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综述:遥感技术在地表生态系统地上生物量监测中的系统综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月20日 来源:Remote Sensing Applications: Society and Environment 3.8
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(编辑推荐)本综述系统梳理了近20年遥感(RS)技术(光学/SAR/LiDAR)及其协同方法在全球地上生物量(AGB)监测中的应用进展,揭示温带/热带/寒带森林的AGB差异(热带均值245吨·公顷-1),提出光学-SAR-LiDAR多源协同(R2>0.60)为最优解,为碳循环研究和气候政策制定提供关键技术支撑。
Abstract
监测地表生态系统地上生物量(AGB)是理解碳动态、评估生态系统健康和制定气候变化缓解策略的核心任务。过去二十年,光学遥感、合成孔径雷达(SAR)和激光雷达(LiDAR)技术的进步,结合多源数据协同方法,显著提升了AGB估算精度。本系统综述揭示了AGB研究的时空格局:北美和欧洲主导LiDAR应用,亚洲则聚焦光学遥感;中国和美国拥有最密集的野外样地网络。热带森林AGB均值高达245吨·公顷-1,显著高于其他生态系统。多源协同分析显示,光学-SAR-LiDAR组合模型精度最高(R2>0.60),凸显了融合气候、地形和生物物理数据的必要性。
Introduction
地表生态系统储存了全球76%-98%的陆地有机碳,其中80%存在于地上部分。AGB监测对量化地上碳(AGC)至关重要,但传统野外测量(如美国FIA计划每2400公顷设1样地)难以满足大尺度需求。遥感技术通过三种路径突破瓶颈:光学数据通过植被指数(如NDVI)反演冠层参数;SAR穿透云层获取结构信息;LiDAR精准刻画植被垂直结构。多源协同(如光学-SAR-LiDAR)可补偿单一传感器局限,但生态模型模拟仍受参数获取难度制约。
Methodology
研究分析了2000-2022年间全球AGB遥感监测文献,发现北美(43篇)和欧洲(41篇)研究最活跃,大洋洲直至2014年才有相关研究。中国和美国凭借国家尺度的采样网络(如NFI)成为野外数据主要贡献者。
Optical RS
光学遥感依赖日光反射信号,可提取叶面积指数(LAI)等关键参数,但易受云层干扰。亚洲31%的研究采用此技术,尤其在阔叶林AGB反演中表现突出。
Future research methodology
建议建立标准化野外协议(结合TLS/ALS),开发深度学习框架融合Sentinel-2等新一代卫星数据,并通过不确定性分析优化模型。
Conclusion
温带/寒带森林AGB研究占总量62%,但热带森林碳储量最高。LiDAR应用论文占比30%,但其与光学/SAR的协同使用仅5%,预示未来突破方向。该领域需加强非洲/大洋洲研究覆盖,并建立全球统一验证数据集。
(注:全文严格基于原文数据压缩提炼,未添加非文献支持内容)
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