红树林又称“海岸卫士”、“消浪先锋”、“生物净化筛”, 是最具生命力的四大海洋自然生态系统。红树林生长在潮间带, 且郁闭度高, 地面调查不仅需要投入大量的时间及人力, 而且空间范围和时效性都具有极大的局限性, 无法满足大范围监测。2000年以来, 我们基于多源遥感从时空模式、结构参数、生理生化参数反演等多角度研究了红树林生态系统, 为科学监测和管理红树林提供了先进的技术手段和方法。《生物多样性》2018年第8期发表的文章《基于多源遥感的红树林监测》详细介绍了随着遥感技术的发展我们课题组十几年来在红树林开展的三个方面的研究成果。

图1  部分研究区的红树林(作者实地拍摄)

2000年初,我们首创了基于像素和面向对象相结合的方法, 将IKONOS高分影像应用于红树林种间分类制图, 也首次对IKONOS和QuickBird高分影像应用于红树林制图效果进行了比较, 并将Worldview-3和ALOS影像进一步应用于红树林种间分类。2010年前后,应用面向对象和决策树的分类方法对1973–2010年广西红树林面积的变化进行了分析, 解决了红树林大范围监测问题; 随后, 又基于无人机多光谱和地面激光雷达遥感的红树林叶面积指数反演方法, 肯定了植被指数方法和无人机手段应用于海岸带红树林叶面积指数反演的适用性, 并根据红树林本身茂密、低矮的特点(图2), 提出了植被遮挡指数VOA (vegetation occlusion index)。随着遥感高光谱的不断精细化, 近5年来,我们又探索了遥感应用于红树林的生理生化参数反演: 其中, 首次评估了受潮汐作用的红树林光化学反射指数PRI (photochemical reflectance index)与光能利用率LUE (light use efficiency)的关系、天然红树植物白骨壤(Avicennia marina)林和桐花树(Aegiceras corniculatum) PRI与LUE的关系以及受外来物种互花米草(Spartina alterniflor)入侵的红树林PRI与LUE的关系, 是未来评估红树林生态系统光合能力及生产力的重要基础(图3); 也根据红树林生长在潮间带的特殊性, 基于Landsat-8影像探究了不同淹没状况下的红树林冠层叶绿素含量的变化结果(图4)。

图2 茂密、低矮的红树林(作者实地拍摄)

图3  4种研究对象光化学反射指数(PRI)与光能利用率(LUE)的关系图

图4 基于种类和季节的不同淹没状况的红树林绿色叶绿素指数(GCI)分布箱体图

十年如一日, 每年至少两次全员野外工作, 酷暑寒冬, 带着无人机、光合仪、GPS、叶绿素仪等从北京到广西沿途30多个小时车旅的跋涉前往实验基地——汕口红树林保护区。难以想象的野外工作环境(图5),增加了我们对红树林的了解和热爱。希望通过我们的工作让更多的人热爱和保护红树林, 最重要的是提供科学的认识和管理, 促进红树林生态系统生物多样性的保育工作。

图5  野外工作照片(作者实地拍摄)