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西 南 林 业大 学

本科毕业论文(设计)开题报告

论文题目 高山松生化组分高光谱遥感定量反演研究

专

业

名

称

地理信息系统

年

级

2012级

学

生

学

号

201204520

学

生

姓

名

杨庆

指导教师(职称)填 表 时 间

舒清态

2016年 3 月 22 日

教务处制

别龄指导 指导教师姓名 性 年教师

别

龄

基本情况

学历或学位

专业技术职务或职称

工 作 单 位西南林业大学林学院

题目 科研项目 ； 横向课题 ； 其它来源 .

来源

1、该研究的目的、意义

高山松生化组分的研究其实跟植物生化组分的研究大体是基本一致的，只是研究的面从某种意义上说缩小了范围，在这里呢我们就以植物生化组分为模型进行对高山松生化组分研究做指导。

高山松植被体内所含的叶绿素、水分、蛋白质、木质素和纤维素等组分统称为生化组分，它们都直接或问接地参与生物地球化学循环，在生态系统的物质和能量循环中发挥着重要作用，是评价植物生产力、养分亏缺、枯枝落叶分解率和碳氮养分分布等的重要因子。

在生态系统中人类生存和生产、生活息息相关的诸多生态过程都与植被生化组分有密切联系。例如蒸发、蒸腾、初级生产、废物分解等的快慢就与植物生化组分的含量和构成有着密切联系(PetersonandHubbard，1992；AberandFederer．1992；GoetzandPrince，1996)。对植物体而言，其生化组分，尤其是叶片中的生化组分，或作为原料(如水)、或作为触媒(如叶绿素)、或作为中间产物或最终产物(如蛋白质)，影响和控制着生态过程的进行。叶绿素浓度是植物营养胁迫、光合能力和发育阶段的重要指标，在植物营养中占有极其重要的地位：氮素是植物生长不可或缺的营养元素之一，氮在叶片中参与了叶绿素和蛋白质的合成，缺氮是与叶绿素含量关系最密切的营养胁迫因子之一，而过量氮不仅造成营养物质的流失，还会污染周边地表水和地下水环境；适量的碳素营养也是植物生命过程中不可缺少的；而碳氮比含量直接影响自然界每年氮矿化量和氮循环状况(Wessman，eta1．，1988)，是衡量生态系统枝落叶分解速率的重要指标，而且是许多生态模型所需的输入参数；叶水是叶片内部各种生化过程的发生介质，也是光合作用的基本原料之一，其含量多少与蒸腾作用有着密切关系。缺水不仅是限制植物生长的重要胁迫因素，在森林地区也是林火发生和快速蔓延的原因之一。可见，植物生化组分的研究不仅在生态系统、全球变化、碳、氮循环等科学研究方面具有重要意义，而且在指导农业生产、监测农作物长势和估产、分析农田水肥状况以及植被精细类和森林火灾预警等诸多方面也具有重要意义[1。]

遥感作为一门新型的技术与传统学科相结合的探测手段，提供了多种不同时间和空间尺度的地表物理和化学特性的信息。与传统点尺度上耗时耗力的人工量测相比，遥感为获得不同尺度生化组分含量提供了一个便捷的多元化工具。植被生物物理、化学参量是植被属性的定量表征，对于理解生态系统、驱动地表生态模型具有重要意义。高光谱技术是近几年迅速发展起来的一种全新遥感技术。它具有窄波段，分辨率高，能获得高精度、连续的地物光谱信息，对遥感研究提供了大量高精度的数据。高光谱遥感影像丰富的光谱信息使定量估算植被生化参数成为可能。利用高光谱遥感数据实现对植被生化组分的监测，是生态学、农学、全球变化等科学研究以及精准农业等应用行业的

迫切需求。

传统的获取植被生化组分含量的方法主要是通过野外实地采样、室内进行分析。这种方法的主要缺点是费时费力，具有事后性和破坏性，且有限的样本采样不适合大面积的应用。遥感作为新型的探测手段，可以方便快捷的获取空间上连续分布的地物光谱信息。而且随着遥感卫星影像光谱分辨率的不断提高，现在能够获得上百个连续波段的图形，光谱分辨率可以达到10个纳米，使得每个象元都可以获取一条完整的光谱曲线，这为获取植被生化组分的光谱特征，进行生化组分的定量提取提供了可能。通过遥感估算生化组分，进而可以研究植被的质量以及区域甚至全球尺度的养分循环或生物地球化学循环等，遥感数据成为冠层特性时空变化详细信息获取的唯一低成本的来源[2]。

2、国内外研究现状及发展趋势

高光谱遥感研究现状

高光谱遥感的发展从概念的提出到成像光谱仪的问世大概有30年的历史，它是20世纪后半叶遥感技术发展的一个里程碑，早在二十世纪六七十年代美国农业部就就利用光谱学提取了植物干叶片生化组分参量，但是随着高光谱遥感技术的发展大量有关生化组分的研究也就随着展开，分布在农业，林业，生态环境等各个领域，高光谱遥感的研究也在不断的扩宽领域，我国在对林业这部分的研究也逐渐成为热点，在2010年东北林业大学的杨曦光就在植被森林生化参量的