光學與雷達遙感協同的大尺度草地灌叢化監測研究

作者：邵京,李曉松,楊珺婷,劉代超

摘要：受全球變化及人類利用方式強度影響,草地灌叢化已成為干旱半干旱地區草原生態系統最為突出問題之一。準確掌握大尺度草地灌叢化信息,對草地可持續利用管理及氣候變化響應分析具有重要的意義。極化合成孔徑雷達在地表粗糙度、灌木生物量等估算上已經展現出了一定潛力,其與多光譜光學影像的結合從理論上來說具備開展草原灌叢化監測的可能,然而目前嚴重缺乏這方面的研究。本研究選擇錫林郭勒草原為研究區,以歐空局Sentinel-1與Sentinel-2時間序列影像及地面草原灌叢化樣地觀測數據為數據源,通過相關性分析及隨機森林等模型方法,開展了錫林郭勒草原的灌叢覆蓋度估算研究。研究結果表明:(1)光學數據與草地總覆蓋度顯著相關,但對草地灌叢化特性不敏感,相對來說3月份的紅邊植被指數與6月份的光學植被指數與灌叢覆蓋度相關性略高。(2)極化合成孔徑雷達數據對于灌叢覆蓋度有較強敏感性(VH極化好于VV極化),且高相關性貫穿了整個生長期,其中6月份的VH極化數據與灌叢覆蓋度相關性可達0.64。(3)聯合光學與雷達數據的隨機森林模型可以實現較高精度草地灌叢覆蓋度估算(R^(2)=0.76,RMSE=0.05),其中雷達數據Sentinel-1的貢獻度為71.54%,光學數據Sentinel-2的貢獻度為28.47%。

發文機構：中國科學院空天信息創新研究院

關鍵詞：草地灌叢化合成孔徑雷達隨機森林灌叢覆蓋度shrub coverbush encroachmentmachine learning

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