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遥感技术的应用特点
多尺度结合,大尺度为主的生态学研究
遥感的优势是能从不同的尺度上进行对地观测。生态学研究的对象,主要分为生物和非生物两类。由于植物群落是生态系统的主要组成成分,所以生态系统的分类主要是对植被进行分类。
★植物种水平的分类主要靠地面调查
★低空高分辨率的航空相片常用于林冠层的树种分类
★群落水平的分类可以利用航空或卫星遥感资料
★生态系统、景观水平的分类,则主要根据作为群落生境要素的地貌、土壤以及水热条件等
深黑色代表高植被覆盖区和常绿植被类型,浅灰色代表低植被覆盖区和冬季休眠的落叶植被,灰白色代表草原和荒漠植被以及北方冬季休耕地
80年代后期以来,在全球范围内进行科学研究和资源普查,成为许多国家的重点内容,具有以下特点:
(1)大尺度遥感广泛应用,促进了宏观生态学的发展
1988年美、苏两国达成组建全球生态国际委员会协议,提出诸如全球能量和生物地球化学循环、全球尺度土壤和植被监测、生物多样性、全球观测系统、生态变化的理论和方法论、全球生态变化的预测方法等方面的合作。
生物圈的动态监测在全球变化研究中具有重要作用。在此期间出现了一系列全球生态系统监测计划,诸如IGBP和IHDP的全球陆地生态系统(GCTE)、土地利用与土地覆盖(LUCC)等核心计划。
(2)遥感技术的集成化
遥感与地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)的结合,提高了生态遥感的有效性和定量化水平。多种遥感技术相互补充,解决了诸如专题研究、尺度变换、图像融合与复合,以及全天候监测等问题;GPS可以解决地面观测数据与遥感数据配准的问题。
(3)实用化与商业化
冷战结束后,各国用于军事的遥感技术逐渐转向民用。除美、俄两个空间大国外,法、日、加、印等国都陆续提供商业性的遥感资料。相应的图像处理软件也得到迅速发展。许多高分辨率的商用小卫星也陆续发射,使大尺度生态学研究有了适用的工具和更大的选择余地。
1999年4月15日美国发射了Landsat7;4月27日又发射了IKONOS1高分辨率商用卫星,分辨率为1 m(黑白)和4 m(彩色)。此后发射OrbView-3、OrbView-4高分辨率卫星,它的1 m分辨率的产品可用于编绘1:24000地形图,为大比例尺制图提供基础,具有广泛的用途。
(4)国际合作与信息资源的共享
环境和生态问题往往是超越国界的,需要大尺度的同步或准同步观测资料。在气象预报方面,首先实现了信息资源共享。
目前,宏观生态研究所用的数据也主要来自NOAA卫星系列的AVHRR数据。1998年美国前副总统戈尔发表了“数字地球:21世纪认识我们这颗星球的方式”的演讲。1999年12月2日,来自全球20多个国家的500多位科学家在北京召开了首届“数字地球国际会议”。在世界仍分为不同政治经济集团的情况下,数据共享不可能真正实现,但在全球变化和环境监测等方面将会首先取得突破性进展。
全球变化的许多核心计划都不同程度地需要遥感资料,这就需要进行信息交换与管理,为此建立了全球数据信息系统(IGBP-DIS)和全球土地信息系统(GLlS)。针对全球土地利用和植被动态研究,制定了一个基于1 km分辨率遥感数据的全球分类系统。包括针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林、混交林、密灌丛、稀灌从、稀树林、稀树草地、草地、永久湿地、农田、城市建成区、农田与自然植被镶嵌体、冰雪、棵地、水体等17类。
近十年来各国都广泛运用AVHRR数据,采用非监督分类方法进行土地利用和土地覆盖分类。采用归一化植被指数(NDVI),便于全球进行比较。
遥感在区域和景观尺度的应用同样具有重要意义,因为这两种尺度具有很强的可操作性。
生态问题往往带有很强的地方或区域色彩。如我国干旱和半干早区的荒漠化、湖泊的富营养化、内陆湖泊的干涸、酸雨危害的扩展、森林过伐和草场退化、湿地萎缩等等,都需要通过系统的遥感分析来研究生态系统功能的变化。
遥感方法对于城市化过程和景观组分的时空格局研究,具有不可替代的优势。