方向五：湿地遥感
江西省鄱阳湖2021年春季/秋季草滩生物量分布图
春季
秋季
植物生物量是指单位面积湿地范围内存在的湿地植物的总重量，通常以鲜重或千重表示。湿地植物生物量是评价湿地生态系统健康状况、固碳能力和描述系统内物质循环、能量流动过程的重要指标。植物生物量的变化与区域气候和水文条件的变化密切相关。准确估计植物生物量对研究湿地生态系统碳循环和动态变化有着重要意义。
鄱阳湖是中国最大的淡水湖，是典型的季节型、吞吐型湖泊。高动态的水文变化使鄙阳湖的湿地景观表现出“丰水一片、枯水一线”的变化特征。在枯水期，鄙阳湖水位下降，湖底暴露在空气中，有利于各种湿地植被的生长。鄱阳湖湿地为许多陆生、水生植物提供栖息环境，其碳存储功能对全球气候调节有重大意义。
利用卫星数据，通过遥感估算模型对鄱阳湖春季和秋季草洲生物量进行反演，最后得到鄱阳湖植物生物量专题图共两张。使用的卫星数据为哨兵2号，影像时间为2021年春季（5月1日）和秋季（11月27日）。使用的波段包括红光波段和近红外波段，其地表分辨率均为10m。通过建立土壤调节指数（SAVI）与湿地草洲生物量的关系，建立鄱阳湖草洲地上生物量最优遥感估算模型，其均方根误差为73.91g/m2，预测吻合度为71.9%。
研究结果表明：春季鄱阳湖水位较高，湖区北部被水淹没，植被多分布在湖区南部。生物量整体上呈现南高北低的趋势，围绕蝶形湖周边生物量较高。在蝶形湖周围，沿着湖心向外，生物量逐渐增大。秋季鄱阳湖水位较低，大部分水体与泥滩区域出现草洲覆盖，但是生物量较低，基本在100g/m2以下。秋季湖区植被覆盖范围较广，但其生物量整体呈现下降趋势。植物的物候变化导致了生物量的下降，例如，11到12月份，由于气温下降，南荻、芦苇变黄枯萎等。鄱阳湖草洲植物生物量大部分在O-1000 g/m2之间。其中，春季草洲植物生物量多处于600-1000 g/m2区间内，占比为37.94%。秋季生物量多处于100-300 g/m2区间内，占比为56.72%。
江西省鄱阳湖2021年湿地植被景观分布图
湿地景观主要是针对湿地优势植物群落及湿地景观进行景观制图，以了解湿地植物群落空间分布，并统计各群落在湿地的占比。湿地景观研究体现的是湿地学与景观方法的有机结合。湿地景观分类是通过建立等级分类系统,全面反映研究区湿地景观的空间分异和组织关联,揭示其空间结构与功能特征,是湿地景观研究的基础。景观分类既是把握景观基本属性和功能的重要手段,又是景观评价、规划与管理的重要基础。
鄱阳湖湿地景观图可以帮助我们了解鄱阳湖湿地优势植物群落的空间分布情况，通过景观分类图，可以对景观的破碎度、多样性等进行景观生态评价，了解湿地生态系统对气候变化与人类活动的响应情况。
湿地景观制图主要通过遥感的方法进行制图。制图区域为以鄱阳湖国家级自然保护区湿地以及鄱阳湖南矶山湿地国家级自然保护区。选择鄱阳湖湿地优势植物群落苔草虉草、南荻芦苇、菰、蓼和其他等四类植物群落和水体、泥滩两种湿地景观共六种地物进行制图。使用Sentinel-1卫星的雷达数据和Sentinel-2卫星的光学数据进行制图，包括2021年1月至12月的卫星影像数据，数据地面分辨率均为10m。通过对时序遥感影像进行分析和特征提取，得到红边指数、植被指数和物候特征等分类特征，选用随机森林分类方法对研究区内的湿地植物群落进行提取和分类，最后得到鄱阳湖湿地景观图。其中，分类总体精度达到82.6%，kappa系数为0.81。
研究结果表明：整个湿地苔草虉草、菰、南荻芦苇、蓼和其他等植物群落湿地景观面积呈现出由大到小的分布趋势。水体与泥滩主要呈现的是长年为水体与或泥滩的区域。湿地景观在各湖泊与蝶形湖周边呈现环状分布，从湖心向外，按照离湖心远近距离排序，湿地景观分布为菰、苔草虉草和南荻芦苇的分布条带。从两个保护区湿地植物群落面积来看，苔草面积约为158km2，占总面积的27.8%。菰为131km2，占总面积的23.0%。南荻芦苇约为81km2，占总面积的14.2%。蓼草等其他植物群落17km2，占总面积的3.0%。而长年为水体的区域约为142km2，占总面积的25.0%。泥滩区域为40km2，占总面积的7.0%。