【摘 要】
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内蒙古草原是我国北方重要的生态安全屏障,也是草原火频繁发生的地区。而草原火是草地生态系统主要的干扰因子之一,具有生态属性和灾害属性,一方面对草地植被的演替起着关键作用,另一方面容易造成草原火灾,对当地牧民带来严重的损失。草地是草原人民赖以生存的生活物质来源,而枯黄的草地可燃物是草原火发生、发展的物质基础,因此准确估算草地可燃物的空间分布、承载量和含水率等特征参量对草原防火工作具有重要实际意义。为了
【基金项目】
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国际（地区）合作与交流项目（41961144019）； 内蒙古自然科学基金面上项目（2021MS04016）； 内蒙古自治区科技重大专项课题（2021ZD004503）； 内蒙古自治区科技成果转化专项项目（2019CG019）；
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内蒙古草原是我国北方重要的生态安全屏障,也是草原火频繁发生的地区。而草原火是草地生态系统主要的干扰因子之一,具有生态属性和灾害属性,一方面对草地植被的演替起着关键作用,另一方面容易造成草原火灾,对当地牧民带来严重的损失。草地是草原人民赖以生存的生活物质来源,而枯黄的草地可燃物是草原火发生、发展的物质基础,因此准确估算草地可燃物的空间分布、承载量和含水率等特征参量对草原防火工作具有重要实际意义。为了准确估算草地可燃物特征参量,本文采用Hyspex VS-620成像仪开展飞行试验后获得了空间分辨率为2.5 cm、光谱分辨率为4 nm拥有490个波段（波长范围:400-2500 nm）的高空间、光谱分辨率的10月上旬的羊草草原和针茅草原的全谱段高光谱影像。同时获得了地面样方调查数据,通过室内实验获得了每个样方的鲜重、干重和含水率等参数。在设计数据采集范围时根据实验区的草场利用类型和可燃物的分布状况,把实验区划分为羊草-常年放牧区（几乎没有可燃物）、羊草-未打草区（可燃物较多）、针茅-已打草区（地面只留下3-4 cm的根茎）和针茅-未打草区（可燃物较多）。并根据高光谱影像上的样方框的位置,提取了每个样方框内的所有像元的光谱数据,分析了不同类型区原始反射率和光谱变换后的反射率光谱特征。结果表明在原始反射率曲线的可见光（400-700 nm）范围内所有类型的光谱反射率并无明显差异;730-1335 nm范围内针茅草原光谱反射率整体高于羊草草原。但针茅-已打草和针茅-未打草的反射率差距不大,羊草-常年放牧区的反射率高于未打草区域。1335-1640 nm范围内出现水分吸收敏感波段,在此范围内羊草的吸收谷更深于针茅,按吸收谷深度排序为羊草-未打草＞羊草-常年放牧＞针茅-已打草＞针茅-未打草;2025-2500 nm波段范围内的光谱曲反射率差异不大,特征不明显。为了进一步确定其他光谱特征差异,对原始光谱反射率进行了光谱变换,发现包络线去除后的光谱曲线存在较明显的差异。在光谱特征差异分析的基础上计算了原始光谱积分（SI）、原始光谱吸收深度（AD）、原始光谱吸收指数（SAI）、包络线去除后光谱积分（ESI）、包络线去除后光谱吸收深度（EAD）、包络线去除后光谱吸收指数（ESAI）和基于原始光谱和包络线去除后的纤维素指数（CAI）等光谱指数,并与地面样方调查的实测的鲜重、干重和含水率进行了相关性分析,发现羊草草原可燃物承载量和730-1335 nm范围内包络线去除后的光谱积分（ESI）相关性最好,在0.01水平上呈显著负相关;针茅草原可燃物承载量与2025-2200 nm范围内包络线去除后的光谱吸收指数（ESAI）在0.01水平上呈显著正相关;羊草草原可燃物含水率与各光谱指数相关性都偏低;针茅草原可燃物含水率与1335-1640 nm范围内包络线去除后的光谱吸收深度（EAD）在0.05水平上呈显著负相关。因此,在羊草草原选择了ESI指数构建了可燃物承载量估算回归模型,模型决定系数R~2为0.66。针矛草原区选择使用（ESAI）和（EAD）分别构建了可燃物承载量和可燃物含水率的估算回归模型,模型验证结果预测值与实测值拟合优度分别为0.53和0.47。本文研究结果表明,采用无人机高光谱遥感数手段可以估算草地可燃物承载量和含水率,但与绿色植被的光谱特征比较,枯草的光谱特征差异比较单一,并且差异不明显。建群种的不同、草场的利用状况等对特征参量的估算有一定的影响。本文研究结果可为有效提高草原火险监测预警工作提供技术支撑。
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