高光譜-LiDAR應(yīng)用于Natura2000自然保護(hù)區(qū)棲息地監(jiān)測

  Natura 2000自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)是歐盟成員國共同制定的自然與生物多樣性保護(hù)行動綱領(lǐng)，旨在保護(hù)野生動植物物種及其棲息地，其中河谷草地是最重要的自然棲息地保護(hù)類型，也是受到人類開發(fā)、氣候變化等威脅最嚴(yán)重的棲息地類型。根據(jù)歐盟綱領(lǐng)要求，成員國每6年必須給出Natura 2000保護(hù)地監(jiān)測報告，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測調(diào)查花費(fèi)大量的人力物力財力，也往往只能進(jìn)行局部的以點(diǎn)代面式的信息，而且有些難以到達(dá)的地區(qū)會成為監(jiān)測空白。隨著高光譜成像技術(shù)、LiDAR激光掃描技術(shù)的發(fā)展，及航空遙感、無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展，高時空分辨率高光譜信息及LiDAR微地形地貌信息融合棲息地景觀生態(tài)監(jiān)測成為可能。

波蘭華沙大學(xué)等研究人員采用高光譜-LiDAR航空遙感技術(shù)對Natura 2000波蘭河谷保護(hù)區(qū)半自然草地進(jìn)行了監(jiān)測研究。研究選取了BN、BG1、BG2三個具有高度多樣化河流微地貌特征的區(qū)域。高光譜成像獲取植物的光譜數(shù)據(jù)并描述不同的植被特征和狀態(tài)(如:植被脅迫、葉綠素/氮濃度、水分含量、覆蓋度等)，而激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可以將具有相似光譜特征的非棲息地的植被區(qū)域和天然草地區(qū)域區(qū)分開。研究人員采用遞歸特征消除(RFE)與隨機(jī)森林(RF)分類相結(jié)合的方法，以評估其在提取高光譜和激光雷達(dá)的主要特征參數(shù)方面的潛力，將RFE-RF應(yīng)用于多次采集的高光譜-LiDAR數(shù)據(jù)中，使用在三個研究區(qū)域中選擇的24個*特征進(jìn)行分類，即可代表與所研究的棲息地和風(fēng)景地貌的高度多樣化密切相關(guān)的特征，可獲得相當(dāng)高的分類結(jié)果(K約為0.7-0.77，棲息地的F1準(zhǔn)確度約為0.8- 0.85），實現(xiàn)了對高維數(shù)據(jù)集高效的分析處理和分類。

研究人員還在春末、夏季和初秋，使用機(jī)載高光譜成像和激光雷達(dá)采集數(shù)據(jù)，對位于波蘭南部西里西亞高地Natura 2000保護(hù)地的非森林植物群落兩種本土擴(kuò)張草Calamagrostis epigejos和Molinia caerulea在不同生長階段的分布情況，進(jìn)行了研究分析，結(jié)果表明，從光譜特征中可以更好地識別與其他物種共存的C. epigejos，說明該物種在干旱和潮濕生境中均有分布。對M. caerulea沒有觀察到這一特點(diǎn)，這證實了它對潮濕地區(qū)的偏好。該數(shù)據(jù)集結(jié)果顯示這兩個物種的最佳識別期如下，M. caerulea的最高中值Kappa在8月為0.85(F1=0.89)，而C. epigejos在9月為0.65(F1=0.73)（研究結(jié)果參見上右圖）。

易科泰光譜成像與無人機(jī)遙感技術(shù)研究中心推出的Ecodrone®一體式高光譜-LiDAR無人機(jī)遙感系統(tǒng)，采用芬蘭Specim高光譜成像傳感器（400-1000nm和900-1700nm）和法國YellowScan無人機(jī)激光雷達(dá)技術(shù)，利用自主研發(fā)的Ecodrone®專業(yè)無人機(jī)遙感平臺，一次飛行即可同時獲取高時空分辨率高光譜成像數(shù)據(jù)及激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，易科泰公司還提供一體式高光譜-紅外熱成像無人機(jī)遙感系統(tǒng)、多光譜-LiDAR無人機(jī)遙感系統(tǒng)，及全波段（400-2500nm）高光譜與激光雷達(dá)航空遙感技術(shù)方案，助力我國的生物多樣性保護(hù)監(jiān)測、自然保護(hù)區(qū)管理、自然棲息地研究監(jiān)測。