城市边缘区植被生态高光谱遥感定量研究

摘要

北京山区是首都社会经济生态系统的重要组成部分，是首都重要的生态屏障，生态环境的好坏直接影响到北京地区生态系统的稳定。而北京门头沟区有蕴藏丰富的矿产资源，开采历史悠久。矿产资源的枯竭是无法避免的客观规律，它一方面为地区政府和矿业集团获取巨大经济利润，另一方面也付出了巨大的环境代价。为了实现北京绿色生态屏障，就必须恢复受损的矿区生态系统，完成矿区群落结构的有序快速演替。本文以王平村煤矿为例，利用高光谱遥感数据hyperion植被像元光谱，基于单变量植被指数R752/R548采用三次函数法构建植被鲜重估算模型；利用实测植被冠层反射数据基于四点内插法构建植被SPAD估算模型；基于植被氮元素特征吸收波段范围的一阶导数光谱通过多元逐步线性回归法构建矿区植被氮元素估算模型；在此基础上，利用参数成图技术分别提取了植被物化参数的丰度分布，并揭示其空间分异规律。结果表明：植被物化参数定量估算模型精度很高，植被鲜重估算模型的多重判定系数R2达到0.883：矿区植被叶绿素浓度估算模型的判定系数R2达0.814；植被氮素含量高光谱遥感估算模型的判定系数R2达0.795。物化参数丰度分布空间分异规律主要是在矸石堆放核心区域的植被叶绿素浓度和鲜重最低；随着远离矸石距离的逐渐增大，植被叶绿素浓度和鲜重则逐渐增大。植被氮素含量分布规律则恰恰相反，矸石堆放区域植被氮素含量最高，随着距离的向外推移，其含量越来越少。总之，利用高光谱遥感技术研究城市边缘废弃矿区植被生态是完全可行的。这对恢复矿区生态系统服务功能，建设北京市西部生态屏障以及成功实现地区经济转型都有极其重要的生态参考价值。