【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】城市森林在緩解城市熱島效應(yīng)、提升居民福祉、推動碳中和目標實現(xiàn)中發(fā)揮著日益重要的作用。精確評估城市樹木的碳儲量，是實現(xiàn)城市“雙碳”管理和自然基碳匯量化的關(guān)鍵基礎(chǔ)。近年來，遙感技術(shù)因其大尺度、高效率、可重復(fù)的優(yōu)勢，成為城市樹木碳儲量(Urban Tree Carbon Stocks, UTCS)評估的重要工具。然而，不同研究中使用的方法繁多、尺度不一、術(shù)語混亂，難以系統(tǒng)比較與推廣應(yīng)用，制約了該領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
基于此，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所唐立娜研究組聯(lián)合武漢大學(xué)與美國普渡大學(xué)，圍繞UTCS遙感的理論框架與技術(shù)體系，開展了系統(tǒng)綜述與方法學(xué)歸納。研究團隊首次將當前主流遙感方法歸納為三類策略：land use stratification methods (土地利用分層法)、區(qū)域反演法(Area-based inversion methods)與單木探測法(Individual tree detection methods)，厘清了三類方法學(xué)在建模單元、數(shù)據(jù)需求、模型復(fù)雜性及適用場景上的差異。研究進一步指出，目前主流的區(qū)域反演法雖然在城市尺度具有操作便捷、計算效率高等優(yōu)勢，但在面對復(fù)雜的城市林地結(jié)構(gòu)時易出現(xiàn)“高估低密度、低估高密度”的系統(tǒng)性偏差，其對碳儲分布的空間異質(zhì)性響應(yīng)不足。此外，團隊還系統(tǒng)梳理了多源遙感融合(如LiDAR與光學(xué))、深度學(xué)習(xí)方法引入、時序分析等關(guān)鍵發(fā)展趨勢，并提出“兩步式策略”框架，幫助研究者與管理部門在不同目標和資源條件下科學(xué)選擇適宜的遙感估算方案。該成果不僅為學(xué)術(shù)界提供了方法整合的理論依據(jù)，也為城市森林碳監(jiān)測的標準化、自動化和實用化奠定了基礎(chǔ)。
該研究成果以Remote sensing of urban tree carbon stocks: A methodological review為題，發(fā)表于遙感領(lǐng)域權(quán)威期刊ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing (2024年影響因子12.2)。中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所2021級博士研究生董鶴松為第一作者，唐立娜研究員為通訊作者，普渡大學(xué)邵國凡教授為本研究提供了全面指導(dǎo)，武漢大學(xué)胡翔云教授和劉金慧博士也在成稿過程中提出了建設(shè)性意見。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金(42307591)、重點研發(fā)計劃(2022YFF1301303)、中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所“揭榜掛帥”項目(IUE-JFGS-202207)的支持。
UTCS遙感方法學(xué)的復(fù)雜性
本研究提出的UTCS遙感方法學(xué)的三分類體系
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