The diversity of terrestrial vascular plants plays a key role in maintaining the stability and productivity of ecosystems. Monitoring species compositional diversity across large spatial scales is challenging and time consuming. The advanced spectral and spatial specification of the recently launched DESIS (the DLR Earth Sensing Imaging Spectrometer) instrument provides a unique opportunity to test the potential for monitoring plant species diversity with spaceborne hyperspectral data. This study provides a quantitative assessment on the ability of DESIS hyperspectral data for predicting plant species richness in two different habitat types in southeast Australia. Spectral features were first extracted from the DESIS spectra, then regressed against on-ground estimates of plant species richness, with a two-fold cross validation scheme to assess the predictive performance. We tested and compared the effectiveness of Principal Component Analysis (PCA), Canonical Correlation Analysis (CCA), and Partial Least Squares analysis (PLS) for feature extraction, and Kernel Ridge Regression (KRR), Gaussian Process Regression (GPR), Random Forest Regression (RFR) for species richness prediction. The best prediction results were r=0.76 and RMSE=5.89 for the Southern Tablelands region, and r=0.68 and RMSE=5.95 for the Snowy Mountains region. Relative importance analysis for the DESIS spectral bands showed that the red-edge, red, and blue spectral regions were more important for predicting plant species richness than the green bands and the near-infrared bands beyond red-edge. We also found that the DESIS hyperspectral data performed better than Sentinel-2 multispectral data in the prediction of plant species richness. Our results provide a quantitative reference for future studies exploring the potential of spaceborne hyperspectral data for plant biodiversity mapping.


翻译:地面血管植物的多样性在维持生态系统的稳定性和生产力方面发挥着关键作用。监测大型空间尺度物种构成多样性是具有挑战性和耗时性的。最近推出的DESIS(DL地球遥感成像光谱仪)仪器的先进的光谱和空间规格为检验利用空间超光谱数据监测植物物种多样性的潜力提供了一个独特的机会。这项研究对DESIS超光谱数据预测澳大利亚东南部两种不同生境类型植物物种丰富的能力进行了定量评估。观测特征首先从DESIS光谱中提取,然后又从植物物种丰富性地面估计中反射,并用双倍交叉验证办法评估预测性绩效。我们测试并比较了本部分析(PCA)、Canonicolal Concolation分析(CCA)和部分最小方方分析(PLS)对地采掘、Kernel Ridge Revilion(KRRRRRR)、GPR(RRRRRR)和RRRRRRRR5(RRRRRRRR)对物种丰富性预测性、RR=SER 6和SEMRRRRR=R 数据分析(SER6)进行最佳预测结果,为SER=SER6 和SL=SL=SLA)区域,为SLA 和R=SER=SUR 数据分析,为SUR 和RVA,为SA,为SLUA,为SU 和R=SU,为SUR,为SU 做了最佳预测结果,为SLU 。为SLU 和R86和RVA 和RVA,为SDU 。为S=R=R=R=RA 。为SU 。为SU 和RA 和RA 和R=RA 。为SDA,为SAL 和R8A,为SAL 做了分析,为SDA 做了分析,为SLA,为SAL 和R8A 和R8A,为SU 和RA 。为SAL 和R=R=RA 做了做了做了做了做了做了做了做了做了做了做了,为SDA 做了做了做了做了做了做了做了

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