基于光谱特征分析的喀斯特石漠化信息遥感提取研究

近年来，我国西南喀斯特地区以石漠化为特征的土地退化，成为继西北地区沙漠化和黄土地区水土流失之后的我国第三大生态问题。遥感因其宏观、快捷、经济、信息综合等特点，成为喀斯特石漠化监测研究中的热点技术。但目前由于石漠化光谱响应机理研究的欠缺，使得遥感监测依赖于目视判读，耗时费力且随意性大。本研究将在对喀斯特石漠化地区的典型地物（岩石和植被）的光谱响应机理和特征分析的基础上，建立岩性和植被参量的高光谱遥感提取模型，尝试建立相关证据链，确定典型石漠化的光谱响应模式，构建石漠化遥感提取模型，增强监测结果的客观性，为遥感，尤其是高光谱遥感在该领域的应用提供理论基础和方法。

喀斯特石漠化是我国西南喀斯特地区面临的主要生态环境问题之一。岩石裸露率以及植被覆盖度是石漠化主要的地面表现特征，也是评价石漠化的关键指标。开展了广西喀斯特石漠化典型地区野外试验，收集了不同石漠化程度（不同植被盖度、土被盖度、裸岩率）的光谱（端元光谱与混合光谱）与覆盖度数据；基于该地面测量数据，在光谱特征分析基础上，建立了对像元内绿色植被、裸土和裸岩丰度敏感的四种形式的光谱指数，其中，岩石的光谱指数构建主要利用碳酸根离子在2300nm的吸收特征左右有吸收特征，原因在于喀斯特地区出露岩石为碳酸盐；土壤主要利用2200nm粘土矿物的吸收特征，原因在于喀斯特地区土壤以石灰土为主，粘土含量较高；利用地面数字照片估算植被、土壤和岩石的覆盖度，表明其与光谱指数间具有显著相关性，裸土的可决系数（R2）达0.70，岩石R2达0.51，植被叶绿素光谱指数MCARI的R2达0.83，优于红边指数及其他植被指数；利用广西石漠化典型区七百弄乡的高光谱Hyperion图像数据验证表明，混合像元分解方法反演的丰度与相应的光谱指数间具有显著线性相关性，植被、土壤及岩石的可决系数R2分别为0.93,0.66.0.84，表明本研究提出的光谱指数能较好地表征植被、土壤和岩石的盖度；最后利用丰度表征的植被覆盖度和裸岩率指标，对研究区的石漠化程度进行了初步评价。. 本研究表明：利用高光谱遥感数据发展石漠化光谱指数及丰度反演提取喀斯特石漠化信息是可行的，利用高光谱遥感技术进行喀斯特石漠化监测与评价具有巨大潜力。. 综上，顺利完成项目的全部研究内容。通过三年的研究，发表论文10篇（其中2篇SCI，5篇EI，5篇ISTP），完成全部考核指标。