《基于對地觀測的生物多樣性監(jiān)測》主要介紹遙感在愛知生物多樣性目標中機遇、國家經(jīng)驗、限制和挑戰(zhàn)。包括3大部分：第1部分主要介紹目前可使用的遙感產(chǎn)品及其應(yīng)用情況和限制，采用信號燈系統(tǒng)對遙感數(shù)據(jù)在愛知目標中的可用性進行了評估；第2部分對已經(jīng)應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)的國家案例進行了介紹和討論；第3部分描述了遙感指標的限制因素和主要挑戰(zhàn)，并對未來應(yīng)用前景進行了展望。
生物多樣性是人類賴以生存的條件，是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，生物多樣性保護是當今國際社會最為矚目的重大環(huán)境問題之一。我國是生物多樣性最豐富的國家之一，生物多樣性保護越來越受到重視。我國先后建立了400多個國家自然保護區(qū)，不同類型。不同級別自然保護區(qū)面積達到了國土面積的14%，制定并發(fā)布了《中國生物多樣性保護戰(zhàn)略與行動計劃（2011-2030）》，劃定了32個陸地生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)和3個海洋生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)，生物多樣性保護己成為全社會共識。
遙感對地觀測技術(shù)因其宏觀性、快速性和可重復性，在生物多樣性監(jiān)測評價中發(fā)揮著越來越重要的作用。在1997年發(fā)布的《中國生物多樣性國情研究》中，遙感技術(shù)的應(yīng)用就得到倡導，提出“要擴展遙感在土、水、植被資源、野生動物資源方面的調(diào)查、監(jiān)測、分析、決策支持等領(lǐng)域的應(yīng)用研究”。在實踐中，環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心充分應(yīng)用國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，以秦嶺、大巴山、西雙版納、大興安嶺、鄱陽湖等生物多樣性保護優(yōu)先區(qū)域為試點，初步建立了生態(tài)系統(tǒng)、重要物種生境及人類活動干擾狀況的遙感監(jiān)測評價指標和方法體系，為生物多樣性保護管理提供了有力支撐。
目前，遙感對地觀測技術(shù)在我國生物多樣性保護中的應(yīng)用剛剛起步，與歐美等發(fā)達國家相比，還有較大差距。生物多樣性公約秘書處在2014年出版了報告，可在網(wǎng)站上公開獲取，下載地址為：http：//www.cbd.inUdoc/publications/cbd-ts-72-en.pdf。該技術(shù)報告詳細論述了生物多樣性遙感觀測指標以及在愛知生物多樣性目標（2010年在日本愛知縣召開的第10次締約方會議上通過的多樣性目標）中的應(yīng)用情況，強調(diào)生物多樣性遙感工作需要生物多樣性學者和遙感學者的密切合作，對我國生物多樣性遙感應(yīng)用工作具有非常好的借鑒作用。
本報告主要介紹遙感在愛知生物多樣性目標中機遇、國家經(jīng)驗、限制和挑戰(zhàn)。包括3大部分：第1部分主要介紹目前可使用的遙感產(chǎn)品及其應(yīng)用情況和限制，采用信號燈系統(tǒng)對遙感數(shù)據(jù)在愛知目標中的可用性進行了評估；第2部分對已經(jīng)應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)的國家案例進行了介紹和討論；第3部分描述了遙感指標的限制因素和主要挑戰(zhàn)，并對未來應(yīng)用前景進行了展望。
本書經(jīng)秘書處公約出版社同意和授權(quán)，由環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心組織翻譯和出版，中國科學院大學徐超昊、劉春蕾、華中農(nóng)業(yè)大學郝弘睿參與了翻譯工作。本書的出版得到了環(huán)境保護部自然生態(tài)保護司、生物多樣性公約秘書處的大力支持，感謝Kata Koppel女士、孟菡博士、張文國處長、劉玉平處長、蔡蕾處長、蔡立杰先生、常江博士、徐憲立研究員、李俊生研究員、宋金玲副教授等領(lǐng)導和專家給予的幫助。
執(zhí)行摘要
1．背景資料
2．報告的目標與結(jié)構(gòu)
3．報告結(jié)論
4．重要信息
1 介紹
1．1 背景和目的
1．2 范圍與定義
1．3 方法
1．4 本書結(jié)構(gòu)
2 遙感技術(shù)在愛知目標監(jiān)測中的機遇
2．1 綜述
2．2 評價目標
3 國家經(jīng)驗教訓
3．1 遙感監(jiān)測工具：澳大利亞火災(zāi)監(jiān)測
3．2 免費開放獲取數(shù)據(jù)的效益：巴西案例
3．3 遙感在加拿大保護區(qū)域的應(yīng)用
3．4 遙感數(shù)據(jù)在南非生物多樣性指標體系創(chuàng)建中的應(yīng)用
3．4．1 局限性
3．4．2 時空分辨率
3．4．3 建立指標的補充信息
3．4．4 未來優(yōu)先級
3．5 集成遙感和野外觀測的日本生物多樣性觀測網(wǎng)絡(luò)(J-BON)
4 限制與挑戰(zhàn)
4．1 什么限制了遙感在發(fā)展指標中的使用
4．1．1 數(shù)據(jù)采集成本與數(shù)據(jù)訪問策略
4．1．2 數(shù)據(jù)訪問：互聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)
4．1．3 處理需求
4．1．4 產(chǎn)品研發(fā)水平：需要更多“派生”產(chǎn)品
4．1．5 在發(fā)展指標中使用E0數(shù)據(jù)的能力
4．1．6 有效的數(shù)據(jù)驗證策略
4．1．7 空間分辨率及空間尺度不足
4．1．8 長時間重訪周期與短時間序列的趨勢分析
4．1．9 國家與國際尺度的協(xié)調(diào)方法與數(shù)據(jù)收集
4．1．10 云覆蓋
4．1．11 遙感在陸生生態(tài)系統(tǒng)的特殊局限性
4．1．12 遙感在水生生態(tài)系統(tǒng)的特殊限制
4．1．13 遙感在潮間帶地區(qū)的特殊限制
4．2 構(gòu)建遙感指標的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)
4．2．1 知識傳播與能力構(gòu)建
4．2．2 產(chǎn)品精度
4．2．3 長期連續(xù)性觀測的不確定性
4．2．4 Eo團體、生物多樣性研究者與決策者之間的對話
5 結(jié)論
6 參考文獻
首字母縮寫列表
附錄1 生物多樣性監(jiān)測的遙感基礎(chǔ)
1．1 什么是遙感
1．2 關(guān)于遙感監(jiān)測生物多樣性的方式及其適用性綜述
1．2．1 被動遙感
1．2．2 主動遙感
1．3 如何使用遙感監(jiān)測生物多樣性
1．3．1 直接測量個體和種群
1．3．2 間接測量生物多樣性
1．4 從遙感數(shù)據(jù)發(fā)展生物多樣性指標
1．5 為什么使用遙感監(jiān)測生物多樣性
1．5．1 傳統(tǒng)原位方法
1．5．2 遙感
附錄2 遙感／對地觀測產(chǎn)品綜述
2．1 對地觀測產(chǎn)品用于監(jiān)測生物多樣性
2．1．1 基于地面的業(yè)務(wù)化E0產(chǎn)品
2．1．2 業(yè)務(wù)化的海洋EO產(chǎn)品
2．1．3 EO產(chǎn)品用于污染監(jiān)測
附錄3 公約背景下新興的遙感應(yīng)用
3．1 近實時遙感監(jiān)視
3．2 污染及其對生物多樣性的影響
3．3 入侵植物物種入侵范圍的監(jiān)測
3．4 管理效果和建立有效生態(tài)保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)的評估
3．5 利用陸地和海洋哺乳動物作為傳感器搭載平臺
3．6 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)：碳儲量和氣候變化
3．7 無人機進行生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(uAVS)
附錄4 數(shù)據(jù)庫、遙感傳感器、目標和指標的詳細描述
附錄5 遙感用于生物多樣性監(jiān)測的相對成本
5．1 數(shù)據(jù)產(chǎn)品
5．2 數(shù)據(jù)分析
5．3 數(shù)據(jù)驗證
5．4 其他花費
5．4．1 硬件與軟件花費
5．4．2 培訓與支持花費
5．4．3 EO數(shù)據(jù)產(chǎn)品所需時間與數(shù)量
《基于對地觀測的生物多樣性監(jiān)測》：
4.1.3處理需求
假設(shè)已經(jīng)找到合適的數(shù)據(jù)集，在使用該數(shù)據(jù)之前常需要對其進行預處理，如影像配準、地形校正、正射校正和大氣校正。這些預處理工作最好均能被系統(tǒng)自動地完成，從而產(chǎn)生可以使用的EO產(chǎn)品。更多標準化的方法如全球環(huán)境與安全監(jiān)測（GMES）的快速追蹤服務(wù)，使得以EO為基礎(chǔ)的分析可提高終端用戶團體的成本效益和效率（Infoterra，2007）。聯(lián)合研究中心（JRC）數(shù)字化自然保護區(qū)觀測站（DOPA）的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)自動收集并預處理遙感影像以提供保護區(qū)內(nèi)生物多樣性信息（Duboiseta1.，2011）。GFW監(jiān)測系統(tǒng)2.0也包含了一系列預處理步驟并通過Landsat影像產(chǎn)生一致的森林砍伐信息，盡管在編制本報告的時候該系統(tǒng)還未被發(fā)表，它仍處于開發(fā)階段�？傊�，數(shù)字影像收集處理系統(tǒng)的需求正在被得到滿足。
4.1.4產(chǎn)品研發(fā)水平：需要更多“派生”
產(chǎn)品
對原始衛(wèi)星影像的研發(fā)水平也是一個重要問題。對非專業(yè)人員來說派生的地理學參數(shù)，如植被指數(shù)，常比原始遙感數(shù)據(jù)更有用（Leidnereta1.，2012），但是許多系統(tǒng)只提供諸如反射率和輻射產(chǎn)品的微加工數(shù)據(jù)集。NASA使用的哥白尼全球土地服務(wù)及類似系統(tǒng)，如分布式數(shù)據(jù)中心群（DAACs），通過由衛(wèi)星影像生產(chǎn)的可用且免費的地球物理及生物物理產(chǎn)品以增強終端用戶的使用能力。然而，發(fā)展中國家的帶寬和網(wǎng)速的限制將阻礙數(shù)據(jù)訪問及EO數(shù)據(jù)的使用（Royeta1.，2010）。
4.1.5在發(fā)展指標中使用EO數(shù)據(jù)的能力
普遍認為，生物多樣性專家缺乏對遙感技術(shù)的認知，限制了使用遙感數(shù)據(jù)構(gòu)建生物多樣性監(jiān)測和計算指標（Leidnereta1.，2012）。越來越多的人認為使用遙感信息就是尋求更高運算能力和先進的EO產(chǎn)品，但是遙感數(shù)據(jù)集通常有其特殊的格式，這使得數(shù)據(jù)無法被立即使用，需要經(jīng)過技術(shù)培訓的專門工具才能進行分析處理（有時還需要非常專業(yè)的培訓，如為LiDAR及高光譜數(shù)據(jù)）。同時，這些工具非常昂貴，因此對開源軟件的呼吁越來越高（Leidneretal.，2012）。
通常，原始遙感數(shù)據(jù)計算指標需要有使用遙感數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計分析的專業(yè)知識與能力。這是發(fā)達國家和發(fā)展中國家的共同挑戰(zhàn)。更多分析數(shù)據(jù)和加工成本詳見附錄5。針對用戶在區(qū)域或國家尺度上的需求提供專家意見是很有益的，例如與加拿大遙感中心（CCRS）的合作。
應(yīng)該指出的是，并不是所有的遙感數(shù)據(jù)都難以獲取與使用，而且目前增加數(shù)據(jù)獲取的便捷性己成為一種趨勢。其中一個例子是TerraLook2，免費提供地理配準后帶有地理位置信息的jpeg影像，并提供一個簡單、直觀地進行各種處理的工具集。如果不是復雜的數(shù)值處理，Terra Lookimages與USGS提供的Landsat Look產(chǎn)品一樣將易于發(fā)現(xiàn)和適用于許多應(yīng)用。另一個例子是RapidLandCoverMapper3，它是一個可以提供非常簡單的測繪、量化土地覆蓋和土地利用的工具。
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