基于旋翼无人机低空遥感的高原鼠兔(Ochotona curzoniae)危害等级划分技术研究

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高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原特有的小型啮齿动物,在高寒草地生态系统平衡和物质循环中有着重要作用,是高寒草地生态系统的关键种。但是,当高原鼠兔种群数量过大时,它们采食牧草、挖掘洞道等行为对草地生产和生态环境功能会带来负面影响。因此,科学合理防控高原鼠兔危害,对其种群分布、数量和危害程度开展监测和评价是必须的和必要的。传统鼠害监测方法主要以人工地面调查为主。传统方法往往需要耗费大量人力,且存在调查时间长,面积小、精度低等缺点。近年来,随着无人机技术的发展,无人机遥感以其精准、快速、高效等优势,在生态学研究中得到广泛应用。本研究通过无人机空中遥感平台并结合地面调查,以甘肃省玛曲县高原鼠兔危害草地为研究对象,选择不同危害程度的典型样地,首先从航拍高度、航拍时间、解译标志等方面开展最佳飞行参数选择试验;其次以无人机遥感与实地调查验证相结合的方法,设计开发了针对高原鼠兔洞口数、地上生物量、草地盖度的遥感影像解译技术;最后构建了由洞口数、地上生物量、盖度和可食牧草比例组成的高原鼠兔危害等级综合指标体系,并对研究区样地进行危害等级划分。本研究通过高原鼠兔危害监测及其危害等级划分技术研究,最终形成一套适用于高原鼠兔危害的低空遥感监测方法,研究结果可以为后期高效、准确监测高原鼠兔危害提供有力的技术支持。主要结果如下:1、最佳飞行参数试验结果表明,最佳航拍高度为20m;调查洞口数量、植物地上生物量和盖度的最佳航拍月时间分别为植物返青期和盛草期;最佳航拍日时间为晴朗无风的正午。2、基于Python语言,自主设计了可用于解译高原鼠兔洞口数量、植被盖度的软件,经实地人工调查结果验证,洞口数量和植被盖度解译精度分别达到95%和93%。基于ArcGIS软件筛选了可见光波段差异植被指数VDVI(Visible-Band Difference Vegetation Index)作为估测地上生物量的最佳植被指数,并构建了估测模型y=471.08x~2+25.47x+9.9703。经实地调查验证平均精度为86.54%。3、构建了综合鼠洞数量、地上生物量、植被盖度和可食牧草比例共4项指标的高原鼠兔草地危害指数DRI(Damage Rangeland Index),并提出了划分危害级别的各指标量化值。通过聚类分析将研究区鼠害地划分为5个等级,即I-无危害草地,II-轻度危害草地,III-中度危害草地,IV-重度危害草地,V-极度危害草地。
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