第33卷，第12期 2013年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
小兴安岭主要树种冠层光谱季相变化研究
徐光彩，庞勇*，季增元，赵凯瑞，刘鲁霞
中国林业科学研究院资源信息研究所，北京100091
Vol. 33,No.12 -pp3303-3307
December : 2013
摘要森林每年随季节变化而出现形态和生理机能的规律性变化，该变化在一定程度通过其光谱特征有规律地展现。准确地掌握森林冠层光谱特征随季节变化的规律不仅是遥感解译的关键，也为树种识别、动态监测和生化参数反演提供理论基础。利用地物光谱仪对研究区9个主要树种的冠层光谱数据进行长期观测，获取广着夏秋冬四个季节的反射光谱曲线并生成一阶导数曲线，同时还计算广常用的植被特征参数，进而分析不同树种在相同季相和不同季相的光谱特征，对比不同树种在可见光和近红外波段的季相变化特征和差异，探索遥感手段用于树种分类识别的最佳波段、最佳时相。结果表明：不同树种在各生长季光谱具有独特的特征，落叶树种光谱特征因季节的改变而呈现有规律的变化，而常绿树种光谱特征年变化不明显。光谱特征的变化有效地反应了物候的变化，应用多季相的数据进行分类可以取得最好的效果，常绿树种和落叶树
种光谱特征在冬季差异明显，而夏季是采用单季相遥感数据进行树种识别的最佳时节。关键词森林冠层；光谱分析；多季相
中图分类号：TP79
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2013)12-3303-05
律，探明不同树种间的光谱特性差异及原因，选择遥感手段进行森林树种识别的适宜季相和最佳探测波段，以期提高遥感手段识别森林树种精度。
高光谱遥感在森林类型精细分类、生化参数反演、森林
变化检测等方面占有重要的地位口。树木的结构特征、色素含量、水分等控制着其特殊的光谱响应，树术在生长发育的不同阶段，从内部成分结构到外部形态特征均会发生一系列周期性的变化，称为森林季相节律"}。森林季相节律从林木细胞的微观结构到宏观结构均会有所反映，从而表现为光学特性发生相应的周期变化」，因此可以利用长期的遥感数据获取森林及其变化的信息和进行森林理化参数反演，这也为植被物候观测提供了独特的视角[46]
充分认识森林的变化特性与地面光谱间的关系有利于选
择有效时段的遥感数据，提高目标的识别能力和应用效果。基于实测冠层光谱特征的研究多见于高度相对较低草原、水稽、小麦等-9]，森林冠层反射光谱受到林木高度、设备自身因素的影响，获取较为困难，且数据获取多在夏季进行，很少进行长期观测，难以反映森林冠层光谱的季相变化特征。本工作选取凉水自然保护区的主要树种为研究对象，借助 ASD光谱仪实测不同季相森林冠层反射光谱，分析其光谱特性，掌握研究区主要树种不同季相条件下的冠层光谱变化规
收稿日期：2013-03-04，修订日期：2013-06-18
实验部分 1
1.1试验区
研究区为黑龙江省凉水自然保护区，主要保护对象为红
松针阔叶混交林生态系统。区内森林类型多样，具有处于演替顶级状态的红松林、兴安落叶松和处于不同演替阶段的次生林，同时还有红松、落叶松、红皮云杉等树种的人工林，儿乎囊括了小兴安岭的主要的森林类型。选取了研究区的9 个主要树种分别为：红松、兴安落叶松、榆树、杨树、白桦毛赤杨、樟子松、红皮云杉、柳树，同时由于光谱仪光纤长
度的限制，选择的树种高度最高为10.5m。 1.2数据采集
光谱测量采用美国ASD公司的FieldSpec3便携式光谱仪。使用10m加长光纤，配合可伸缩的塔尺和三角架进行野外观测，光谱测量时间选择北京时间10～12点进行，垂直向下测量，同时对测量的位置进行了标记，以保证每次观测高度和角度的一致性。冠层测量每个点记录10个采样光谱。
基金项目：国家高技术研筑发展计划项目(2012AA12A306)和国家自然科学基金项目(41071272)资助
作者简介：徐光彩，1982年生，中国林业科学研究院博士研究生
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