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構建具有特色的中國生態參數遙感監測技術體系

媒體:賽杰奧  作者:吳炳方 等
專業號:紅樹林基金會
2020/2/5 17:03:59

《聯合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》的生效實施,讓中國這個世界最大的發展中國家面臨節能減排的巨大壓力。聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)認為生態系統固碳是目前最經濟可行和環境友好的減緩大氣CO? 濃度升高的途徑,因此,全球變化背景下增加陸地生態系統碳庫已經成為國際社會關注的焦點和研究熱點,定量評估我國陸地生態系統碳庫量及其區域分布格局、動態變化趨勢成為迫在眉睫的工作。

 

為了摸清我國生態系統固碳量,在中國科學院戰略性先導科技專項“陸地生態系統固碳參量遙感監測及估算技術研究”課題(編號XDA05050100)及中國科學院和環境保護部(現稱生態環境部)聯合支持項目“全國生態環境十年變化(2000—2010 年)遙感調查與評估”的“全國生態環境十年變化土地覆蓋與地表參量遙感提取”(編號STSN-01-00)專題的支持下,在繼承前人研究成果的基礎上,中國科學院遙感與數字地球研究所聯合中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院東北地理與農業生態研究所、中國科學院寒區旱區環境與工程研究所、中國科學院·水利部成都山地災害與環境研究所、中國科學院新疆生態與地理研究所、中國科學院南京地理與湖泊研究所、中國科學院測量與地球物理研究所、中國科學院深圳先進技術研究院、南昌大學、北京大學等多家單位,開展了全國土地覆被和7 個生態參數遙感監測方法的研究,并形成了中國土地覆被類型與生態參數一體化遙感監測技術,構建了2000~2010 年時空連續的土地覆被和生態參數數據集。土地覆被相關工作已于2017 年完成整理并先后出版了國家地圖集《中華人民共和國土地覆被地圖集(1︰1 000 000)》和配套專著《中國土地覆被》。

 

中國生態參數遙感監測方法及其變化格局》(吳炳方等著. 北京:科學出版社,龍門書局, 2019.11)是“中國陸地生態系統碳收支研究”叢書的一個分冊,對碳專項遙感課題構建的中國生態參數遙感監測技術體系進行系統性總結。

 

廣義的生態參數是指表征生態環境屬性的所有參數集合,包括生理參數、物理參數、化學參數等。本書所述的生態參數是指陸地生態系統的生態參數,包括土地覆被類型、植被覆蓋度(fractional vegetation coverage,FVC)、葉面積指數(leaf area index,LAI)、植被生長期、光合有效輻射吸收比率(fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FAPAR/FPAR)、地表溫度、蒸散發和植被地上生物量,是生態評估、全球變化研究和生態系統管理的重要基礎數據。

 

中國生態參數以2000 年、2005 年、2010 年三期全國土地覆被數據為基礎和核心,涵蓋2000~2010 年時空連續的植被覆蓋度、葉面積指數、植被生長期、光合有效輻射吸收比率、地表溫度和植被地上生物量、蒸散發等生態參數數據,據此建立了具有特色的生態參數遙感監測方法。

 

生態參數的遙感監測及地面觀測是掌握生態系統質量的核心工作。長期以來,遙感生成了大量的土地覆被與生態參數數據產品,但仍然不能滿足生態系統管理和全球變化研究的需要,除了數據產品的精度、一致性和可比性等質量問題外,關鍵是對生態系統空間格局刻畫不夠、功能特征表征不足,很難反映生態系統的變化過程。其主要原因是普遍存在的土地覆被類型與生態參數監測相互脫節、各自獨立完成。本書研究團隊通過對土地覆被與生態參數遙感監測方法的不斷探索和技術創新,構建了全國生態參數遙感一體化監測體系,實現了地物類型精細識別與功能定量監測的一體化。

 

▲ 全國生態參數遙感一體化監測體系框架 

全國生態參數遙感一體化監測體系的核心流程包括:多源遙感數據的標準化處理、高時空分辨率數據集的建立、生態參數遙感監測方法的形成、樣區數據與遙感數據的結合等。其中監測的生態參數涵蓋了基于像元二分模型的植被覆蓋度、基于時空濾波算法(TSF)的葉面積指數、基于S-G 濾波Logistic 分段擬合方法的植被生長期、基于MODIS 等FPAR 產品神經網絡反演方法的光合有效輻射吸收比率、基于“劈窗”算法的地表溫度和基于分區分類型模型的植被地上生物量等;此外,蒸散發遙感監測方法與數據集由ETWatch 運行系統負責。

 

從2011 年起歷時3 年,研究團隊先后完成了生態參數野外調查、數據收集與預處理、生態參數遙感監測方法研究、生態參數數據集構建、生態參數數據集驗證等工作。在此基礎上,我們系統總結了基于遙感的生態參數監測方法,提出了生態遙感的新思路。據此,在研究團隊的推動下,2015 年中國生態學學會正式成立了生態遙感專業委員會,目的是將生態與遙感領域的科學家召集在一起,促進生態和遙感的有機結合,開拓并引領生態遙感的研究方向和研究熱點。

 

本文摘編自《中國生態參數遙感監測方法及其變化格局》(吳炳方等著. 北京:科學出版社,龍門書局, 2019.11)一書“前言”“第1 章 生態參數”,有刪減修改,標題為編者所加。

 

(中國陸地生態系統碳收支研究叢書)

國家出版基金項目

 “十三五”國家重點出版物出版規劃項目

ISBN 978-7-5088-5688-9

責任編輯:王 靜 李 迪

 

本書是“中國陸地生態系統碳收支研究”叢書的一個分冊,對碳專項遙感課題構建的中國生態參數遙感監測技術體系進行系統性總結。中國生態參數以2000 年、2005 年、2010 年三期全國土地覆被數據為基礎和核心,涵蓋2000~2010 年時空連續的植被覆蓋度、葉面積指數、植被生長期、光合有效輻射吸收比率、地表溫度和植被地上生物量、蒸散發等生態參數數據,據此建立了具有特色的生態參數遙感監測方法。本書可供從事地理信息系統(GIS)和遙感應用、生態研究以及環境保護方面的科技工作者,高等院校相關專業師生和政府相關部門人員參考。

 


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