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[IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 西班牙瓦伦西亚（2018年7月22日-7月27日）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 利用多光谱卫星数据监测C3/C4草本物种的时空变化

DOI：10.1109/IGARSS.2018.8517685 出版年份：2018 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 遵循C3和C4光合途径的草类是草种功能类型的基本组成部分，在草原生态系统中具有卓越的生态服务功能。由于环境需求差异，这些草类在形态、物候和生理特征上随时间呈现显著区别。这些特征决定了利用遥感数据区分它们的可行性及其地上生物量（AGB）的时序响应规律。数十年来，合适的遥感数据源缺失制约了C3与C4草类的时空监测，导致对其生态服务潜力和贡献的认知存在不确定性。本研究旨在确定区分C3和C4草种的最佳时段，并同步估算其时空分布的物种AGB。通过Sentinel 2卫星数据结合判别分析（DA）和稀疏偏最小二乘回归（SPLSR）算法实现目标。结果表明：冬季峰值期是区分C3和C4草类的最佳时间窗口，此时两物种均达到生物量峰值（±1.11kg/m2）。虽然夏季分类精度尚可，但存在最高误差（±20%），且该时期两物种处于生长初期导致AGB较高。红边波段、近红外（NIR）和短波红外（SWIR）对C3/C4区分及AGB变异具有显著贡献（α=0.05），这些电磁波谱段有效捕捉了物种物候、生理、形态差异及时空变化特征。
作者： Onisimo Mutanga，Cletah Shoko
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用哨兵2号卫星数据确定区分C3和C4草本物种的最佳时期，并估算其地上生物量（AGB）在时空上的变化。

研究成果

冬季是区分C3和C4草本物种的最佳时期，此时它们达到峰值且地上生物量（AGB）较高。红边、近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段的Sentinel-2光谱数据对物种区分和AGB估算具有显著贡献。未来研究可考虑利用Sentinel-2衍生数据来提升秋冬过渡期和初夏季节的区分效果。

研究不足

该研究的局限性在于缺乏具有适当时间、空间和光谱能力的免费传感器，难以随时间推移对C3和C4草种进行区分及地上生物量估算。季节性因素对这些草种监测的影响尚未得到充分探究。

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