河北坝上地区草地退化指示种的高光谱特征波段识别.pdfVIP

－ 生态与农村环境学报　 ２０１６， ３２ （６）： １０２４ １０２９ 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄＲｕｒａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ 河北坝上地区草地退化指示种的高光谱特征波段识别 １ ２① ３ １ ３ 郝芳芳 ， 陈艳梅 ， 高吉喜 ， 吕国旭 ， 田美荣　 （１ 河北师范大学资源与环境科学学院／ 河北省环境演变与生 态建设实验室， 河北 石家庄　 ０５００１６； ２ 河北师范大学旅游系， 河北 石家庄　 ０５００１６； ３ 环境保护部南京环境科学研究 所， 江苏 南京　 ２１００４２） 摘要： 草地生态系统对发展畜牧业、保持水土和维持生态平衡有重要作用，实时、准确地监测草地的退化具有重 要意义。 高光谱遥感能够大幅度提高草地退化进程中植被结构退化的识别精度，为草原退化研究开辟新领域。 利用高光谱遥感技术进行植被结构退化鉴别时，特征波段的选择和提取至关重要。 根据地面实测高光谱数据，对 河北坝上地区３种退化指示种和２种优势物种光谱反射曲线进行对数变换处理，采用均值置信区间对原始光谱和 变换处理后的对数光谱进行波段选择，提取了退化指示种的光谱特性，并利用 Ｍａｎｈａｔｔａｎ距离对所选择的波段进 行识别检验。 结果表明：（１）与２种优势物种苔草（Ｃａｒｅｘｐｅｄｉｆｏｒｍｉｓ）和羊草（Ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）相比，退化指示种狼 毒（Ｓｔｅｌｌｅｒａ ｃｈａｍａｅｊａｓｍｅ）的特征波段为４０２～４１２ ｎｍ，冷蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｆｒｉｇｉｄ）的特征波段为６２７～６８９、７１５～９２９ 和 ９２９～１０３３ ｎｍ，星毛委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ ａｃａｕｌｉｓ）的特征波段为７０５～７２１ ｎｍ；（２）在上述特征波段内，同种植被的 Ｍａｎｈａｔｔａｎ距离值显著小于异种植被的Ｍａｎｈａｔｔａｎ距离值，狼毒、冷蒿和星毛委陵菜的Ｍａｎｈａｔｔａｎ 距离值分别为 ０００６６、０３１０ １和０３８５ ５；（３）在可见光范围内，退化植被与主要优势植被的光谱差异不明显，经对数变换后，其 差异被放大，易于提取特征波段，且基于均值置信区间的植被原始光谱曲线与对数光谱曲线相结合方法的特征提 取结果更精细，最终确定狼毒的特征波段为４０２～４１２ｎｍ，冷蒿的特征波段为６２７～６８９、７５８～９２４和９４０～１０３３ｎｍ， 星毛委陵菜的特征波段为７０５～７２１ｎｍ。 关键词： 高光谱遥感； 特征波段； 退化指示植物； 置信区间； 河北坝上 － － － 中图分类号： Ｘ８７； ＴＰ７９　 　 文献标志码： Ａ　 　 文章编号： １６７３ ４８３１（２０１６）０６ １０２４ ０６ － ＤＯＩ： １０．１１９３４／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ４８３１．２０１６．０６．０２５ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ｂａｎｄｓ ｏｆ Ｇｒａｓｓｌａｎｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｐｌａｎｔ Ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ Ｂａｓｈａｎｇ １ ２ ３ １ ３ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ．ＨＡＯＦａｎｇ⁃ｆａｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｙａｎ⁃ｍｅｉ ，ＧＡＯＪｉ⁃ｘｉ ，ＬÜＧｕｏ⁃ｘｕ ，ＴＩＡＮＭｅｉ⁃ｒｏｎｇ （１Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｅｂｅｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ