長(cháng)白山國家級自然保護區1980年加入聯(lián)合國教科文組織國際“人與生物圈”保護區網(wǎng)，現存的大片原始森林被視為歐亞大陸最典型的動(dòng)植物種類(lèi)豐富的天然復合體。在氣候變化和人為因素的綜合作用下，保護區森林生態(tài)系統的健康狀況如何？區域尺度上是否存在顯著(zhù)的空間差異？上述問(wèn)題亟待解答。基于多源遙感數據與機器學(xué)習算法，實(shí)現保護區森林重要生態(tài)參數遙感估算與健康狀況綜合評估，對于理解森林生態(tài)系統結構與功能的空間變異規律，支撐長(cháng)白山保護區森林可持續管理與保護，維護區域生態(tài)系統安全等具有重要的科學(xué)價(jià)值和現實(shí)意義。 　　

　　中科院東北地理所地理景觀(guān)遙感學(xué)科組研究人員選取林齡、郁閉度、立木密度、蓄積量和土壤肥力等重要生態(tài)參數作為評價(jià)指標，基于A(yíng)LOS-2L波段雷達數據、Sentinel系列衛星的C波段雷達和可見(jiàn)光影像、ALOSDSM數據和大量的野外調查數據，開(kāi)展了長(cháng)白山森林結構和功能參數的遙感反演研究，并將其應用于森林健康狀況評價(jià)。該研究系統分析了遙感因子與各參數的關(guān)系，并通過(guò)統計回歸、隨機森林、隨機森林克里金等空間建模方法，反演獲得長(cháng)白山國家自然保護區林齡、郁閉度、立木密度、蓄積量和土壤肥力等參數的空間分布；在此基礎上，利用主成分分析法確定各參數權重，構建了長(cháng)白山國家自然保護區森林健康狀況評價(jià)模型，并對評價(jià)結果進(jìn)行了不確定性分析。  　　

　　研究發(fā)現，Sentinel-2影像的生物物理變量與森林郁閉度、立木密度具有較為顯著(zhù)的廣義線(xiàn)性關(guān)系。L波段干涉雷達的地形因子和可見(jiàn)光的光譜指數在林齡和土壤肥力反演中貢獻較大。在雷達后向散射特征中，HV極化和VV極化對蓄積量、林齡和土壤肥力等參數空間變異信息更為敏感。高精度的遙感反演結果表明，長(cháng)白山國家級自然保護區森林郁閉度、立木密度和林齡均呈現沿海拔梯度升高而降低的分異規律。由森林健康狀況空間評價(jià)結果可知，長(cháng)白山國家級自然保護區森林健康狀況的空間差異主要受土壤肥力和蓄積量影響；不同功能區的森林質(zhì)量狀況差異并不大，但核心區的森林質(zhì)量狀況變異系數最高。本研究提出了基于多源遙感數據的森林健康狀況評價(jià)技術(shù)路線(xiàn)與方法，研究結果可以為保護區制定科學(xué)有效的森林管理和保護措施提供重要參考。 　　

　　該研究由東北地理所博士生陳琳、任春穎研究員、張柏研究員、王宗明研究員和美國羅德島大學(xué)王野喬教授等共同完成，成果發(fā)布在RemoteSensing期刊上。該研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題（2016YFC0500300）和中科院青促會(huì )項目（2017277、2012178）等項目資助完成。論文信息列表如下：  　　

　　Chen, L., Ren, C.*, Zhang, B., Wang, Z., Wang, Y. *, 2019.  Mapping spatial variations of structure and function parameters for forest condition assessment of the Changbai Mountain National Nature Reserve. Remote Sensing 11, 3004, doi.org/10.3390/rs11243004. 

 

 

　　　　　圖1 長(cháng)白山保護區森林健康狀況參數反演及評價(jià)結果圖