岸边带草本植被氮吸收量的遥感探测机理与估算模型研究

With economic development, it is an outstanding problem for water scarcity of water quality. The issue of water eutrophication, especially the eutrophication of lake, is a growing problem. Nitrogen from the land is one of the main factors affecting water eutrophication. The ecosystem of riparian buffer zones is the last barrier to prevent pollutants from entering water bodies. It is very important to obtain the N uptake and the spatial distribution based on the remote sensing for the function and planning of the riparian buffer zones. The current method for vegetation N uptake is mainly the field sampling and laboratory testing. This method is laborious and the data is not promptly. We invert the herbaceous vegetation N uptake using the remote sensing method in this project. Based on the whole analysis of the remote sensing mechanism for the herbaceous vegetation nitrogen uptake in the riparian buffer zones, firstly, we obtain the full set of experimental data for vegetation N uptake modeling and validation through comprehensive experimental design and rigorous scientific experimental methods. Secondly, based on the experimental data and the radiative transfer mechanism, the N remote sensing models of leaf and canopy are proposed in this project. Combined the vegetation NPP calculation, the vegetation N uptake of riparian buffer zones is inverted for the remote sensing data.The vegetation N uptake from the remote sensing data is validated lastly. The research can provide the basic data for the Eco-efficiency evaluation of the riparian buffer zones.

随着经济的发展，我国面临的水质性缺水问题更加突出，水体尤其是湖泊的富营养化问题日益严重，来自陆地的氮元素是影响水体富营养化主要因素之一。岸边带生态系统是控制陆地污染物进入水体的最后屏障，通过遥感技术获得岸边带植被氮吸收量的空间分布对于评价岸边带功能、规划岸边带结构、减轻水体富营养化进程具有非常重要的意义。针对目前岸边带植被氮浓度获取依靠现场采样、实验室化验方式工作量大、数据不及时的现状，本项目考虑通过遥感技术计算岸边带草本植被氮吸收量。在深入分析岸边带草本植被氮吸收量的遥感探测机理的基础上，通过全面的实验设计及严格科学的实验方法，获取岸边带植被氮吸收量遥感建模及验证所需要的全套实验数据，基于实验数据和辐射传输机理分析，建立岸边带植被氮浓度的叶片和冠层两个层次的遥感估算模型，进一步计算植被氮吸收总量，并且得到岸边带草本植被氮量的空间分布规律，最后对基于遥感数据计算的植被氮吸收量进行真实性检验

饮用水安全是影响经济发展、社会稳定和人体健康的重要因素，保障饮用水安全是维护广大人民群众根本利益的基本要求。提供给千家万户的自来水质量与水源地提供的原水水质有很大的关系，原水保护具有极佳的经济效益和较小的生态风险，是饮水安全保障的基础和关键所在，水源地保护对于保障饮用水安全具有重要意义。.随着经济的发展，我国面临的水质性缺水问题更加突出，水体尤其是湖泊的富营养化问题日益严重，我国近3000个1平方公里以上的较大湖泊中，普遍存在着富营养化或者受到富营养化的威胁，来自陆地的氮元素是影响水体富营养化主要因素之一，控制、减少水体含氮量、主要是来自陆地的氮元素，是治理水体富营养化的重要措施。.岸边带生态系统是控制陆地污染物进入水体的最后屏障，环境管理迫切需要将目前基于点尺度开展的岸连带相关研究，推广到系统的、面尺度开展工作，在宏观层次上计算植被氮吸收量及其空间分布。目前岸边带植被氮浓度获取依靠现场采样、实验室化验方式工作量大、数据不及时，通过遥感技术获得岸边带植被氮吸收量的空间分布对于评价岸边带功能、规划岸边带结构、减轻水体富营养化进程具有非常重要的意义。.本项目研究通过遥感技术计算岸边带草本植被氮吸收量及空间分布。在深入分析岸边带草本植被氮吸收量的遥感探测机理的基础上，在全面严格科学的实地实验基础上，基于实验数据和辐射传输机理分析，项目分别基于植被干物质光谱反射率与实地现场测量鲜物质光谱反射率，建立光谱与氮素含量模型，确定氮敏感波段、构建合适的植被指数进行氮含量遥感反演；项目还研究了采用连续小波分析方法，利用高光谱数据，分析叶片叶绿素含量对反射率的影响特征，建立叶绿素含量反演模型。并将课题研究成果应用于饮用水水源地管理工作当中，为相关决策及政策制定，为水源地现场环境监察执法，提供技术与数据支持。