI1) trong các chỉ số sắc tố lá cho biết thực vật có chết hay không. ARI1 đặc biệt nhạy cảm với anthocyanin trong lá; ARI1 càng cao cho thấy hàm lượng anthocyanin trong tán cây càng cao và môi trường sống càng xấu.

Phương pháp đánh giá sức khỏe cây rừng

Hệ thống này sử dụng ba chỉ số thực vật: thứ nhất, độ xanh, thể hiện sự phân bố thảm thực vật xanh trên bề mặt; thứ hai, chất diệp lục, cho biết hàm lượng carotenoid và anthocyanin; và thứ ba, tỷ lệ sử dụng ánh sáng, cho biết tốc độ tăng trưởng của rừng. Điều này cho phép tạo ra bản đồ phân bố không gian về sức khỏe tổng thể của rừng, giúp phát hiện sâu bệnh, dịch hại và bệnh héo rũ, cũng như đánh giá sản lượng khai thác gỗ trong một khu vực cụ thể.

Việc chia nhỏ ảnh đầu vào dựa trên tình trạng sức khỏe của cây giúp đánh giá hiệu quả sức khỏe tổng thể của các cây trong ảnh. Hình ảnh sau đây hiển thị bản đồ phân loại đầu ra được tạo ra bởi công cụ phân tích sức khỏe cây:

Hình ảnh này thể hiện sơ đồ phân loại sức khỏe cây rừng.

Kết quả đánh giá sức khỏe rừng

△ Ảnh siêu phổ của vệ tinh XIGUANG-002 (khu vực Tần Lĩnh)

△ Kết quả phân tích sức khỏe rừng ở dãy núi Tần Lĩnh

Tình trạng sức khỏe của rừng được đánh giá theo thang điểm, với chỉ số càng cao cho thấy cây càng khỏe mạnh.

Triển vọng

Dữ liệu vệ tinh viễn thám siêu phổ có thể được sử dụng để phân tích và đánh giá khả năng xảy ra cháy rừng, tình trạng thiếu nước của cây trồng và khả năng bắt lửa của thảm thực vật trong khu vực dãy núi Tần Lĩnh. Khả năng xảy ra cháy rừng có liên quan đến chỉ số độ xanh, hàm lượng nước trong tán cây, hạn hán và sự phân hủy carbon do thực vật không quang hợp gây ra. Tình trạng thiếu nước của cây trồng có liên quan chặt chẽ đến chỉ số độ xanh, chỉ số diện tích lá, hàm lượng nước trong tán cây, hàm lượng nitơ trong tán cây và hiệu suất sử dụng ánh sáng. Sự suy giảm thảm thực vật có liên quan đến sự thay đổi độ phản xạ quang phổ trong dải màu đỏ và cận hồng ngoại của ảnh.