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外来植物入侵遥感监测预警研究进展

花匠小妙招
2024-10-31 11:09

第37卷,第8期中国农业资源与区划Vol37,No8,pp2232292016年8月ChineseJournalofAgriculturalResourcesandRegionalPlanningAugust,2016===============================================doi:107621/cjarrp1005912120160835·研究综述·

收稿日期:20150617作者简介:孙玉芳(1976—),女,山东莱芜人,副研究员。研究方向:农业外来生物入侵防控管理。※通讯作者:**斌(1978—),男,河北邯郸人,副研究员。研究方向:农业外来生物入侵遥感监测技术。Email:zhanghongbin@caascn*资助项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(41101383);“十二五”农村领域国家科技计划课题(2012AA1020034);农业部农业信息技术重点实验室开放课题(2012008)外来植物入侵遥感监测预警研究进展*孙玉芳1,姜丽华2,李刚3,陈宝瑞3,张宏斌1※(1.农业部农业生态与资源保护总站,北京100125;2.中国农业科学院农业信息所,北京100081;3.农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081)摘要文章紧密围绕近年来国内外关于外来植物入侵遥感监测、预警新技术、新方法,总结了当前监测预警技术方法的问题和不足,阐明了未来针对外来入侵植物的遥感监测、预警技术发展趋势和方向。目前在监测方法上,主要有图像识别法、高光谱监测法、雷达数据辅助识别法和中低分辨率时序序列数据分析法等。其中,图像识别法和高光谱监测法应用较多,但其数据来源获取困难,后期数据处理工作量大,缺少普适性强的自动解译算法;雷达数据辅助识别法由于雷达数据自身空间分辨率粗糙,在植被监测中往往配合其他数据源同时使用,因此应用上有一定的局限性;中低分辨率时序序列数据分析法适用于较大空间尺度上的植被外来物种入侵监测,监测结果空间定位能力差,很难在小尺度区域上进行应用。在预警方法上,主要有生态机理模型预测和数学模型机理预测两种方法,基于GIS和遥感技术的生态学模型预测机理性强、易推广,预警精度较好,具备一定的空间定位能力,适宜于在宏观区域尺度上应用,但存在部分关键植被生理遥感参数获取困难等问题。数学统计模型预测以理论统计为主,只是对外来植物入侵发生的概率进行了估测,对物种或区域环境依赖程度高,普适性较差,遥感参数较少参与模拟过程,空间定位能力不足。总体上,利用遥感技术快速、准确地进行外来入侵植物定位监测和预警已成为防控外来植物入侵,维护区域生态安全的必然趋势。在数据源集成上,传统可见光遥感和新型激光雷达遥感、高光谱遥感、多角度遥感等多源数据集成、融合应用更为多见,数据获取范围进一步拓宽。特别是诸多新型国产高分卫星发射升空后,使得监测时效性和成本进一步改善,实用化、规模化、业务化动态监测成为可能。在技术方法上,受信息技术、自动化技术和传感器制造技术的影响,数据获取范围不断拓宽,空间定位能力不断增强,监测、预警也将不再局限于单一技术和模型的应用,而是多模型、多平台(星-机-地)综合监测、预警模式成为趋势,外来植物入侵的遥感监测技术正逐步发展成为植被生态遥感学科领域的重要分支学科。关键词外来植物入侵遥感监测预警研究进展中图分类号:S45;S127文献标识码:A文章编号:1005-9121[2016]08-0223-070引言植被外来物种入侵是指植物由原产地通过自然或人为的途径迁移到新的生态环境,从而对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成经济损失或生态灾难的过程。入侵植物严重威胁了植物生物多样性和生态系统的平衡稳定,是目前全球生态环境安全和农业、畜牧业生产领域面临的难点问题[13]。特别是随着我国国际贸易、交通运输、旅游等活动的逐年扩大,为外来生物入侵提供了便利,导致各类生物入侵事件频繁发生,仅2015年就爆发了内蒙古科右前旗刺萼龙葵(Solanumrostratum)、江苏泰州水花生(AlternantheraPhiloxeroides)和湖南安乡水葫芦(Eichhorniacrassipes)等数十起入侵事件,不仅影响当