红树林是一种由常绿乔木或灌木组成的植物群落，主要分布在热带和亚热带潮间带海岸地区。它们在防止海岸侵蚀、净化水质和保护生物多样性等方面发挥着重要作用。红树林是陆地碳进入海洋的重要通道，它们吸收并储存了大量碳，这种强大的碳储存和碳输运能力使红树林被称为“蓝色碳汇”。红树林的碳储量不仅取决于它们的地上生物量，还与它们的根系生物量和土壤有机碳密切相关。红树林的高度与其生物量之间存在直接关系，因此通过测量红树林的树高可以估算其生物量和碳储量。因此，绘制红树林高度的空间分布可以为红树林的保护和管理提供一个重要的数据库。此外，准确、及时地识别红树林的树高，为估算红树林的碳储量和碳通量提供了关键的数据基础。然而，由于缺乏敏感的图像特征和现有反演模型的精度较低，准确绘制红树林高度存在诸多挑战。
基于上述问题，东北地理所遥感中心地理景观遥感学科组研究人员，利用高分二号（GF-2）全色多光谱（PMS）影像、高分三号（GF-3）合成孔径雷达（SAR）影像以及无人机激光雷达（UAV-LiDAR）数据，结合随机森林（RF）回归算法，准确估算了研究区不同种类红树林高度。本研究首先基于面向对象随机森林分类方法，利用无人机多光谱影像对红树林进行了精细分类，得到研究区红树林树种分布图（图1）；其次从GF-2和GF-3数据中提取多种特征参数（光谱特征、纹理特征和后向散射特征），并利用UAV-LiDAR数据得到的冠层高度模型（CHM）作为红树林高度观测数据；最后基于以上参数和RF回归算法，得到研究区红树林高度分布结果，与红树林分类结果叠加，最终得到不同种类红树林高度（图2）。
图1 研究区红树林空间分布图
图2 研究区红树林树高空间分布图
本研究首次实现了1米分辨率福建漳江口红树林树高制图。通过与传统调查方法相比，这项研究提供了一种成本效益高、可靠性强的红树林高度预测方法。准确测量红树林高度有助于评估其碳储存和碳通量，为红树林的保护和管理提供科学依据。
本研究由东北地理所硕士研究生陈然、张蓉特别研究助理、赵传朋特别研究助理、王宗明研究员、贾明明副研究员共同完成。得到青年科学家项目国家重点研发计划（No.2023YFF1305600）、国家自然科学基金委员会（No.42171379和No.42171372）、中国科学院青年创新促进会（No.2021227）、国际开放研究计划的数据大研究中心可持续发展目标(No.CBAS2022ORP06)和国家地球系统科学数据中心（www.geodata.cn）共同资助。相关成果发表在国际期刊Remote Sensing。
论文标题：High-Resolution Mapping of Mangrove Species Height in Fujian Zhangjiangkou National Mangrove Nature Reserve Combined GF-2, GF-3, and UAV-LiDAR
发表期刊：Remote Sensing
