2019 年一份令人震驚的評估全球生物多樣性狀況的報告強調了一個令人震驚的現實，即大約 100 萬個物種面臨滅絕的威脅。這些發(fā)現以及其他研究迫使政策制定者采取行動，實施旨在保護和振興生態(tài)系統(tǒng)以支持生物多樣性的國家計劃。

此類計劃強調將生物多樣性監(jiān)測納入依賴環(huán)境的各個部門。在這方面，遙感技術成為一種寶貴的資源，特別是高光譜成像，它能夠有效監(jiān)測大面積區(qū)域并確保環(huán)境評估和管理的透明度。

了解生物多樣性

植物生物多樣性在塑造生態(tài)系統(tǒng)的整體豐富性和復雜性、支持不同生物體的相互聯系和促進生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著至關重要的作用。為了更好地了解和保護生物多樣性，繪制植物多樣性圖至關重要。

植物多樣性繪圖涉及系統(tǒng)收集和分析有關各種生態(tài)系統(tǒng)中植物物種的分布、豐度和組成的數據。這些寶貴的數據可以讓我們了解生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和復原力，幫助識別具有高保護價值的區(qū)域并支持保護工作。然而，植物生物多樣性繪圖的傳統(tǒng)方法是勞動密集型且耗時的，導致數據差距和偏差。輸入一個改變規(guī)則的解決方案：高光譜成像。

高光譜成像科技的力量

高光譜成像為生物多樣性監(jiān)測和土地覆蓋分析提供了令人興奮的可能性。多光譜成像可生成可靠的棲息地地圖，以極高的精度識別廣泛的土地覆蓋類別。然而，在物種層面進行區(qū)分時，高光譜成像卻搶盡了風頭。

高光譜成像使我們能夠更深入地研究特定土地覆蓋的細節(jié)。通過分析目標場景中反射光和吸收光的光譜特征，高光譜數據可以確定植被種類和土壤類型。

多項研究強調了高光譜成像與多光譜成像相比在提取植被信息和區(qū)分植物物種方面的優(yōu)越性1, 2。這是因為高光譜圖像包含數百個光譜帶，而多光譜圖像包含數十個光譜帶。低光譜分辨率通常不足以準確區(qū)分目標區(qū)域上的植被物種。此外，高光譜圖像提供了有關植物特性的寶貴信息，包括葉子色素、水分含量和化學成分，為生態(tài)系統(tǒng)的健康提供了重要提示。

通過將高光譜成像顯著整合到保護工作中，我們解鎖了一個強大的工具，用于理解和保護復雜的生命網絡，從理解生態(tài)系統(tǒng)服務到監(jiān)測森林健康。

森林健康監(jiān)測

森林在維持生物多樣性方面發(fā)揮著至關重要的作用。高光譜傳感器的高光譜分辨率可以分析樹木特征、葉化學和其他結構參數。這使得能夠跟蹤生物多樣性隨時間的變化，并識別異質熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性熱點。特別是，熱帶森林是地球上最多樣化、生態(tài)最復雜的生態(tài)系統(tǒng)。

高光譜數據通過識別電磁波譜的可見光和紅外區(qū)域內的生化和生物物理參數(除了短波紅外區(qū)域中發(fā)現的一些參數)來分析森林冠層的光譜變化。葉面積指數、葉綠素含量、株高和生物量等參數對于確定葉片生化成分的物種間差異至關重要。

保護濕地

紅樹林和泥炭地等濕地是生產力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，提供一系列生態(tài)系統(tǒng)服務，包括養(yǎng)分循環(huán)利用。特別是，高光譜成像用于通過評估地面條件的光譜特征來準確測量碳含量。

這些測量結果可以作為植物生物量和初級生產力的代表，從而可以估計碳封存模型。這些見解對于保護這些重要的生態(tài)系統(tǒng)及其提供的生態(tài)系統(tǒng)服務至關重要。

生物多樣性凈收益報告的關鍵作用

公共和私營部門對評估棲息地條件、破碎化和多樣性的生物多樣性凈增益 (BNG) 報告的需求顯著增長。這些報告在支持土地開發(fā)實踐的持續(xù)戰(zhàn)略中發(fā)揮著關鍵作用，“確保野生動物的棲息地處于比開發(fā)前更好的狀態(tài)”。

在滿足這些關鍵需求時，高光譜成像提供了對開發(fā)前后棲息地狀況的重要見解。除了準確分類不同的棲息地之外，高光譜數據還揭示了有關單個物種葉子健康狀況的關鍵信息，揭示了入侵物種的存在，并有助于計算生物量和碳封存。憑借這些全面的見解，組織可以生成準確的 BNG 報告、做出明智的決策并采取促進生物多樣性保護的行動。