乌梁素海沉水植物群落光谱特征及其受覆盖度的影响分析

摘要

沉水植物是湖泊生态系统重要组成,也是水质与健康状况的指标性类群,可以采用遥感技术对其生长和分布情况进行监测。基于实测光谱数据,分析了乌梁素海沉水植物光谱特征,研究了覆盖度对乌梁素海沉水植物反射光谱的影响,建立了乌梁素海沉水植物覆盖度反演模型。结果表明:沉水植物群落的光谱反射率随覆盖度减少而下降,覆盖度为1%~20%时,沉水植物群落光谱反射率与水体反射率非常接近,但在813 nm和1069 nm处仍存在差异。在710~746 nm波段附近,沉水植物群落光谱反射率与覆盖度呈显著正相关。在建立的单波段/波段比沉水植物覆盖度反演模型中,波段比覆盖度反演模型要优于单波段反演模型,波段比反演模型的决定系数(coefficient of determination)R^(2)>0.716,均方根误差(root mean square error,RMSE)小于14.90%,平均相对于误差(mean relative percentage error,MRPE)小于35.65%,反演精度较高,适用于60%~100%沉水植物覆盖度反演。利用波段响应函数,将实测光谱反射率积分到Sentinel-2 MSI波段上,建立了multi spectral instrument(MSI)覆盖度反演模型。波段比二次多项式反演效果最好(R^(2)为0.94,RMSE为4.62%,MRPE为6.22%),可以用于乌梁素海沉水植物覆盖度的反演。