植被生态与遥感应用  071300M02013H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:郭庆华,苏艳军,郭柯
授课时间: 星期二,第5、6 节
授课地点: 教二楼219
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
授课时间: 星期四,第5、6 节
授课地点: 教二楼219
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
课程编号: 071300M02013H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:郭庆华,苏艳军,郭柯 助教:胡天宇
英文名称: Vegetation Ecology and Remote Sensing Application 召集人:

教学目的、要求

从植被生态遥感应用的角度出发,通过讲授遥感技术的基本理论和方法,分析各种类型遥感数据的成像机理和数据特征,从广阔视角介绍遥感技术在植被生态学多个方向的应用情况。通过课堂讲授、遥感图像处理实习(约6-8学时)等教学手段,使同学们掌握遥感应用分析的原理与方法,了解植被生态遥感领域最新的研究应用进展和发展方向,增进对植被生态学科中复杂科学问题的理解与认识,提高解决实际问题的能力。

预修课程

普通生态学、遥感概论、地理学相关基础

教 材

主要内容

教学大纲
1.	遥感技术对于植被生态学研究的意义及其基本概念(郭庆华,1学时)
1.1	植被遥感研究的重要意义
1.2	植被生态遥感的定义、研究对象和主要任务
1.3	遥感系统分类和传感器以及搭载平台发展计划简介
1.4	遥感数据使用注意事项
2.	植被生态学概述(郭  柯,3学时)
2.1	植被生态学的概念(含发展历史、研究目标、内容、学说及争论等)
2.2	植物群落的物种组成和数量特征(含物种多样性)
2.3	植物群落的结构(外貌、水平结构、垂直结构)
2.4	植物群落的动态(含时间结构)
2.5	植被调查方法(地面方法:路线、定位、样方、样带等;内容:分目的确定的如类型、记名、乔灌草、数量特征、地上与地下等;遥感技术应用等)
3.	中国植被分类及主要植被类型特征(郭  柯,3学时)
3.1	植被分类原则和系统(国内外、不同系统等)
3.2	中国植被的分类系统
3.3	命名方法(和存在的一些普遍性问题)
3.4	中国植被分类系统表
3.5	中国主要植被类型的特征(含植被动态与演变规律)
4.	中国植被分布格局及分区特征(郭  柯,3学时)
4.1	影响中国植被的自然地理特征(和人类活动)
4.2	中国植被分布规律(含影响中国植被分布的自然地理和人为因素、三向地带性)
4.3	中国植被区划方案(含分区的原则、依据和不同分区方案)
4.4	中国植被分区特征(各大区的基本自然地理特征,地带性植被和优势人工植被特征,各大区的植被分布格局)
5.	遥感的光学基础(唐志尧,3学时)
5.1	电磁辐射(电磁与电磁波)
5.2	太阳辐射(光谱组成)
5.3	太阳辐射在大气中的传输(反射、散射、吸收、常用大气窗口)
5.4	典型地物反射光谱特征(水分、土壤与绿色植物的反射光谱特征)
6.	遥感的地学基础(唐志尧,3学时)
6.1	常见遥感平台与遥感数据获取
6.2	遥感影像的色彩合成
6.3	遥感影像的波段(及其组合)解像力
6.4	遥感影像判读(典型地物类别、形状、大小、高度信息的提取)
7.	遥感影像数字图像处理(唐志尧,3学时)
7.1	图像校正(辐射校正、几何校正、图像融合)
7.2	图像增强(对比度增强、比值增强、主成分分析、空间增强)
7.3	图像分类(监督分类、非监督分类、精度检验)
8.	植被遥感与植被指数(唐志尧,3学时)
8.1	植物光谱特征
8.2	植被指数
1)	基于斜率的植被指数:比值植被指数、NDVI、土壤校正植被指数、大气校正(EVI)等
2)	基于差值的植被指数:垂直植被指数、差值植被指数、绿度指数等
3)	基于高光谱的植被指数:红边指数等
9.	植被变化与植被动态遥感监测(唐志尧,3学时)
9.1	植被变化监测(土地利用与土地覆盖变化)
9.2	植被动态与气候变化(长时间序列植被指数的应用(LAI、NPP、植被活动动态))
9.3	植被物候(植被物候期的划分方法、气候变化、城市化过程)
10.	植被遥感的最新技术——激光雷达工作原理及点云数据处理与特征提取(郭庆华,3学时)
10.1	激光雷达主动遥感技术简介
10.2	激光雷达扫描测距原理(固定平台/移动平台)
10.3	激光雷达外业工作流程和系统误差来源
10.4	地面激光雷达数据分析和特征提取
10.5	机载激光雷达数据分析和特征提取
10.6	星载激光雷达数据分析和特征提取
11.	植被特征参数的提取与反演(郭庆华,3学时)
11.1	植被特征参数的类型
1)	植被生化组分(叶绿素、水分、氮素、木质素、纤维素等)
2)	植被生物物理参数(叶面积指数LAI、植被覆盖度FVC、植被面积、光谱指数、地上生物量AGB、冠层结构参数等)
3)	植物生理生态参数(体现与环境的相互作用)
光合与呼吸作用:植被生产力NPP
气候辐射强迫要素:光合有效辐射吸收系数FPAR
4)	植物三维建模(地形构建,枝干、叶片结构模拟,森林场景三维重建)
11.2	植被参数遥感反演机制
1)	基于光谱反射/辐射原理的遥感直接反演
2)	基于高分辨率数据的制备参数遥感反演
3)	基于植被参数物理关联的间接反演
11.3	植被参数遥感反演方法
1)	统计方法(利用光谱和空间特征信号,建立植被参数的统计相关模型)
2)	物理模型方法(利用植被光谱辐射传输模型,输入反射率光谱,反演植被生理生化参数)
3)	混合方法及半经验方法(利用模拟数据,建立模型,带入实测遥感数据,得到遥感反演产品;从地物——电磁波相互左右机理出发,建立光谱参数——植被参数的数学模型,用实验参数对数学模型进行模型参数标定)
12.	环境要素的遥感监测与模拟(郭庆华,3学时)
12.1	地形三维分析及可视化
12.2	土地覆盖分类和植被制图
12.3	地表温度化
12.4	土壤湿度和侵蚀强度定量遥感
12.5	地表蒸散定量遥感反演
13.	干扰事件、生态灾害应急监测与评价(郭庆华,3学时)
13.1	火灾
13.2	洪涝灾害
13.3	干旱胁迫
13.4	积雪和雪灾
13.5	病虫害
14.	 生物多样性遥感监测与模拟(郭庆华,3学时)
14.1	生物多样性遥感监测与模拟的重要性和发展趋势
14.2	“空—天—地”全方位监测网络的设计理念、目标和主要手段
14.3	Sino BON近地面遥感平台的监测内容和技术手段
14.4	生物多样性遥感监测面临的技术挑战

参考文献

《激光雷达森林生态应用——理论、方法及实例》(郭庆华)
《植被定量遥感原理与应用》(刘良云)
《遥感应用分析原理与方法》(赵英时)
《Advances in Land Remote Sensing: System, Modeling, Inversion and Application》(Shunlin Liang)
《植被生态学》(宋永昌,华东师范大学出版社)
《中国植物区系与植被地理》(陈灵芝、孙航、郭柯,科学出版社)