2019 年一份令人震驚的評估全球生物多樣性狀況的報告強調(diào)了一個令人震驚的現(xiàn)實，即大約 100 萬個物種面臨滅絕的威脅。這些發(fā)現(xiàn)以及其他研究迫使政策制定者采取行動，實施旨在保護和振興生態(tài)系統(tǒng)以支持生物多樣性的國家計劃。

此類計劃強調(diào)將生物多樣性監(jiān)測納入依賴環(huán)境的各個部門。在這方面，遙感技術(shù)成為一種寶貴的資源，特別是高光譜成像，它能夠有效監(jiān)測大面積區(qū)域并確保環(huán)境評估和管理的透明度。

了解生物多樣性

植物生物多樣性在塑造生態(tài)系統(tǒng)的整體豐富性和復雜性、支持不同生物體的相互聯(lián)系和促進生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著至關重要的作用。為了更好地了解和保護生物多樣性，繪制植物多樣性圖至關重要。

植物多樣性繪圖涉及系統(tǒng)收集和分析有關各種生態(tài)系統(tǒng)中植物物種的分布、豐度和組成的數(shù)據(jù)。這些寶貴的數(shù)據(jù)可以讓我們了解生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和復原力，幫助識別具有高保護價值的區(qū)域并支持保護工作。然而，植物生物多樣性繪圖的傳統(tǒng)方法是勞動密集型且耗時的，導致數(shù)據(jù)差距和偏差。輸入一個改變規(guī)則的解決方案：高光譜成像。

高光譜成像科技的力量

高光譜成像為生物多樣性監(jiān)測和土地覆蓋分析提供了令人興奮的可能性。多光譜成像可生成可靠的棲息地地圖，以極高的精度識別廣泛的土地覆蓋類別。然而，在物種層面進行區(qū)分時，高光譜成像卻搶盡了風頭。

高光譜成像使我們能夠更深入地研究特定土地覆蓋的細節(jié)。通過分析目標場景中反射光和吸收光的光譜特征，高光譜數(shù)據(jù)可以確定植被種類和土壤類型。

多項研究強調(diào)了高光譜成像與多光譜成像相比在提取植被信息和區(qū)分植物物種方面的優(yōu)越性1, 2。這是因為高光譜圖像包含數(shù)百個光譜帶，而多光譜圖像包含數(shù)十個光譜帶。低光譜分辨率通常不足以準確區(qū)分目標區(qū)域上的植被物種。此外，高光譜圖像提供了有關植物特性的寶貴信息，包括葉子色素、水分含量和化學成分，為生態(tài)系統(tǒng)的健康提供了重要提示。

通過將高光譜成像顯著整合到保護工作中，我們解鎖了一個強大的工具，用于理解和保護復雜的生命網(wǎng)絡，從理解生態(tài)系統(tǒng)服務到監(jiān)測森林健康。

森林健康監(jiān)測

森林在維持生物多樣性方面發(fā)揮著至關重要的作用。高光譜傳感器的高光譜分辨率可以分析樹木特征、葉化學和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)。這使得能夠跟蹤生物多樣性隨時間的變化，并識別異質(zhì)熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性熱點。特別是，熱帶森林是地球上最多樣化、生態(tài)最復雜的生態(tài)系統(tǒng)。

高光譜數(shù)據(jù)通過識別電磁波譜的可見光和紅外區(qū)域內(nèi)的生化和生物物理參數(shù)(除了短波紅外區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的一些參數(shù))來分析森林冠層的光譜變化。葉面積指數(shù)、葉綠素含量、株高和生物量等參數(shù)對于確定葉片生化成分的物種間差異至關重要。

保護濕地

紅樹林和泥炭地等濕地是生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，提供一系列生態(tài)系統(tǒng)服務，包括養(yǎng)分循環(huán)利用。特別是，高光譜成像用于通過評估地面條件的光譜特征來準確測量碳含量。

這些測量結(jié)果可以作為植物生物量和初級生產(chǎn)力的代表，從而可以估計碳封存模型。這些見解對于保護這些重要的生態(tài)系統(tǒng)及其提供的生態(tài)系統(tǒng)服務至關重要。

生物多樣性凈收益報告的關鍵作用

公共和私營部門對評估棲息地條件、破碎化和多樣性的生物多樣性凈增益 (BNG) 報告的需求顯著增長。這些報告在支持土地開發(fā)實踐的持續(xù)戰(zhàn)略中發(fā)揮著關鍵作用，“確保野生動物的棲息地處于比開發(fā)前更好的狀態(tài)”。

在滿足這些關鍵需求時，高光譜成像提供了對開發(fā)前后棲息地狀況的重要見解。除了準確分類不同的棲息地之外，高光譜數(shù)據(jù)還揭示了有關單個物種葉子健康狀況的關鍵信息，揭示了入侵物種的存在，并有助于計算生物量和碳封存。憑借這些全面的見解，組織可以生成準確的 BNG 報告、做出明智的決策并采取促進生物多樣性保護的行動。