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构建具有特色的中国生态参数遥感监测技术体系

媒体:赛杰奥  作者:吴炳方 等
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2020/2/5 17:03:59

《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》的生效实施,让中国这个世界最大的发展中国家面临节能减排的巨大压力。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)认为生态系统固碳是目前最经济可行和环境友好的减缓大气CO? 浓度升高的途径,因此,全球变化背景下增加陆地生态系统碳库已经成为国际社会关注的焦点和研究热点,定量评估我国陆地生态系统碳库量及其区域分布格局、动态变化趋势成为迫在眉睫的工作

 

为了摸清我国生态系统固碳量,在中国科学院战略性先导科技专项“陆地生态系统固碳参量遥感监测及估算技术研究”课题(编号XDA05050100)及中国科学院和环境保护部(现称生态环境部)联合支持项目“全国生态环境十年变化(2000—2010 年)遥感调查与评估”的“全国生态环境十年变化土地覆盖与地表参量遥感提取”(编号STSN-01-00)专题的支持下,在继承前人研究成果的基础上,中国科学院遥感与数字地球研究所联合中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所、中国科学院新疆生态与地理研究所、中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院测量与地球物理研究所、中国科学院深圳先进技术研究院、南昌大学、北京大学等多家单位,开展了全国土地覆被和7 个生态参数遥感监测方法的研究,并形成了中国土地覆被类型与生态参数一体化遥感监测技术,构建了2000~2010 年时空连续的土地覆被和生态参数数据集。土地覆被相关工作已于2017 年完成整理并先后出版了国家地图集《中华人民共和国土地覆被地图集(1︰1 000 000)》和配套专著《中国土地覆被》。

 

中国生态参数遥感监测方法及其变化格局》(吴炳方等著. 北京:科学出版社,龙门书局, 2019.11)是“中国陆地生态系统碳收支研究”丛书的一个分册,对碳专项遥感课题构建的中国生态参数遥感监测技术体系进行系统性总结。

 

广义的生态参数是指表征生态环境属性的所有参数集合,包括生理参数、物理参数、化学参数等。本书所述的生态参数是指陆地生态系统的生态参数,包括土地覆被类型、植被覆盖度(fractional vegetation coverage,FVC)、叶面积指数(leaf area index,LAI)、植被生长期、光合有效辐射吸收比率(fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FAPAR/FPAR)、地表温度、蒸散发和植被地上生物量,是生态评估、全球变化研究和生态系统管理的重要基础数据。

 

中国生态参数以2000 年、2005 年、2010 年三期全国土地覆被数据为基础和核心,涵盖2000~2010 年时空连续的植被覆盖度、叶面积指数、植被生长期、光合有效辐射吸收比率、地表温度和植被地上生物量、蒸散发等生态参数数据,据此建立了具有特色的生态参数遥感监测方法

 

生态参数的遥感监测及地面观测是掌握生态系统质量的核心工作。长期以来,遥感生成了大量的土地覆被与生态参数数据产品,但仍然不能满足生态系统管理和全球变化研究的需要,除了数据产品的精度、一致性和可比性等质量问题外,关键是对生态系统空间格局刻画不够、功能特征表征不足,很难反映生态系统的变化过程。其主要原因是普遍存在的土地覆被类型与生态参数监测相互脱节、各自独立完成。本书研究团队通过对土地覆被与生态参数遥感监测方法的不断探索和技术创新,构建了全国生态参数遥感一体化监测体系,实现了地物类型精细识别与功能定量监测的一体化。

 

▲ 全国生态参数遥感一体化监测体系框架 

全国生态参数遥感一体化监测体系的核心流程包括:多源遥感数据的标准化处理、高时空分辨率数据集的建立、生态参数遥感监测方法的形成、样区数据与遥感数据的结合等。其中监测的生态参数涵盖了基于像元二分模型的植被覆盖度、基于时空滤波算法(TSF)的叶面积指数、基于S-G 滤波Logistic 分段拟合方法的植被生长期、基于MODIS 等FPAR 产品神经网络反演方法的光合有效辐射吸收比率、基于“劈窗”算法的地表温度和基于分区分类型模型的植被地上生物量等;此外,蒸散发遥感监测方法与数据集由ETWatch 运行系统负责。

 

从2011 年起历时3 年,研究团队先后完成了生态参数野外调查、数据收集与预处理、生态参数遥感监测方法研究、生态参数数据集构建、生态参数数据集验证等工作。在此基础上,我们系统总结了基于遥感的生态参数监测方法,提出了生态遥感的新思路。据此,在研究团队的推动下,2015 年中国生态学学会正式成立了生态遥感专业委员会,目的是将生态与遥感领域的科学家召集在一起,促进生态和遥感的有机结合,开拓并引领生态遥感的研究方向和研究热点。

 

本文摘编自《中国生态参数遥感监测方法及其变化格局》(吴炳方等著. 北京:科学出版社,龙门书局, 2019.11)一书“前言”“第1 章 生态参数”,有删减修改,标题为编者所加。

 

(中国陆地生态系统碳收支研究丛书)

国家出版基金项目

 “十三五”国家重点出版物出版规划项目

ISBN 978-7-5088-5688-9

责任编辑:王 静 李 迪

 

本书是“中国陆地生态系统碳收支研究”丛书的一个分册,对碳专项遥感课题构建的中国生态参数遥感监测技术体系进行系统性总结。中国生态参数以2000 年、2005 年、2010 年三期全国土地覆被数据为基础和核心,涵盖2000~2010 年时空连续的植被覆盖度、叶面积指数、植被生长期、光合有效辐射吸收比率、地表温度和植被地上生物量、蒸散发等生态参数数据,据此建立了具有特色的生态参数遥感监测方法。本书可供从事地理信息系统(GIS)和遥感应用、生态研究以及环境保护方面的科技工作者,高等院校相关专业师生和政府相关部门人员参考。

 


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