塔里木河下游植被恢复与遥感测度

塔里木河下游输水后，众多学者对输水后植被生态响应进行了研究，并筛选出一些响应指标。由于生态恢复的长期性、复杂性以及输水的非确定性以及学者们研究问题的出发点、实地观测指标、时间和方法的不同，使后续监测工作不能顺利实施。项目拟在已有研究基础上，采用实地调查与定点观测相结合的方法，筛选出输水区建群植被表达输水响应的主要指标，研究这些指标与生态恢复程度之间量化关系；研究不同植被类型、不同响应指标在中、高分辨遥感数据上的表现规律和遥感参数的变化规律，建立主导响应因子与遥感数据的关系模型并确定其精度；从而，确定输水区大范围、长时间、多尺度植被恢复综合监测方案。研究结果对输水区生态恢复的长期监测、对认识和揭示极端干旱区荒漠植被对非确定性输水的耐性与适应规律、对充实和改进干旱区生态恢复研究方法以及指导和管理后续输水都具有重要理论意义和现实意义。

为确定塔里木河下游建群植物对不同地下水埋深的光谱响应规律，系统测定并分析了研究区相同地下水埋深主要荒漠植物光谱特征，找出了它们与水分相关的光谱区间。确定了胡杨、柽柳对地下水埋深的量化响应光谱波段。. 现地调查数据表明：研究区建群植物胡杨、柽柳冠幅是可视检测指标。随地下水埋深下降，胡杨冠幅减小、密度降低；柽柳丛高降低，直立枝地径减小，但其冠幅、密度与地下水埋深变化响应不明显。. 基于Quick Bird数据，人机交互解译提取胡杨、柽柳冠幅，与实测数据相比精度分别为84.00%、76.24%，树木分布稀疏、均匀、生长良好、冠幅较大的林地，提取精度较高，反之，精度降低。. 基于2004年Quick Bird和2011年World View数据，使用面向对象技术，提取研究区胡杨、柽柳冠幅，结果表明：2004~2011年胡杨树冠生长增量明显范围在离河300m，柽柳树冠生长增量明显范围在离河800m内。一定时段内高分数据的重复观测，避免地面调查人为因素所致数据可比性不强的弊端，并可作为研究区生态恢复定量监测的基础数据。. 基于中分辨ASTER、TM数据，采用空间分析方法，定量分析植被覆盖变化。研究表明：输水11年来，Ⅰ级极高植被覆盖、Ⅱ级高植被覆盖、Ⅲ级中植被覆盖、Ⅳ级低植被覆盖分别增加了986.76 hm2、681.84 hm2、1091.88 hm2、8641.39 hm2；Ⅴ级裸地、沙地减少了11420.37 hm2，研究区生态恢复趋于稳定。. 基于多源遥感数据（高、中、低分辨：ALOS、TM、MODIS），采用逐级建模方法，估测植被覆盖度，结果表明：随着遥感数据空间分辨率的提高，植被覆盖估测精度增加。研究区基于高分辨、中高分辨及中低分辨遥感数据植被盖度模型估测精度分别为89.53%、86.98%及84.57%。. 综上研究表明：胡杨、柽柳冠幅是高分辨遥感数据植被恢复监测的关键指标，与之紧密相关的植被覆盖度与植被指数则是中分辨遥感数据植被恢复监测的关键指标。根据所获遥感数据的分辨率及其植被盖度估测模型，当地面调查数据缺失时可直接进行植被覆盖定量检测，是研究区大范围、长时间生态恢复遥感定量监测的有效途径。