全 文 ：模拟酸雨不同水平下杜英和山核桃的高光谱特点
谢小赞① ,江洪①, ② ,宋晓东③ ,周国模① ,余树全① ,王彬①
(①浙江林学院国际空间生态与生态系统研究中心 ,杭州 311300;
②南京大学国际地球系统科学研究所 , 南京 210093;
③中国科学院城市环境研究所 , 厦门 361003)
收稿日期:2009-02-13　　修订日期:2009-07-30
基金项目:科技部 973项目(2005CB422207 , 2005CB922208);科技部数据共享平台建设项目(2005DKA32306);科技部国际合作项目
(20073819);浙江省重大科技专项项目(2008C13G2100010 , 2006C12060)。
作者简介:谢小赞(1985～),男 ,浙江温州人 ,硕士研究生 ,主要从事森林生态与遥感应用研究。
E-mail:xiaozanxie@foxmail.com
摘要:通过模拟酸雨大棚试验 ,测定了 3个酸雨梯度下 4 个时期杜英和山核桃高光谱反射率以及对应的叶绿
素相对含量(SPAD相对值),并利用反高斯模型拟合红边光谱曲线 ,构建红边位置 λp 及红边宽度等光谱特征参
量。结果表明:在 pH 较低的酸雨处理下杜英的叶绿素含量有一定的升高 ,而山核桃则是呈现下降的趋势;在可
见光区 ,杜英在 pH5.6 处理下的平均光谱反射率要高于 pH2.5 的处理;而山核桃在 pH5.6处理下的平均光谱反
射率普遍要低于 pH2.5 的处理;杜英红光区域叶绿素吸收最小反射率值 R 0 在 pH5.6 的处理要低于 pH2.5的处
理 ,山核桃相反;杜英的 λp 值表明其反射率光谱曲线发生了“红移”现象 ,而山核桃则产生了“蓝移” 。这表明或可
建立叶片的光谱反射率同酸雨危害程度之间的定量或定性关系。
关键词:酸雨;高光谱;杜英;山核桃;SPAD;红边
doi:10.3969/ j.issn.1000-3177.2010.01.007
中图分类号:TP79 ,Q945 ,Q948　　文献标识码:A　　文章编号:1000-3177(2010)107-0032-07
1　引　言
随着人类活动增多 、工业的大生产以及大量使
用化石燃料等原因 ,大量的 CO 2 排入大气圈 ,全球
的 CO 2 浓度不断上升 ,随之而来的是酸雨问题的不
断加重 ,使其已成为一个世界性的环境问题 。酸
雨不仅使河湖水酸化 、土壤酸化 、使森林植被 、生
态环境受到破坏 , 还会对人类的健康造成危
害[ 1 ～ 2] 。中国的酸雨问题也非常严重 ,受酸雨影响
的面积已占国土面积的 40%,现已成为仅次于欧
洲和北美的世界第三大酸雨区[ 3 ～ 5] 。位于亚热带地
区的浙江省 ,由于工业经济发达 ,酸雨污染情况不容
乐观 。监测结果表明 ,浙江省的酸雨属硫酸型酸雨 ,
其危害严重并呈逐年加剧的态势 ,据浙江省环境监
测中心站统计 , 2003年全省降水 pH 年均值为 4.5 ,
平均酸雨率为 84.6%,且分布面积呈逐渐扩大的
趋势[ 6 ～ 7] 。
酸雨胁迫会使像植物叶片叶绿素含量等比较敏
感的生化参数发生相应的变化 ,并通过叶片光谱反
射率的变化得以表现出来 ,其在可见光部分变化尤
为明显[ 8 ～ 9] 。通过测量 ,可以建立其叶片(冠层)的
光谱反射率同酸雨危害程度间的定量或定性关系 ,
在理想状态下(其他环境因子基本一致的前提下),
将有助于利用遥感手段对酸沉降危害严重地区的污
染分布状况从空间上进行监测。随着高光谱遥感技
术的发展 ,使得遥感可以在光谱维上展开 ,能直接对
地物进行微弱光谱差异的定量分析 ,在植被遥感研
究与应用中表现出强大的优势[ 10] 。
本实验中选用常绿阔叶树种杜英和落叶阔叶树
种山核桃作为实验材料 ,研究其在模拟酸雨作用下
的叶绿素含量及其光谱反射率的变化规律 ,这将有
助于监测酸雨胁迫下的退化森林生态系统的恢复和
重建。
2　材料与方法
2.1　试验地概况及试验材料
试验地设在浙江省杭州临安市浙江林学院东湖
校区(119°44′E , 30°16′N),海拔 40m ,属中纬度北亚
热带季风气候 ,温暖湿润 ,四季分明 ,具有春多雨 、夏
湿热 、秋气爽 、冬干冷的气候特征 , 全年降雨量
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遥感信息　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遥感应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010.1
1628.6mm ,历年平均气温为 15℃,历年平均日照明
数为 1939小时 ,无霜期约为 234天 。
供试材料为杜英和山核桃 ,山核桃是该地区重
要的经济树种 ,有研究表明其对酸雨较为敏感[ 11] ,于
2006年6月下旬选取其长势大致相同的二年生小苗 ,
移栽于内径 22cm ,高 27cm 的花盆中 ,每盆种植一株
小苗 ,共计约 60盆植株 ,将其置于学校大棚内。
2.2　研究方法
2.2.1 试验设计
根据浙江地区酸雨的监测资料及其自然降水化
学成分的测定结果[ 6] ,本研究中选择 pH5.6作为对
照处理 ,酸雨配置方法借助 pHSH-2C型精密酸度计
测定 ,按 H2SO4 :HNO3(V/V)8∶1的比例配制母液 ,
用去离子水进行稀释 ,然后配制 pH 值为 5.6 、4.0 、
2.5共 3个模拟酸雨梯度。每种植物每个梯度约 5 ～
6个重复。根据浙江临安地区常年月平均降雨量喷
淋酸雨 ,酸雨从 2006年 7月开始喷淋 ,喷淋的频率为
每周 2次(即一个月 8次),每次约 18.75mm 。
2.2.2 测量仪器
光谱仪采用美国ASD公司的 ASD FieldSpec Pro
FR
TM野外便携式光谱仪。FieldSpec Pro FRTM的采样
波长范围在 350nm ～ 2500nm 之间 ,其光谱分辨率在
350nm ～ 1000nm和 1000nm ～ 2500nm 间分别为 3nm
和10nm。叶绿素相对含量的测定采用日本 MINOL-
TA 生产的手持式叶绿素计 SPAD-502。
2.2.3 光谱的测定
于2006年8月 、11月 ,2007年 5月和 2008年 5
月分别对供试材料进行测量 。每个不同梯度选取 5
棵植株 , 每株选取 6 片叶子 , 利用 FieldSpec Pro
FRTM的植物专用探头对准叶片 ,确保叶片充满探头
的视场 ,对每个样品同时采集 10条光谱曲线 ,取平
均后作为该样品的代表性曲线。每隔 10分钟左右
用 BaSO4 白板对仪器进行校正 。
2.2.4 叶绿素含量的测定
光谱测试结束后 , 马上用手持式叶绿素仪
S PAD-502测量样品叶片的叶绿素含量相对值 。为
保证读数的可靠性 ,对每片叶子(与光谱测量区域位
置基本相同)大致等间距地读取 10个 SPAD-502的
读数 ,取平均后作为该样品的叶绿素含量相对值加
以记录。
2.3　数据的分析
本论文采用 Micro sof t Excel 2007和 SPSS 13.0
数据统计分析软件对数据进行处理 ,采用Sigmaplo t
10.0和 o rigin 7.0软件辅助作图。
3　结　果
3.1　叶绿素相对含量 SPADR及生长状况变化
叶绿素是植物正常进行光合作用的最重要的色
素 ,其含量的高低可以反映植物的营养状况 。传统
测量叶绿素含量的方法是采用破坏性采样 ,利用化
学溶液萃取色素 ,然后根据不同色素在不同波长处
吸光度的不同 ,利用分光光度计测定叶绿素 a 、b的
含量[ 12 ～ 13] 。但是这种测量方法费时费力 ,并且在野
外条件下样品的保存及运输都存在一定的困难 。为
了能够快速 、无损及大面积地测量植被色素 ,基于植
物叶片的反射和吸收光学特性 ,目前已经有一些比
较成熟的仪器和方法应运而生了。日本 M INOL-
TA 生产的手持式叶绿素计 SPAD-502 ,便是一类很
好的测量仪器 。该仪器通过测量叶片在红光
(650nm)及近红外(940nm)处的吸收率 ,能够计算
得到一个叶绿素含量的相对值(无单位),也称绿色
度[ 1 4] 。艾天成等[ 15 ～ 16]在测定了水稻 、棉花 、大豆等
的叶绿素含量及其 SPAD值后 ,确定了 SPAD值与
叶绿素含量的相关函数 ,发现二者相关性达到了极
显著水平;宋晓东等[ 17]对木莲 、细叶青冈 、山核桃等
的叶片叶绿素含量与 SPAD值的研究也表明两者
之间存在较好的相关性 , 这些研究表明用 SPAD-
502进行叶绿素的快速测定是有效且可信的 。
图 1是酸雨大棚四期实验中三个模拟酸雨梯度
处理下的杜英和山核桃叶片叶绿素含量 SPADR对
比(SPAD-502 值)。从图中可以看到 , 杜英的值相
对要高于山核桃的值。对比 pH2.5 和 pH5.6两个
处理的叶绿素含量 ,杜英在 pH2.5处理下的叶绿素
含量要高于 pH5.6 的处理;而山核桃则是相反 ,其
在 pH2.5处理下的叶绿素含量要低于 pH5.6的处
理 。杜英在 pH4.0 处理下的叶绿素含量跟其余两
个梯度处理下的叶绿素含量关系不是很明确;山核
桃在 pH4.0处理下的叶绿素含量则一般是要高于
pH2.5的处理。随着试验时间的推移 ,植物逐渐生
长成熟 ,不同处理下的 SPADR差值逐渐减少 。
一般植物在遭受胁迫的状态下其叶片的叶绿素
含量通常会呈降低的趋势[ 18] 。对于酸雨胁迫而言 ,
通常的模拟实验结果也往往认为酸雨胁迫会导致植
物叶片的叶绿素含量下降。文献报道的如经济林树
种[ 1 9] 及阔叶树[ 20 ～ 21] 、水稻[ 22] 等实验结果均表明在
pH 较低的酸雨处理下其叶绿素含量值会出现一定
程度的降低 。相应地也有一些实验结果如冯宗炜 、
刘菊秀等[ 23 ～ 24]表明 ,对于一些植物 ,模拟酸雨可在
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一定程度上提高其叶绿素含量 。一般认为这些在酸
雨胁迫下产生的叶绿素含量的变化差异可以用酸雨
中含有 NO-3 带来的施肥效应来解释 。从我们的实
验结果来看 ,根据植物种类的不同其对于酸雨的反
应强度也不尽相同 ,叶绿素含量随酸雨的变化也是
不同的 。对比杜英和山核桃 ,根据其叶绿素及生长
状况的变化情况 ,可见杜英对于高浓度酸雨有较强
的适应性。
图 1　模拟酸雨处理下杜英(a)和山核桃(b)叶片 SPADR的变化
　　3.2　酸雨胁迫下杜英和山核桃光谱反射率
的特征分析
3.2.1 不同酸雨梯度下杜英和山核桃平均光
谱反射率对比分析
图 2和图 3为杜英和山核桃在 4期实验中 3个
模拟酸雨梯度处理下在可见光区至近红外部分
(400nm ～ 800nm)的平均光谱反射率对比。从图中
可以看到 ,在可见光区 ,杜英在 pH5.6 处理下的平
均光谱反射率普遍要高于 pH2.5的处理;而山核桃
除 2007年 5月这期外 ,在 pH5.6处理下的平均光
谱反射率要低于 pH2.5的处理。
结合叶绿素含量的测量结果 ,可以看出 ,杜英在
酸雨胁迫条件下其叶片的叶绿素含量增加 ,使其可
见光区的光谱反射率下降 ,表明其对酸雨胁迫具有
一定的耐受性。而山核桃则是相反 ,其对于酸雨胁
迫比较敏感 ,耐受性较杜英要差 。
图 2　模拟酸雨处理下杜英叶片光谱可见光区的平均光谱反射率
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图 3　模拟酸雨处理下山核桃叶片光谱可见光区的平均光谱反射率
　　3.2.2 酸雨胁迫下叶片的红边特征
红边是指植物光谱反射曲线上最大斜率对应的
波长 ,一般位于 680nm ～ 750nm 之间。有研究表明
红边与植物叶片的叶绿素含量之间存在一定的相关
性[ 25] ,而且“红边”位置会随叶绿素含量 、生物量和
物候变化 ,沿波长轴方向移动[ 26 ～ 27] 。植物在受到胁
迫的时候 ,往往会表现为叶片失绿(叶绿素含量下
降),发生所谓的“蓝移”现象[ 28] 。因此可以通过观
察叶片红边位置的变化来预测植物是否受到胁迫 。
为能更好更方便的获取植物的红边位置 , Miller
等[ 29] 建议采用反高斯模型来拟合(Inverted-Gaussian
模型)。反高斯模型可模拟 670nm ～ 780nm 范围内的
光谱反射率曲线 ,其表达式为:
R(λ)=RS -(RS -R0)exp(-(λ0 -λ)22σ2 ) (1)
式中 Rs 为近红外区域最大反射值;R0 为红光
区域叶绿素强吸收最小反射率值;λ0 为 R0 处对应
的波长;λp 为红边波长位置;σ为反高斯模型的标准
差系数 。
本文中以 670nm ～ 685nm 和 780nm ～ 795nm
范围的光谱反射率平均值分别作为 R0 和 Rs ,并在
685nm ～ 780nm范围内利用最小二乘法估计另两个
模型参数λ0 和σ:
B(λ)= -ln R S -R(λ)
RS -R 0
1
2
=- λ
2σ+
λ0
2σ=a1λ+a0 (2)
利用 R0 和 Rs 两个参数在 B(λ)和 λ间用最小
二乘法进行线性拟合估计最佳系数 a0 和 a1 ,则 IG
模型的参数λ0 和σ分别为:
λ0 =-a0a1 ,σ=
1
2a1
表 1　杜英和山核桃反高斯模型参数 R0 的比较(样本数 n=720)
树种 测试时间 模拟酸雨梯度
pH2.5 pH4.0 pH5.6
杜英
2006.8 6.47(0.003) 9.21(0.027) 6.64(0.009)
2006.11 6.35(0.009) 5.66(0.008) 6.87(0.008)
2007.5 5.95(0.008) 5.56(0.007) 5.69(0.006)
2008.5 4.97(0.009) 5.53(0.008) 5.27(0.005)
山核桃
2006.8 8.85(0.60) 8.36(0.70) 8.25(0.74)
2006.11 8.36(0.66) 7.48(1.06) 7.39(0.80)
2007.5 5.11(0.002) 5.79(0.007) 5.03(0.006)
2008.5 4.84(0.003) 4.47(0.003) 4.43(0.003)
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　　经过计算 ,发现 R0 、λ0 和 λp3个参数与模拟酸
雨的 pH 值之间表现出较好的相关性 ,而 Rs 和σ并
无显著的联系。所以将 R0 、λ0 和 λp 的计算结果分
别列出在表 1和表 2中以此来探索在酸雨胁迫下植
物叶片红边参数的变化规律。
从表 1中可以看出 ,两个树种 pH5.6 和 pH2.5
两个梯度对比呈现出较强的规律性 ,杜英在 pH5.6
处理下的叶绿素强吸收的最小反射率 R0 要低于
pH2.5的处理(除 2007.05这期外);而山核桃则
是相反 , 其 pH2.5 处理下的 R0 值要普遍高于
pH5.6。而 pH4.0 与两个梯度相比则没有显著
的规律性 ,可能是因为其处在中间梯度的缘故 ,
使得其结果的趋向性不强 。联系图 1 可以发现
pH5.6和 pH2.5两个处理的叶绿素含量同其 R0
值之间基本呈现负相关性 ,即在较强的酸雨胁迫
下 ,杜英的叶片叶绿素含量升高 ,因此降低了其
在叶绿素红光吸收峰处的反射率 ,而山核桃则
相反 。
表 2　杜英和山核桃反高斯模型参数λ0 和λp 的比较(nm)(样本数 n=720)
树种 测试时间 λ0 λp
pH2.5 pH4.0 pH5.6 pH2.5 pH4.0 pH 5.6
杜
英
2006.08 668.79(0.85) 667.45(5.27) 673.09(1.45) 700.36(0.43) 697.43(3.94) 700.20(0.90)
2006.11 680.58(1.25) 681.73(2.05) 678.27(1.69) 701.88(1.36) 702.64(2.02) 699.36(1.83)
2007.05 684.55(1.23) 685.09(1.70) 684.07(0.77) 706.52(1.47) 706.70(2.27) 705.34(0.97)
2008.05 683.68(1.31) 681.89(1.17) 681.80(1.81) 707.74(0.97) 704.55(0.91) 705.80(1.67)
山
核
桃
2006.08 662.14(4.03) 665.65(3.65) 664.62(2.37) 695.13(1.63) 697.23(2.96) 696.53(1.31)
2006.11 654.40(3.08) 663.05(3.60) 662.00(2.59) 690.39(2.16) 696.52(2.55) 696.53(1.31)
2007.05 685.72(2.05) 683.45(2.42) 683.19(3.05) 708.06(1.17) 706.38(1.82) 705.43(1.69)
2008.05 683.57(1.63) 681.80(2.02) 684.35(1.37) 707.28(1.82) 706.30(1.93) 708.24(1.30)
　　λ0 和λp 分别代表红光区域叶绿素吸收谷和红
边所对应的波长位置 ,两者之间具有如下关系:λp =
λ0 +σ。λ0和 λp 值计算结果如表 2所示 。从表 2可
以看到 ,杜英除 2006.08一期外 ,其余三期的结果均
显示 pH2.5的λ0 和λp 值要大于 pH5.6 ,pH4.0和
pH2.5相比也基本上呈现相似的情况;山核桃则是有
所不同 ,除 2007.05一期外 ,其余三期显示 pH2.5的
λ0 和λp 值要低于 pH5.6。
从以上分析可以看出 ,随着酸雨胁迫的加强 ,杜
英叶片反射率光谱曲线会发生“红移” ;而山核桃会发
生“蓝移” 。另外 ,从实验中植物的高度 、胸径等指标
的观测对比中 ,发现杜英随着酸雨 pH 的降低其生长
反而越加旺盛 ,山核桃则是明显表现出受胁迫的现
象。这可能跟杜英的抗性较强有关 ,酸雨带来的“施肥
效应”反而使得其叶片的叶绿素含量增加 ,生长旺盛。
4　结束语
本文以常绿阔叶树种杜英和落叶阔叶树种山核
桃两个树种作为实验材料 ,探讨了其在 3个模拟酸
雨梯度下叶片叶绿素相对含量 、叶片的光谱反射率
以及其红边位置的变化规律 。通过上述实验及分
析 ,可以得出以下结论:在模拟酸雨胁迫的作用下 ,
与对照组相比 ,杜英的叶绿素含量升高 、可见光部分
的光谱反射率普遍降低 ,山核桃与之相反;酸雨作用
后 ,可见光部分光谱反射率间的差异主要集中在绿
光反射峰及红边附近 ,同时也表现为红边所在波长
位置的“红移” ,山核桃为蓝移;对杜英在 pH5.6和
pH2.5两个处理间的光谱反射率的差随时间变化
情况的研究结果说明 ,酸雨胁迫的累积效应也许是
存在的 。显然 ,在这里所表现出的累积效应更接近
于一种正的生物效应。
分析杜英和山核桃在酸雨胁迫下光谱曲线上表
现的不同 ,可能与不同植物叶片表面特性的不同有
关 ,如有蜡质层等带来的伤害差异也是造成这一差异
的原因之一。在本实验中 ,杜英表现出了对于酸雨较
强的耐受性 ,而山核桃则对酸雨胁迫比较敏感 ,这可
能跟常绿阔叶树种叶片表面普遍具有较厚的蜡质层
有关[ 11] 。究其原因 ,是否常绿阔叶树种和落叶阔叶
树种之间普遍存在着这种差异 ,还需要我们今后结合
植物生理生态测试进行更多树种高光谱的对比研究。
本实验的目的是希望未来能够在自然条件下从
空间尺度上利用遥感监测酸雨胁迫对于陆地生态系
统的影响。实验结果也初步揭示了在受控酸雨条件
下植物光谱反射率的变化特征具有比较显著的规律
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性。说明将来可以利用植物的光谱特征来预测植物
是否受到酸雨等环境污染的胁迫。但是受现阶段数
据和研究条件所限 ,实验未能以更大的空间和冠层
尺度上的光谱反射率来研究酸雨胁迫对森林生态系
统的影响。还需指出的是:同唐延林等[ 30] 实验一
样 ,本实验同样是用 ASD野外光谱仪在大棚进行测
试 ,这与在低空或者外太空获取的遥感影像有很大
的不同 ,光谱仪野外测试的视场可以做得很小 ,能基
本保证视场范围内目标物单一 ,存在很少的干扰 ,但
遥感影像则完全不同 ,一个像元中有多种目标物 ,即
使是用高分辨率影像的数据 ,对于叶片 、树枝等的区
分也不是十分理想 ,因此要把在大棚实验获取的一
些参数 、规律应用推广到空间尺度上去 ,实现尺度的
转换还需要进一步的研究。
参考文献
1　霍寿喜.酸雨危害人体健康[ J] .医药与保健 , 2004(7):48.
2　Smith W H .Air Po llution and Fo rests-Inte ractons Betw een Air Contaminants And Fore st Eco sy stems[ M] .New York:
Springer-Verlag , 1981:178～ 191.
3　郭永林.我国的酸雨问题和防治[ J] .山西财经大学学报(研究专刊), 2002 , 24(2):104～ 106.
4　丁国安 , 徐晓斌 ,王淑凤 , 等.中国气象局酸雨网基本资料数据集及初步分析[ J] .应用气象学报 , 2004(15):85～ 94.
5　任仁.中国酸雨的过去 ,现在和将来[ J] .北京工业大学学报 , 1997 , 23(3):128 ～ 132.
6　李柱国.浙江省酸雨的时空分布 、成因和发展趋势[ J] .环境污染与防治 , 1988(4):10 ～ 15.
7　浙江省环境保护局.浙江省环境质量报告书(2001-2005)[ M] .杭州:2006.
8　Car te r G A , Knapp A K.Leaf optica l prope rties in higher plants:Linking spectr al char acte ristics to stress and chlorophy ll
concentration[ J] .American Journal of Bo tany , 2001 , 88(4):677 ～ 684.
9　Car te r G A.Responses o f leaf spectral reflectance to plant stress[ J] .American Journal of Bo tany , 1993 , 80(3):239～ 243.
10　唐延林 ,王人潮 , 黄敬峰 ,等.不同供氮水平下水稻高光谱及其红边特征研究[ J] .遥感学报 , 2004 , 8(2):187 ～ 192.
11　单运峰.酸雨 、大气污染与植物[ M] .中国环境科学出版社 , 1994.
12　Lichtenthaler H K.Chlo rophy lls and caro teno ids:Pigments o f photo synthetic biomembranes[ J] .Method Enzymol , 1987
(148):350～ 382.
13　Arnon D I.Copper enzymes in isolated chlo roplasts:Po lyphenolo xidase in Beta vulg aris[ J] .Plant Phy sio logy , 1949(24):1～ 15.
14　姜丽芬 ,石福臣 , 王化冈 ,等.叶绿素计 SPAD-502 在林业上的应用[ J] .生态学杂志 , 2005 , 24(2):1543 ～ 1548.
15　艾天成 ,李方敏.作物叶片叶绿素含量与 SPAD 值相关性研究[ J] .湖北农学院学报 , 2000 , 20(1):6 ～ 8.
16　艾天成 ,周治安.小麦等作物叶绿素速测方法研究[ J] .甘肃农业科技 , 2001(4):14～ 18.
17　宋晓东 ,江洪 , 余树全 ,等.亚热带典型常绿阔叶树种叶片叶绿素含量与其高光谱特征间的关系[ J] .生态学报 , 2008 , 28
(5):1959～ 1963.
18　Richardson A D , Duigan S P , Be rlyn G P.An evaluation of noninva sive methods to estimate fo lia r chlo rophyll content[ J] .
New Phy tolo gist , 2002(153):185～ 194.
19　肖艳 ,黄建昌.13 种果树对酸雨抗性的研究[ J] .果树学报 , 2004 , 31(3):191～ 195.
20　樊后保.模拟酸雨对 5 种阔叶树树苗生长的影响[ J] .福建林学院学报 , 1996 , 16(4):289 ～ 292.
21　Fan H B , Wang Y H.Effects o f simulated acid r ain on ge rmination , foliar damage , chlo rophy ll contents and seedling g row th
of fiv e ha rdw ood species g rowing in China[ J] .Fo rest Eco log y and Management , 2000(126):321 ～ 329.
22　李德成 ,徐彬彬 , 石晓日 ,等.模拟酸雨对水稻叶片反射光谱特性影响的初步研究[ J] .遥感学报 , 1996 , 11(4):241～ 247.
23　冯宗炜 ,曹洪法 , 周修萍.酸沉降对生态环境的影响及其生态恢复[ M] .中国环境科学出版社 , 1999.
24　刘菊秀.酸沉降对森林生态系统影响的研究现状及展望[ J] .生态学杂志 , 2003 , 22(5):113.
25　Thomas J R , Gausman H W.Leaf reflec tance versus leaf chlor ophy ll and caro tenoid concentrations fo r eight crops[ J] .Ag-
ronomy Journa l , 1977(69):799 ～ 802.
26　Peñ uelas J , Filella I , Biel C , Se rrano L , Save R.The ref lectance at the 950 ～ 970nm region as an indica to r of the plant water
sta tus[ J] .International Journal o f Remote Sensing , 1993 , 14(10):1887 ～ 1905.
27　Filella I , Pe(n)uelas J.The red edge position and shape as lndicato rs of plant chlo rophyll content , biomass and hydric status
[ J] .International Journal of Remo te Sensing , 1994 , 15(7):1459 ～ 1470.
28　童庆禧 ,张兵 , 郑兰芬.高光谱遥感———原理 、技术与应用[ M] .北京:高等教育出版社 , 2006.
29　Miller J R, Hare EW , Wu J.Quantita tive characteriza tion of the vegetation red edge reflectance.An inverted-Gaussian re-
flectance model[ J] .International Journal o f Remo te Sensing , 1990 , 11(10):1755 ～ 1773.
30　唐延林 ,黄敬峰 , 王人潮 ,辛荣.利用高光谱数据预测水稻籽粒粗蛋白含量研究[ J] ,农业工程学报.2006 , 22(7):114～ 118.
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2010.1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遥感应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遥感信息
Hyperspectral Characteristics of Elaeocarpus Glabripetalus Merr and
Carya Cathayensis at Different Levels of Simulated Acid Rain
　　 XIE Xiao-zan① , JIANG H ong①, ② , SONG Xiao-dong ③ , ZH UO Guo-mo ① , YU Shu-quan① ,WANG Bing①
(① International Research Center of S patial Ecology and Ecosystem Ecology , Zhejiang Forestry University , Hangzhou 311300;
② International Institute for Earth System Science , Nanjing University , Nanjing 210093;
③ Instituteof Urban Environment , Chinese Academy of Sciences , Xiamen 361003)
Abstract:The hyperspec tral reflec tance and the re lativ e chlo rophyll concentr ation(relative v alue o f SPAD)of Elaeocarpus
glabripetalus Merr and Ca rya cathayensis of 4 periods in 3 acid r ain g r adients we re mea sured in the shed experiment of simula-
ting acid rain.By use of the Inver ted-Gaussian(IG)model , the curves o f red edge spec tral go t fitted , and its po sition w as built , in-
cluding some spectral char acte ristic parameter s , and its width.The results show ed that:in the acid rain treatment of the lower
pH , chlo rophy ll concentra tion o f elaeocarpus glabripetalus Me rr had certain increasing , w hile the chlorophy ll concentration o f
ca rya cathayensis showed a downtrend;in the visible light region , the aver age spectral ref lectance o f Elaeocarpus glabripetalus
Merr in the pH 5.6 treatment w as higher than that of the pH2.5 treatment;while cary a cathayensis had the diffe rent result
which had a low er aver age spec tral reflectance in pH 5.6 tr eatment than pH2.5.In r ed light a rea o f elaeoca rpus glabripetalus
Merr had a low er minimum ref lectance value R0 o f chlo rophyll abso rption in the pH 5.6 treatment than tha t of pH2.5 , w hile it is
oppo site to cary a cathayensis.Theλp value of elaeoca rpus glabripetalus Me rr showed the red-shift phenomenon of its reflec tance
spectral cur ve , w hile the blue-shift phenomenon happened with Ca rya cathayensis.All above show s a po ssibility of set ting up a
qualitative o r quantita tive relationship be tw een the leaves spectral reflectance and the damage ex tent of acid r ain.
Key words:acid r ain;hyper spectral;elaeoca rpaceae;ca rya cathayensis;SPAD;red edge
(上接第 21 页)
参考文献
1　刘经南 , 张小红.激光扫描测高技术的发展与现状[ J] .武汉大学学报(信息科学版)2003(4).
2　隋立春 , 张宝印.LiDA R遥感基本原理及其发展[ J] .测绘科学技术学报 , 2006(4).
3　黄金浪.基于 Ter raScan 的 LiDAR数据处理[ J] .测绘通报 , 2007(10).
4　刘少创 , 尤红建 ,刘彤 , 李树楷.机载激光测距扫描成像制图系统的定位原理与误差分析[ J] .武汉测绘科技大学学报 , 1998 ,
24(2):124～ 128.
5　w ww .inpho.com[ EB/ OL] .
6　P feifer , N., Reiter , T., Briese , C., Rieger , W..Interpolation of high quality g round models from lase r seanne r datain fore sted
ar eas[ A] .I n:Inte rnational A rehives of Pho tog ranunet ry and Remo te Sensing , ISPRS Workshop[ C] .1999:31～ 36.
7　Hannu Hyyppa.Factors affecting the quality of DTM generatlon in fo rested adras[ A] .ISPRS WG III/3 , III/4[ C] .2005:12 ～ 14.
The Research on LiDAR Data Post-processing
Based on TerraSolid and Inpho
LIU Pei , LI Ying-cheng , XUE Yan-li , DING Xiao-bo
(Chinese Academy o f Survey ing and Mapping , Bei jing 100039)
Abstract:This a rticle introduces composition and evo lution of the airborne la ser scanning/ L iDAR sy stem , and mainly pres-
ents the w ay s and means of post-processing and the filtering principles o f the Ter raSolid and Inpho systems.At la st , it compares
the tw o algo rithms in accuracy , efficiency ,maneuverability and so on.
Key words:LiDAR;filtering;contour;Digital T err ain Mode l
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