基于Sentinel-2A数据的东北森林植物多样性监测方法研究.pdf

植物生态学报 2022, 46 (10): 1251-1267 DOI: 10.17521/cjpe.2021.0373 Chinese Journal of Plant Ecology 基于Sentinel-2A数据的东北森林植物多样性监测 方法研究 1,2 1* 1,3* 周楷玲 赵玉金 白永飞 1 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093; 2 中国科学院大学生命科学学院, 北京 100049; 3 中国科学院大学资源与环境 学院, 北京 100049 摘 要 植物多样性监测是开展生物多样性评估, 制定生物多样性保护政策的基础。传统的森林植物多样性监测以实地调查 为主, 难以快速获取森林植物多样性的空间分布及其动态变化信息。遥感技术的发展为评估区域尺度森林植物多样性提供了 重要工具。该研究选取凉水、丰林和珲春3个国家级自然保护区, 利用Sentinel-2A卫星影像和野外实测数据, 探讨了基于像元 和聚类的光谱多样性直接估算方法, 以及基于随机森林回归的森林植物多样性反演方法。研究结果表明: (1)在像元尺度, 基 于凸包面积计算的光谱多样性指数对Shannon-Wiener多样性指数的估算精度(R2 = 0.74)优于基于变异系数的方法(R2 = 0.60); (2)基于像元的光谱多样性估算方法对Shannon-Wiener多样性指数的估算精度优于聚类分析方法(R2 = 0.59); (3)基于6个特征变 量, 利用随机森林回归算法对Shannon-Wiener多样性指数的估算精度最高(R2 = 0.79); (4)上述方法均不能精确估算Simpson多 样性指数和物种丰富度。研究发现基于Sentinel-2A卫星影像能较好地反演Shannon-Wiener多样性指数, 为下一步能在大尺度 上进行森林植物多样性估算提供了参考和依据。 关键词 森林植物多样性; Sentinel-2A; 光谱多样性; 聚类分析; 随机森林回归 周楷玲, 赵玉金, 白永飞 (2022). 基于Sentinel-2A数据的东北森林植物多样性监测方法研究. 植物生态学报, 46, 1251-1267. DOI: 10.17521/cjpe.2021.0373 Study on forest plant diversity monitoring based on Sentinel-2A satellite data in northeast China ZHOU Kai-Ling1,2, ZHAO Yu-Jin1*, and BAI Yong-Fei1,3* 1State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinses Academy of Science, Beijing 100093, China; 2 College of Life Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; and 3College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China Abstract Aims Plant diversity monitoring is the basis of biodiversity assessment and developing conservation