近日,我校測繪地理信息學(xué)院智能計算與遙感應(yīng)用實驗室的付波霖教授團隊在《Remote Sensing of Environment》(RSE)上發(fā)表題為“Quantifying vegetation species functional traits along hydrologic gradients in karst wetland based on 3D mapping with UAV hyperspectral point cloud”的研究成果。桂林理工大學(xué)測繪地理信息學(xué)院為第一完成單位,付波霖教授為第一作者,何宏昌教授為通訊作者。RSE是遙感領(lǐng)域影響力最高的學(xué)術(shù)期刊之一,為中科院一區(qū)TOPSCI期刊,2023年影響因子IF為13.5,CiteScore為24.8,在全球同類SCI學(xué)術(shù)期刊中長期排名第一。此次是我校首次以第一完成單位在RSE上發(fā)表原創(chuàng)研究文章。(全文鏈接為:https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114160)
該研究提出了一種新穎的點云和高光譜融合方法,用于廣西桂林會仙喀斯特國際重要濕地24類精細植被的3D制圖,并首次基于3D制圖結(jié)果,量化了多種濕地植被功能性狀參數(shù)沿濕地水文梯度的變化趨勢,為自然場景的植被研究提供了一種全新方法。

研究區(qū)與現(xiàn)場采集
巖溶濕地是地球上獨特而寶貴的生態(tài)系統(tǒng)之一,由湖泊、河流、沼澤等地上和地下水體組成,健康的巖溶濕地不僅是最富有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)之一,也是穩(wěn)定的碳匯資源庫,在全球碳固存和陸地碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。然而,植被分布和生長狀況與濕地復(fù)雜的水文特征之間的關(guān)系一直是研究的難點。在具有復(fù)雜垂直結(jié)構(gòu)的濕地場景中,無人機LiDAR為植被遙感提供了一種快速有效的方法,能夠獲得包含精細植被結(jié)構(gòu)特征的3D點云數(shù)據(jù);高光譜傳感器則可以捕獲植被在多個精細波段上的反射率,為分類和反演研究提供了豐富信息。該研究提出了一種新穎的無監(jiān)督高光譜點云投影模型(HPProj),構(gòu)建了用于3D融合異步采集的高光譜影像與LiDAR點云的深度學(xué)習(xí)模型,生成了能同時準確表達植被空間結(jié)構(gòu)和光譜信息的高光譜點云,實現(xiàn)了廣西桂林會仙喀斯特國際重要濕地24類精細植被物種的3D制圖。高精度的3D植被物種分布圖準確地刻畫了濕地中各植被群落的分布及其形態(tài),為了充分利用這種新穎的數(shù)據(jù),該研究進一步提出了3D植被參數(shù)量化分析框架(3D-VQAF),通過制圖結(jié)果后處理、功能性狀量化、分布統(tǒng)計分析、沿水文梯度分析四個步驟,量化了每種植被的高度、體積、生化光譜指數(shù)在濕地中的分布情況,并依據(jù)其水文梯度進行統(tǒng)計,繪制了詳細的植被功能性狀淹水頻率和臨水距離梯度的曲線圖。該方法可以敏捷、精細地刻畫自然場景下植被物種功能性狀和水文梯度的空間關(guān)系,為中國乃至全球濕地的保護和可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

論文技術(shù)路線圖
該論文的發(fā)表得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、廣西自然科學(xué)基金、廣西八桂學(xué)者團隊等項目和測繪科學(xué)與技術(shù)一流學(xué)科的共同資助。該論文是我校遙感學(xué)科頂級期刊論文發(fā)表的突破,也是付波霖教授團隊在國際具有重要影響力期刊上發(fā)表高水平論文的又一次重大突破,反映了我校在建設(shè)高水平科技創(chuàng)新能力的師資隊伍和提升人才培養(yǎng)質(zhì)量上的舉措成效顯著。
(一審:范冬林;二審:付波霖;三審:李永偉)