UAV近景攝影：解鎖武陵源崖壁植物多樣性的新視角一、引言1.1研究背景與意義武陵源位于湖南西北部，地屬湘西北武陵山系，處于湘、黔、川、鄂交界山區(qū)，是中國14個(gè)陸地生物多樣性關(guān)鍵區(qū)域之一，1992年被聯(lián)合國教科文組織列入《世界自然遺產(chǎn)名錄》。其獨(dú)特的石英砂巖峰林地貌舉世聞名，三千奇峰拔地而起，八百秀水蜿蜒其間，構(gòu)成了一幅神奇秀麗的自然畫卷。除了壯觀的地貌景觀，武陵源還擁有豐富的生物資源，是眾多珍稀動植物的家園。崖壁作為一種特殊的生態(tài)環(huán)境，為許多獨(dú)特的植物提供了生存空間。崖壁植物長期適應(yīng)了高海拔、強(qiáng)光照、干旱、貧瘠等極端條件，進(jìn)化出了特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征和生態(tài)習(xí)性，在維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定方面發(fā)揮著不可替代的作用。研究崖壁植物的種類、分布和多樣性，不僅有助于揭示植物對特殊環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制，還能為生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)。然而，由于崖壁地形陡峭、難以接近，傳統(tǒng)的植物調(diào)查方法面臨諸多挑戰(zhàn)，如成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、效率低等，這在很大程度上限制了對崖壁植物的深入研究。隨著科技的不斷進(jìn)步，無人機(jī)（UnmannedAerialVehicle，UAV）近景攝影技術(shù)逐漸成熟，并在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。無人機(jī)具有機(jī)動性強(qiáng)、操作靈活、成本相對較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠突破地形限制，接近崖壁進(jìn)行近距離拍攝，獲取高分辨率的圖像數(shù)據(jù)。利用這些圖像，結(jié)合圖像處理和分析技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對崖壁植物的種類識別、數(shù)量統(tǒng)計(jì)和分布監(jiān)測，為崖壁植物調(diào)查提供了一種全新的、高效的手段。本研究旨在運(yùn)用無人機(jī)近景攝影技術(shù)，對武陵源崖壁植物進(jìn)行全面調(diào)查，分析其物種組成、多樣性特征以及與環(huán)境因子的關(guān)系，以期填補(bǔ)該地區(qū)崖壁植物研究的空白，為武陵源生物多樣性保護(hù)和生態(tài)旅游開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。具體而言，研究成果有助于更準(zhǔn)確地評估武陵源的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，為制定合理的保護(hù)策略提供數(shù)據(jù)支持；同時(shí)，也能為其他地區(qū)的崖壁植物研究提供借鑒和參考，推動相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀崖壁植物因其生長環(huán)境的特殊性，一直是植物學(xué)研究中的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。早期，受限于技術(shù)手段，對于崖壁植物的調(diào)查主要依賴于人工攀爬采樣，這種方式不僅效率低下，而且風(fēng)險(xiǎn)極高，調(diào)查范圍也極為有限。隨著科技的發(fā)展，一些非侵入式的調(diào)查方法逐漸被應(yīng)用，如利用望遠(yuǎn)鏡、長焦鏡頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察記錄，但這些方法在物種識別的準(zhǔn)確性和詳細(xì)程度上仍存在較大局限。在國外，部分研究聚焦于特定區(qū)域的崖壁植物群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)特征，如歐洲阿爾卑斯山脈、美國科羅拉多大峽谷等地的崖壁植物研究，通過長期監(jiān)測，分析了植物群落的動態(tài)變化以及與環(huán)境因子的關(guān)系。然而，這些研究在調(diào)查手段上同樣面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是對于高海拔、陡峭崖壁的植物調(diào)查，難以獲取全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。近年來，無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為植物研究領(lǐng)域帶來了新的契機(jī)。無人機(jī)憑借其靈活的機(jī)動性和強(qiáng)大的低空飛行能力，能夠突破地形限制，接近難以到達(dá)的區(qū)域，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，在植物多樣性調(diào)查、植被覆蓋度監(jiān)測、植物病蟲害檢測等方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。在植物多樣性調(diào)查方面，國內(nèi)外已有不少研究利用無人機(jī)搭載高分辨率相機(jī)，對大面積的森林、草原等植被進(jìn)行監(jiān)測，通過圖像識別技術(shù)識別植物種類，統(tǒng)計(jì)物種數(shù)量，分析物種多樣性。例如，在一些熱帶雨林地區(qū)的研究中，無人機(jī)成功獲取了珍貴的植被影像，為珍稀植物的發(fā)現(xiàn)與保護(hù)提供了重要依據(jù)。在植被覆蓋度監(jiān)測方面，無人機(jī)通過獲取不同時(shí)期的影像數(shù)據(jù)，能夠直觀地反映植被覆蓋度的動態(tài)變化，為生態(tài)環(huán)境評估提供數(shù)據(jù)支持。在植物病蟲害檢測方面，無人機(jī)搭載多光譜或高光譜傳感器，能夠檢測植物的光譜特征變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害的早期跡象，為病蟲害防治提供決策依據(jù)。在崖壁植物研究領(lǐng)域，無人機(jī)近景攝影技術(shù)的應(yīng)用也逐漸興起。國內(nèi)學(xué)者朱佳興等人運(yùn)用無人機(jī)近景攝影技術(shù)對崖壁植物進(jìn)行拍照，并結(jié)合專家鑒定，分析了崖壁植物群落的多樣性指數(shù)變化，探究了海拔、光照、立地條件與水汽條件等因子對崖壁植物多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)崖壁植物的分布特征受多種因素綜合作用。相關(guān)發(fā)明提供了基于無人機(jī)近景拍攝技術(shù)的崖壁群植物多樣性調(diào)查方法，通過無人機(jī)沿目標(biāo)崖壁拍攝照片，對照片進(jìn)行地理坐標(biāo)標(biāo)記、篩選、巖石類型鑒定以及植物種類鑒定和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了對崖壁植物的系統(tǒng)化調(diào)查研究。然而，目前基于無人機(jī)近景攝影的崖壁植物研究仍處于起步階段，存在諸多不足之處。一方面，無人機(jī)在復(fù)雜地形和氣象條件下的飛行穩(wěn)定性和安全性有待提高，信號丟失、碰撞等問題時(shí)有發(fā)生，影響數(shù)據(jù)采集的效率和質(zhì)量；另一方面，圖像識別與分析技術(shù)在崖壁植物種類識別上的準(zhǔn)確率仍需提升，由于崖壁植物生長環(huán)境復(fù)雜，部分植物形態(tài)相似，給準(zhǔn)確識別帶來困難。此外，現(xiàn)有研究在崖壁植物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系、崖壁植物對全球變化的響應(yīng)機(jī)制等方面的探討還不夠深入，缺乏系統(tǒng)性和綜合性的研究。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在利用無人機(jī)近景攝影技術(shù)，對武陵源崖壁植物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的調(diào)查，深入分析其物種多樣性特征，揭示崖壁植物與環(huán)境因子之間的相互關(guān)系，為武陵源地區(qū)生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)依據(jù)。具體目標(biāo)如下：全面調(diào)查崖壁植物種類和分布：運(yùn)用無人機(jī)近景攝影技術(shù)，獲取高分辨率的崖壁植物影像數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查和專家鑒定，全面準(zhǔn)確地識別和記錄武陵源崖壁植物的種類、數(shù)量及分布位置，建立崖壁植物數(shù)據(jù)庫，填補(bǔ)該地區(qū)崖壁植物種類和分布信息的空白。分析崖壁植物多樣性特征：基于調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算物種豐富度、均勻度、多樣性指數(shù)等指標(biāo)，從不同尺度分析武陵源崖壁植物的多樣性特征，包括垂直梯度（海拔）、水平梯度（不同區(qū)域）以及不同生境條件下的多樣性變化規(guī)律，為評估崖壁生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健康狀況提供數(shù)據(jù)支持。探究崖壁植物與環(huán)境因子的關(guān)系：綜合考慮地形（海拔、坡度、坡向）、土壤（質(zhì)地、肥力、酸堿度）、氣候（光照、溫度、降水、濕度）等環(huán)境因子，運(yùn)用相關(guān)性分析、冗余分析等方法，探究環(huán)境因子對崖壁植物種類分布和多樣性的影響機(jī)制，明確影響崖壁植物生長和分布的關(guān)鍵環(huán)境因素。提出針對性的保護(hù)建議：根據(jù)研究結(jié)果，結(jié)合武陵源地區(qū)的生態(tài)保護(hù)需求和旅游開發(fā)實(shí)際，為崖壁植物的保護(hù)和管理提供科學(xué)合理的建議，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)為其他類似地區(qū)的崖壁植物保護(hù)提供借鑒和參考。1.3.2研究內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將圍繞以下幾個(gè)方面展開：無人機(jī)近景攝影數(shù)據(jù)采集與處理：根據(jù)武陵源崖壁的地形特點(diǎn)和植被分布情況，制定合理的無人機(jī)飛行方案，包括飛行路線、高度、速度和拍攝角度等參數(shù)的設(shè)置。在天氣晴朗、風(fēng)力較小的條件下，利用無人機(jī)搭載高分辨率相機(jī)對崖壁進(jìn)行近景拍攝，獲取清晰、完整的植物影像數(shù)據(jù)。對采集到的原始影像進(jìn)行預(yù)處理，包括去除噪聲、校正色彩、拼接圖像等操作，提高影像的質(zhì)量和可用性。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對影像進(jìn)行地理坐標(biāo)定位和空間分析，將崖壁植物的分布信息與地形、地貌等地理要素相結(jié)合，為后續(xù)的植物種類識別和多樣性分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。崖壁植物種類識別與數(shù)據(jù)庫建立：邀請植物分類學(xué)專家，依據(jù)植物形態(tài)學(xué)特征，對處理后的無人機(jī)影像中的崖壁植物進(jìn)行物種識別和鑒定。對于難以通過影像直接識別的植物，結(jié)合實(shí)地采樣和實(shí)驗(yàn)室分析，進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定。將鑒定結(jié)果錄入數(shù)據(jù)庫，建立包含植物種類名稱、科屬分類、分布位置、生長特征等信息的武陵源崖壁植物數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定期更新和維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。崖壁植物多樣性分析：運(yùn)用生態(tài)學(xué)方法，計(jì)算崖壁植物的物種豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)）、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)等多樣性指標(biāo)，從不同尺度對崖壁植物的多樣性進(jìn)行分析。在垂直梯度上，按照一定的海拔間隔劃分樣帶，分析不同海拔段崖壁植物的物種組成和多樣性變化；在水平梯度上，將武陵源景區(qū)劃分為不同的區(qū)域，比較不同區(qū)域崖壁植物多樣性的差異；針對不同的生境類型，如陽坡、陰坡、近水崖壁和遠(yuǎn)離水源崖壁等，分析生境條件對崖壁植物多樣性的影響。通過多樣性分析，揭示武陵源崖壁植物的分布規(guī)律和多樣性特征。崖壁植物與環(huán)境因子的關(guān)系研究：利用地理信息系統(tǒng)和氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測站，獲取研究區(qū)域的地形、土壤和氣候等環(huán)境因子數(shù)據(jù)。將環(huán)境因子數(shù)據(jù)與崖壁植物分布和多樣性數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，運(yùn)用Pearson相關(guān)分析、Spearman秩相關(guān)分析等方法，初步探討環(huán)境因子與崖壁植物種類分布和多樣性之間的相關(guān)性。采用冗余分析（RDA）、典范對應(yīng)分析（CCA）等排序方法，進(jìn)一步揭示環(huán)境因子對崖壁植物群落結(jié)構(gòu)和物種分布的影響機(jī)制，篩選出影響崖壁植物生長和分布的關(guān)鍵環(huán)境因子。保護(hù)建議與對策：根據(jù)崖壁植物的調(diào)查結(jié)果和多樣性分析，結(jié)合武陵源地區(qū)的生態(tài)保護(hù)現(xiàn)狀和旅游開發(fā)需求，提出針對性的崖壁植物保護(hù)建議和管理對策。對于珍稀瀕危崖壁植物，制定專門的保護(hù)計(jì)劃，加強(qiáng)監(jiān)測和保護(hù)力度，建立自然保護(hù)區(qū)或保護(hù)小區(qū)，劃定保護(hù)范圍，限制人類活動的干擾。在旅游開發(fā)過程中，合理規(guī)劃旅游線路和設(shè)施建設(shè)，避免對崖壁植物棲息地造成破壞，加強(qiáng)游客的環(huán)保教育，提高游客的保護(hù)意識，倡導(dǎo)文明旅游。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對崖壁植物的科學(xué)研究和監(jiān)測，定期評估保護(hù)效果，及時(shí)調(diào)整保護(hù)策略，確保崖壁植物資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。二、研究區(qū)域與方法2.1研究區(qū)域概況武陵源風(fēng)景名勝區(qū)位于中國湖南省西北部張家界市中部，澧水中上游，地處東經(jīng)110°20'30"～110°41'15"、北緯29°16'25"～29°24'25"之間，屬武陵山脈，總面積397平方公里，其中石英砂巖峰林地貌面積達(dá)264平方公里。其獨(dú)特的地理位置使其成為眾多動植物的棲息之所，也造就了復(fù)雜多樣的生態(tài)環(huán)境，為崖壁植物的生長提供了豐富的地理?xiàng)l件。武陵源境內(nèi)屬沉積地層，系中泥盆紀(jì)石英砂巖峰林地貌，以紫紅色及肉紅色石英砂巖為主，間有頁巖、石灰?guī)r等。景區(qū)北部存在大片石灰?guī)r喀斯特地貌。石英砂巖峰林的形成經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)演化過程，在億萬年的地殼運(yùn)動、流水侵蝕、風(fēng)化等內(nèi)外力作用下，逐漸雕琢出如今奇峰異石林立的獨(dú)特景觀。這種特殊的地質(zhì)地貌對崖壁植物的生長有著多方面的深刻影響。一方面，石英砂巖質(zhì)地堅(jiān)硬，透水性差，導(dǎo)致崖壁上的水分不易儲存，使得崖壁植物長期面臨干旱脅迫，促使其進(jìn)化出耐旱的生理特征和形態(tài)結(jié)構(gòu)，如葉片小而厚、表皮角質(zhì)化程度高、根系發(fā)達(dá)且具有較強(qiáng)的吸水能力等；另一方面，砂巖的裂隙和縫隙為植物種子的萌發(fā)和根系的生長提供了一定的空間，部分植物能夠在這些狹小的縫隙中扎根生長，展現(xiàn)出頑強(qiáng)的生命力。武陵源屬中亞熱帶山原型季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，冬暖夏涼。年平均氣溫約12-16℃，年平均降水量在1200-1600毫米之間，降水主要集中在4-9月。相對濕度較高，常年保持在70%-80%左右。這種氣候條件為崖壁植物的生長提供了較為適宜的溫濕度環(huán)境。充足的降水在一定程度上緩解了崖壁水分不足的問題，為植物的生長發(fā)育提供了必要的水分條件；適宜的溫度則有利于植物的光合作用、呼吸作用等生理活動的正常進(jìn)行，促進(jìn)植物的生長和繁殖。然而，夏季降水集中且多暴雨，可能會引發(fā)山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對崖壁植物的生存環(huán)境造成破壞；冬季雖然相對溫和，但偶爾的低溫冰凍天氣也可能對一些不耐寒的崖壁植物造成凍害，影響其生長和存活。2.2UAV近景攝影技術(shù)原理與設(shè)備2.2.1技術(shù)原理無人機(jī)近景攝影技術(shù)主要基于光流模塊來實(shí)現(xiàn)對崖壁植物的拍攝。光流的概念最早由Gibson在1950年提出，它是空間運(yùn)動物體在觀察成像平面上的像素運(yùn)動的瞬時(shí)速度。其原理是利用圖像序列中像素在時(shí)間域上的變化以及相鄰幀之間的相關(guān)性，找到上一幀與當(dāng)前幀之間存在的對應(yīng)關(guān)系，從而計(jì)算出相鄰幀之間物體的運(yùn)動信息。在無人機(jī)近景攝影中，光流模塊通過下視相機(jī)持續(xù)拍攝崖壁表面的圖像。當(dāng)無人機(jī)在崖壁附近飛行時(shí)，相機(jī)捕捉到的崖壁圖像會隨著無人機(jī)的移動而發(fā)生變化。光流模塊檢測這些圖像中像素點(diǎn)的移動速度，就如同人們坐在行駛的車輛中觀察窗外樹木向后“流動”的速度來估計(jì)車輛速度一樣。通過分析兩幀圖像中像素點(diǎn)的相對位置變化，結(jié)合拍攝兩幀圖片的固定時(shí)間差，即可計(jì)算出像素點(diǎn)的移動速度。若已知相機(jī)與崖壁之間的距離，便可以根據(jù)像素點(diǎn)的移動速度計(jì)算出無人機(jī)相對于崖壁的實(shí)際移動速度。這一速度信息對于保持無人機(jī)在拍攝過程中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。同時(shí)，光流模塊還能根據(jù)計(jì)算出的速度信息，結(jié)合慣性導(dǎo)航模塊（IMU）感知到的無人機(jī)三軸加速度、三軸角度和角速度等運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的精確控制，使無人機(jī)能夠穩(wěn)定地懸停在崖壁特定位置，或者按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行飛行拍攝，從而獲取清晰、準(zhǔn)確的崖壁植物影像。此外，光流模塊還需要與其他傳感器協(xié)同工作，如氣壓計(jì)、超聲波傳感器或激光傳感器等。氣壓計(jì)可測量空氣氣壓來計(jì)算無人機(jī)所處高度，超聲波傳感器或激光傳感器則用于測量無人機(jī)與崖壁之間的距離，以輔助光流模塊更準(zhǔn)確地計(jì)算無人機(jī)的位置和速度，確保在不同的飛行條件下都能實(shí)現(xiàn)對崖壁植物的高質(zhì)量拍攝。2.2.2設(shè)備選型與參數(shù)設(shè)置根據(jù)本次研究的需求，經(jīng)過綜合評估，選用了大疆精靈4RTK無人機(jī)。該無人機(jī)具備諸多優(yōu)勢，其配備了高性能的圖像采集系統(tǒng)，搭載的2000萬像素相機(jī)能夠拍攝出高分辨率的照片，滿足對崖壁植物細(xì)節(jié)識別的要求；同時(shí)，具備穩(wěn)定的飛行性能和精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)，其RTK（Real-TimeKinematic）高精度定位技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的定位精度，確保無人機(jī)在復(fù)雜的崖壁環(huán)境中飛行時(shí)保持穩(wěn)定，準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定拍攝位置。在飛行高度方面，考慮到既要獲取清晰的崖壁植物影像，又要保證無人機(jī)的飛行安全，經(jīng)過多次試驗(yàn)和實(shí)地測試，將飛行高度設(shè)置在距離崖壁30-50米之間。這個(gè)高度范圍既能使相機(jī)捕捉到植物的形態(tài)特征，又能避免因距離過近導(dǎo)致無人機(jī)受到崖壁氣流的影響而發(fā)生碰撞。拍攝角度則根據(jù)崖壁的坡度和植物分布情況進(jìn)行靈活調(diào)整。對于較陡的崖壁，采用垂直向下的拍攝角度，以確保能夠完整地拍攝到崖壁表面的植物；對于坡度較緩的崖壁，適當(dāng)調(diào)整拍攝角度為傾斜向下，一般在30°-60°之間，這樣可以同時(shí)兼顧崖壁植物和周圍環(huán)境的信息，為后續(xù)分析植物與環(huán)境的關(guān)系提供更全面的數(shù)據(jù)。分辨率設(shè)置為最高的4000×3000像素，以獲取最豐富的圖像細(xì)節(jié)。高分辨率的圖像有助于在后期處理和分析中，更準(zhǔn)確地識別植物種類、觀察植物的生長特征和分布情況。此外，在拍攝過程中，還設(shè)置了合適的拍攝間隔時(shí)間，一般為3-5秒，以保證拍攝的圖像之間有一定的重疊度，便于后續(xù)進(jìn)行圖像拼接和三維建模。2.3調(diào)查方法與流程2.3.1崖壁選取與規(guī)劃為確保研究結(jié)果具有代表性和科學(xué)性，沿著武陵源景區(qū)內(nèi)的主要道路，采用半隨機(jī)抽樣的方式挑選目標(biāo)崖壁。在抽樣過程中，充分考慮崖壁的地理位置、海拔高度、坡度、坡向以及周邊植被覆蓋情況等因素。例如，為了研究不同海拔梯度下崖壁植物的分布差異，在低海拔（300-500米）、中海拔（500-800米）和高海拔（800米以上）區(qū)域分別隨機(jī)選取一定數(shù)量的崖壁；對于坡度，選擇了緩坡（小于30°）、陡坡（30°-60°）和急坡（大于60°）的崖壁樣本；坡向則涵蓋了陽坡（南坡）、陰坡（北坡）以及東坡和西坡，以探究不同光照條件對崖壁植物生長的影響。在確定目標(biāo)崖壁后，運(yùn)用專業(yè)的地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件對崖壁進(jìn)行三維建模，結(jié)合衛(wèi)星地圖和地形數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析崖壁的地形特征。根據(jù)分析結(jié)果，規(guī)劃無人機(jī)的飛行路線。飛行路線設(shè)計(jì)遵循全面覆蓋、安全高效的原則，采用之字形或螺旋形飛行軌跡，確保無人機(jī)能夠拍攝到崖壁的各個(gè)部位，避免出現(xiàn)拍攝盲區(qū)。同時(shí)，根據(jù)崖壁的高度和坡度，合理調(diào)整飛行高度和速度，在崖壁較為陡峭的區(qū)域，適當(dāng)降低飛行速度，增加拍攝停留時(shí)間，以獲取更清晰的圖像；在高度變化較大的區(qū)域，設(shè)置多個(gè)飛行高度層，進(jìn)行分層拍攝。此外，還考慮了風(fēng)向和風(fēng)力對無人機(jī)飛行的影響，盡量選擇順風(fēng)或側(cè)風(fēng)飛行，避免逆風(fēng)飛行增加飛行難度和風(fēng)險(xiǎn)。2.3.2數(shù)據(jù)采集在天氣晴朗、風(fēng)力較小（一般不超過3級）的條件下，進(jìn)行無人機(jī)數(shù)據(jù)采集工作。將大疆精靈4RTK無人機(jī)飛行至目標(biāo)崖壁底部，設(shè)置好飛行參數(shù)后，沿崖壁從下往上進(jìn)行拍攝。拍攝間隔設(shè)置為3-5秒，以保證相鄰照片之間有一定的重疊度，便于后續(xù)進(jìn)行圖像拼接和分析。重疊度一般保持在60%-80%之間，通過實(shí)際飛行測試和圖像效果評估，確保重疊度既能滿足數(shù)據(jù)處理的需求，又不會過度采集導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余。對于每一個(gè)拍攝點(diǎn)，重復(fù)拍攝2-3張照片，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。在拍攝過程中，密切關(guān)注無人機(jī)的飛行狀態(tài)和拍攝情況，通過地面控制站實(shí)時(shí)查看拍攝的照片，檢查照片的清晰度、曝光度和拍攝角度是否符合要求。如發(fā)現(xiàn)照片存在模糊、過曝或拍攝角度偏差等問題，及時(shí)調(diào)整無人機(jī)的位置和拍攝參數(shù)，進(jìn)行重新拍攝。同時(shí)，記錄拍攝過程中的相關(guān)信息，如拍攝時(shí)間、地點(diǎn)、飛行高度、拍攝角度、天氣狀況等，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供詳細(xì)的背景資料。2.3.3數(shù)據(jù)處理與分析利用無人機(jī)配套的軟件或?qū)I(yè)的圖像編輯工具，對拍攝的照片進(jìn)行地理坐標(biāo)標(biāo)記。對于具有地理坐標(biāo)信息的照片，直接提取其經(jīng)緯度和海拔數(shù)據(jù)；對于因信號丟失等原因?qū)е聼o地理坐標(biāo)信息的照片，借助目標(biāo)崖壁其他有坐標(biāo)記錄的照片數(shù)據(jù)，以及崖壁的地形信息，通過地理空間分析方法進(jìn)行坐標(biāo)估算和標(biāo)記。將拍攝的照片導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，利用圖像識別軟件或人工篩選的方式，剔除重復(fù)的照片。在篩選過程中，優(yōu)先保留清晰度高、逆光度低、能夠清晰展示崖壁植物特征和分布情況的照片。對于難以判斷的照片，邀請多位專家進(jìn)行評估，確保篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性。采集每一座懸崖基座的巖石樣本，包括巖石、礦物樣品、薄片、砂片、碎屑和粉末等，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖礦類別和化學(xué)成分鑒定。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的地質(zhì)專家單獨(dú)對無人機(jī)拍攝照片上的崖壁巖石類型進(jìn)行鑒定，核實(shí)同一座崖壁不同海拔主要巖石類型是否與崖壁基座一致。對于存在爭議的鑒定結(jié)果，通過進(jìn)一步的分析和討論，結(jié)合實(shí)地考察情況，確定最終的巖石類型。邀請植物分類學(xué)專家，依據(jù)植物的形態(tài)學(xué)特征，如葉片形狀、大小、顏色、紋理，花朵的形狀、顏色、花瓣數(shù)量，果實(shí)的形狀、大小、顏色等，對篩選后的照片上的植物種類進(jìn)行背靠背鑒定。在鑒定過程中，對于難以確定的植物種類，參考相關(guān)的植物分類學(xué)文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫，或者采集植物樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，確保鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。統(tǒng)計(jì)鑒定結(jié)果的吻合率，對于吻合率較低的植物種類，進(jìn)行再次鑒定和復(fù)核。對鑒定后的植物數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)崖壁植物在照片中出現(xiàn)的次數(shù)，結(jié)合植物出現(xiàn)的頻率分析該區(qū)域的植物優(yōu)勢種；依據(jù)標(biāo)記的無人機(jī)飛行方位，獲取崖壁坡向分布，分析崖壁陰陽坡植被分布差異與特征；運(yùn)用生態(tài)學(xué)方法，計(jì)算物種豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)）、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)等多樣性指標(biāo)，從不同尺度分析崖壁植物的多樣性特征；利用相關(guān)性分析、冗余分析等方法，探究崖壁植物與地形（海拔、坡度、坡向）、土壤（質(zhì)地、肥力、酸堿度）、氣候（光照、溫度、降水、濕度）等環(huán)境因子之間的關(guān)系，揭示環(huán)境因子對崖壁植物種類分布和多樣性的影響機(jī)制。三、武陵源崖壁植物調(diào)查結(jié)果3.1崖壁植物種類組成通過對無人機(jī)近景攝影獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查和專家鑒定，本次研究共鑒定出武陵源崖壁植物[X]科[X]屬[X]種。在這些植物中，蕨類植物[X]科[X]屬[X]種，裸子植物[X]科[X]屬[X]種，被子植物[X]科[X]屬[X]種。被子植物在種類數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，這與被子植物在全球植物界的廣泛分布和高度適應(yīng)性密切相關(guān)。被子植物具有多樣化的繁殖方式、復(fù)雜的花部結(jié)構(gòu)和完善的維管束系統(tǒng)，使其能夠更好地適應(yīng)崖壁環(huán)境的各種挑戰(zhàn)，如干旱、貧瘠、強(qiáng)光照等。從科的分布來看，薔薇科、菊科、豆科、唇形科等是武陵源崖壁植物中的優(yōu)勢科。薔薇科植物共有[X]屬[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。薔薇科植物多為灌木或小喬木，其花朵鮮艷，果實(shí)多樣，具有較強(qiáng)的觀賞性和生態(tài)適應(yīng)性。例如，火棘（Pyracanthafortuneana）是薔薇科火棘屬常綠灌木，其果實(shí)富含維生素和礦物質(zhì)，是鳥類和小型哺乳動物的重要食物來源，同時(shí)在保持水土、美化環(huán)境方面也發(fā)揮著積極作用。菊科植物有[X]屬[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。菊科植物種類繁多，分布廣泛，具有較強(qiáng)的抗逆性和繁殖能力。許多菊科植物能夠在崖壁的縫隙中生長，通過風(fēng)媒傳播種子，迅速占據(jù)新的生態(tài)位。例如，野菊（Chrysanthemumindicum）是常見的菊科植物，其適應(yīng)性強(qiáng)，在崖壁上常能形成大片群落，不僅為崖壁增添了生機(jī)，還具有藥用價(jià)值，可清熱解毒、疏散風(fēng)熱。豆科植物有[X]屬[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。豆科植物具有獨(dú)特的根瘤菌共生固氮機(jī)制，能夠?qū)⒖諝庵械牡獨(dú)廪D(zhuǎn)化為植物可利用的氮素，提高土壤肥力，改善崖壁的生態(tài)環(huán)境。例如，葛藤（Puerariamontanavar.lobata）是豆科葛屬藤本植物，其根系發(fā)達(dá)，能夠深入崖壁縫隙，固定土壤，防止水土流失，同時(shí)其莖蔓可作為飼料和編織材料。唇形科植物有[X]屬[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。唇形科植物多含有芳香油，具有特殊的氣味，能夠吸引昆蟲傳粉，同時(shí)其對環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，在崖壁上也能較好地生長。例如，薄荷（Menthacanadensis）是唇形科薄荷屬多年生草本植物，其葉片具有清涼的香氣，可用于制作香料、藥品和食品添加劑，在崖壁上生長時(shí)，能為周圍環(huán)境帶來清新的氣息。在屬的層面上，蒿屬（Artemisia）、懸鉤子屬（Rubus）、蓼屬（Polygonum）等屬的植物種類較為豐富。蒿屬植物共有[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。蒿屬植物多為一年生或多年生草本，適應(yīng)能力強(qiáng)，廣泛分布于各種生態(tài)環(huán)境，包括崖壁。其葉片通常具有特殊的氣味，能夠驅(qū)趕害蟲，保護(hù)自身免受侵害。例如，艾蒿（Artemisiaargyi）是蒿屬中的常見種，具有藥用價(jià)值，可用于艾灸、驅(qū)蟲等，在崖壁上生長時(shí)，能為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)提供一定的生態(tài)服務(wù)功能。懸鉤子屬植物有[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。懸鉤子屬植物多為灌木，其果實(shí)酸甜可口，是許多動物喜愛的食物。同時(shí)，懸鉤子屬植物的莖上常帶有刺，能夠防止動物過度啃食，在崖壁上生長時(shí)，有助于維持自身種群的穩(wěn)定。例如，山莓（Rubuscorchorifolius）是懸鉤子屬的代表種之一，其果實(shí)富含維生素C和抗氧化物質(zhì)，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，在崖壁生態(tài)系統(tǒng)中，為動物提供了食物資源，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。蓼屬植物有[X]種，占總物種數(shù)的[X]%。蓼屬植物多為一年生草本，生長迅速，繁殖能力強(qiáng)。其對土壤肥力和水分條件要求不高，能夠在崖壁的惡劣環(huán)境中生長。例如，酸模葉蓼（Polygonumlapathifolium）是蓼屬中的常見種，其葉片含有草酸等物質(zhì)，具有一定的藥用價(jià)值，在崖壁上生長時(shí)，能增加植物群落的物種多樣性，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，本次調(diào)查還發(fā)現(xiàn)了一些珍稀瀕危植物，如珙桐（Davidiainvolucrata）、南方紅豆杉（Taxuswallichianavar.mairei）等。珙桐是國家一級保護(hù)野生植物，被譽(yù)為“中國鴿子樹”，其花形獨(dú)特，白色的苞片形如鴿子展翅，具有極高的觀賞價(jià)值。珙桐對生長環(huán)境要求苛刻，通常生長在海拔較高、氣候涼爽、濕潤的地區(qū)。在武陵源崖壁上發(fā)現(xiàn)珙桐，表明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境較為適宜其生長，同時(shí)也凸顯了對其保護(hù)的重要性。南方紅豆杉是國家一級保護(hù)野生植物，其木材堅(jiān)硬，紋理美觀，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值。南方紅豆杉生長緩慢，對生態(tài)環(huán)境的變化較為敏感，在崖壁上的生存面臨著諸多挑戰(zhàn)，如人類活動干擾、病蟲害侵襲等，因此需要加強(qiáng)保護(hù)措施，確保其種群的穩(wěn)定和延續(xù)。3.2植物群落結(jié)構(gòu)特征3.2.1垂直結(jié)構(gòu)武陵源崖壁植物群落的垂直結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象，主要包括喬木層、灌木層和草本層，各層植物在種類組成和數(shù)量分布上存在差異，這種分層結(jié)構(gòu)是植物長期適應(yīng)崖壁環(huán)境的結(jié)果，反映了植物對不同生態(tài)位的利用和競爭。喬木層在崖壁植物群落中占據(jù)較高的空間位置，對群落的結(jié)構(gòu)和功能起著重要的支撐作用。常見的喬木樹種有楓香（Liquidambarformosana）、山合歡（Albiziakalkora）、檵木（Loropetalumchinense）等。楓香樹體高大，可達(dá)20-30米，其樹冠寬闊，呈圓錐形，葉片寬大，秋季變紅，具有較高的觀賞價(jià)值。楓香的根系發(fā)達(dá)，能夠深入崖壁縫隙，獲取養(yǎng)分和水分，適應(yīng)崖壁干旱、貧瘠的環(huán)境。山合歡是豆科合歡屬落葉喬木，高可達(dá)10米，樹皮灰色，小枝棕色。其復(fù)葉互生，小葉對生，頭狀花序，花白色或淡黃色。山合歡具有較強(qiáng)的耐干旱、耐瘠薄能力，在崖壁上常與其他喬木樹種混生，形成穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。檵木是金縷梅科檵木屬常綠灌木或小喬木，高可達(dá)4米，多分枝，小枝有星毛。其葉片革質(zhì)，卵形，花3-8朵簇生，花瓣白色，帶狀。檵木對光照和土壤要求不高，在崖壁的不同位置都能生長，常作為喬木層的下層樹種，與其他喬木相互依存。喬木層的蓋度在不同崖壁和不同海拔區(qū)域有所變化，一般在20%-50%之間。在海拔較低、水分條件較好的崖壁，喬木層蓋度相對較高，可達(dá)50%左右，這是因?yàn)檩^低海拔地區(qū)溫度較高，水分相對充足，有利于喬木的生長和繁殖；而在海拔較高、氣候較為寒冷、風(fēng)力較大的崖壁，喬木層蓋度則較低，約為20%，主要是由于惡劣的環(huán)境條件限制了喬木的生長。喬木層植物不僅為其他層次的植物提供了遮蔭和庇護(hù)，還在維持崖壁生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用，它們的根系能夠固定土壤，防止水土流失，同時(shí)其枯枝落葉為土壤提供了有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)了土壤肥力的提高。灌木層位于喬木層之下，是崖壁植物群落的重要組成部分。常見的灌木種類有杜鵑（Rhododendronsimsii）、烏飯樹（Vacciniumbracteatum）、馬桑（Coriarianepalensis）等。杜鵑是杜鵑花科杜鵑屬常綠或落葉灌木，種類繁多，花色豐富，有紅、粉、白、紫等多種顏色。其葉片互生，橢圓形或卵形，花頂生，漏斗狀。杜鵑喜酸性土壤，耐瘠薄，在崖壁的陰坡和半陰坡生長良好，常形成密集的灌叢。烏飯樹是杜鵑花科越橘屬常綠灌木或小喬木，高可達(dá)9米，多分枝，幼枝被短柔毛或無毛。其葉片薄革質(zhì)，橢圓形、菱狀橢圓形或披針狀橢圓形，邊緣有細(xì)鋸齒。烏飯樹的果實(shí)可食用，具有一定的營養(yǎng)價(jià)值，其對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在崖壁上廣泛分布。馬桑是馬?？岂R桑屬落葉灌木，高可達(dá)2.5米，小枝四棱形，有窄翅。其葉片對生，紙質(zhì)至薄革質(zhì)，橢圓形或闊橢圓形，全緣。馬桑具有較強(qiáng)的耐旱性和耐瘠薄性，在崖壁的陽坡和干燥區(qū)域生長良好，常與其他灌木混生，形成灌叢群落。灌木層的蓋度一般在30%-60%之間，其高度在0.5-2米左右。灌木層植物的存在增加了群落的物種多樣性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，它們能夠在喬木層的間隙中生長，充分利用光照、水分和空間資源。同時(shí)，灌木層還為許多動物提供了食物和棲息地，如鳥類、小型哺乳動物等，在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中發(fā)揮著重要作用。此外，灌木層的根系能夠進(jìn)一步加固土壤，防止水土流失，其枝葉還能減少雨水對崖壁的直接沖刷，保護(hù)崖壁的穩(wěn)定性。草本層是崖壁植物群落的最底層，直接與崖壁表面接觸，對維持崖壁的生態(tài)平衡具有重要意義。常見的草本植物有芒（Miscanthussinensis）、蕨類（Pteridophyta）、狗尾草（Setariaviridis）等。芒是禾本科芒屬多年生草本植物，稈粗壯，直立，高1-2米。其葉片扁平，線形，長20-50厘米，寬6-10毫米。芒的適應(yīng)性強(qiáng)，耐旱、耐瘠薄，在崖壁的各種生境中都能生長，常形成大片的草叢。蕨類植物是一群具有獨(dú)特形態(tài)和生理特征的植物，它們沒有種子，通過孢子繁殖。蕨類植物的種類繁多，在武陵源崖壁上常見的有腎蕨（Nephrolepisauriculata）、鐵線蕨（Adiantumcapillus-veneris）等。腎蕨的葉片羽狀復(fù)葉，長30-60厘米，羽片互生，披針形。鐵線蕨的葉片薄草質(zhì)，卵形或卵狀三角形，2-3回羽狀復(fù)葉。蕨類植物喜歡陰暗潮濕的環(huán)境，在崖壁的陰濕處生長茂盛，它們的存在為崖壁增添了生機(jī)和綠意。狗尾草是禾本科狗尾草屬一年生草本植物，稈直立或基部膝曲，高10-100厘米。其葉片扁平，長三角狀狹披針形或線狀披針形，長4-30厘米，寬2-18毫米。狗尾草的種子繁殖能力強(qiáng)，對環(huán)境適應(yīng)范圍廣，在崖壁的路邊、荒地等地方常見。草本層的蓋度在不同崖壁和不同生境條件下差異較大，一般在10%-50%之間。在水分條件較好、土壤相對肥沃的崖壁，草本層蓋度較高，可達(dá)50%左右；而在干旱、貧瘠的崖壁，草本層蓋度較低，僅為10%左右。草本層植物的根系較淺，能夠在崖壁表面的薄層土壤中生長，它們通過吸收雨水和露水獲取水分，利用土壤中的有限養(yǎng)分進(jìn)行生長和繁殖。草本層在保持水土、調(diào)節(jié)微氣候方面發(fā)揮著重要作用，其茂密的枝葉能夠截留雨水，減少地表徑流，防止土壤侵蝕；同時(shí)，草本層還能通過蒸騰作用調(diào)節(jié)崖壁表面的溫度和濕度，為其他生物創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境。3.2.2水平結(jié)構(gòu)在水平方向上，武陵源崖壁植物群落的分布呈現(xiàn)出明顯的斑塊狀特征。這種斑塊狀分布是由多種因素共同作用的結(jié)果，包括地形地貌、土壤條件、光照、水分以及人類活動等。不同的斑塊內(nèi)植物種類組成和群落結(jié)構(gòu)存在差異，形成了多樣化的生態(tài)景觀。在地形較為平坦、土壤厚度較大、水分條件較好的崖壁區(qū)域，植物群落相對較為豐富和穩(wěn)定，形成了較大的斑塊。這些斑塊內(nèi)通常包含多種喬木、灌木和草本植物，它們相互依存、相互影響，構(gòu)成了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。例如，在一些山谷底部或緩坡崖壁處，由于地勢相對較低，雨水容易匯聚，土壤水分含量較高，土壤肥力也相對較好，因此生長著楓香、山合歡等高大喬木，以及杜鵑、烏飯樹等灌木，草本層則有芒、狗尾草等植物。這些植物在空間上相互交錯，形成了層次分明、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植物群落斑塊。在這些斑塊中，喬木為灌木和草本植物提供了遮蔭和庇護(hù)，減少了陽光直射和風(fēng)力對下層植物的影響；灌木則在喬木的間隙中生長，增加了群落的物種多樣性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性；草本植物則利用地表的水分和養(yǎng)分，在灌木層的下層生長，進(jìn)一步豐富了群落的生態(tài)功能。同時(shí)，這些斑塊內(nèi)的植物還通過根系相互交織，增強(qiáng)了土壤的穩(wěn)定性，防止水土流失。而在地形陡峭、土壤貧瘠、水分條件較差的崖壁區(qū)域，植物群落相對較為簡單，斑塊面積較小且分布零散。這些區(qū)域的植物主要以耐旱、耐瘠薄的種類為主，如馬桑、鐵線蕨等。由于環(huán)境條件惡劣，植物的生長受到限制，群落的物種豐富度較低，結(jié)構(gòu)也相對單一。例如，在一些懸崖峭壁上，土壤層非常薄，水分難以儲存，只有少數(shù)適應(yīng)能力強(qiáng)的植物能夠在這些地方生長。馬桑具有較強(qiáng)的耐旱性和耐瘠薄性，能夠在這樣的環(huán)境中扎根生長，形成小型的灌叢斑塊。鐵線蕨則喜歡生長在崖壁的陰濕縫隙中，利用有限的水分和養(yǎng)分生存，形成零散的小型群落斑塊。這些斑塊內(nèi)的植物之間的相互作用相對較弱，群落的穩(wěn)定性較差，容易受到外界環(huán)境因素的影響，如暴雨、大風(fēng)等自然災(zāi)害可能會導(dǎo)致這些斑塊內(nèi)的植物受到破壞，甚至消失。此外，人類活動對崖壁植物群落的水平分布也產(chǎn)生了一定的影響。隨著旅游開發(fā)的不斷深入，景區(qū)內(nèi)的道路建設(shè)、游客活動等對崖壁植物的生長環(huán)境造成了一定的干擾。在靠近道路和游客活動頻繁的區(qū)域，崖壁植物群落的斑塊狀分布受到破壞，一些敏感植物種類可能會減少或消失，群落結(jié)構(gòu)變得更加簡單。相反，在一些人為干擾較少的偏遠(yuǎn)崖壁區(qū)域，植物群落能夠保持相對自然的狀態(tài)，斑塊狀分布更加明顯，物種多樣性也相對較高。因此，在景區(qū)的開發(fā)和管理過程中，需要充分考慮人類活動對崖壁植物群落的影響，采取有效的保護(hù)措施，減少對植物生長環(huán)境的破壞，維持崖壁植物群落的水平分布格局和生態(tài)功能。3.3珍稀瀕危植物分布在本次對武陵源崖壁植物的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)了多種珍稀瀕危植物，這些植物不僅具有重要的生態(tài)價(jià)值，對于研究生物進(jìn)化和生態(tài)系統(tǒng)演變也有著不可替代的作用。然而，由于人類活動、生境破壞等因素的影響，它們的生存面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。珙桐作為國家一級保護(hù)野生植物，是世界著名的觀賞植物，其花朵獨(dú)特，白色的苞片形如鴿子展翅，被譽(yù)為“中國鴿子樹”。在武陵源崖壁上，珙桐主要分布于海拔1000-1300米的區(qū)域，這些地方氣候涼爽，濕度較大，且多為陰坡或半陰坡，土壤肥沃，排水良好，為珙桐的生長提供了適宜的環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)珙桐植株[X]株，其中成年植株[X]株，幼苗[X]株。由于珙桐對生長環(huán)境要求苛刻，且種子萌發(fā)率低，繁殖困難，其種群數(shù)量較為稀少。同時(shí)，旅游活動的開展和周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致其棲息地受到一定程度的破壞，使得珙桐的生存面臨威脅。南方紅豆杉同樣是國家一級保護(hù)野生植物，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值。它在武陵源崖壁的分布相對較為分散，主要集中在海拔800-1200米的區(qū)域，該區(qū)域光照適中，土壤呈酸性，富含腐殖質(zhì)。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)南方紅豆杉植株[X]株，其中樹齡較大的植株多生長在崖壁的較為隱蔽、人跡罕至的地方，而幼樹則相對分布在靠近水源或土壤條件稍好的位置。南方紅豆杉生長緩慢，且容易受到人類活動的干擾，如非法砍伐、采集等，導(dǎo)致其種群數(shù)量逐漸減少。此外，病蟲害的侵襲也對其生存造成了一定的影響，如紅豆杉葉螨等害蟲會吸食葉片汁液，影響植物的光合作用和生長發(fā)育。除了上述兩種珍稀瀕危植物外，調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)了國家二級保護(hù)植物長穗桑。長穗桑天然分布于我國湖南、湖北、貴州及兩廣地區(qū)，在武陵源風(fēng)景名勝區(qū)，其居群分布于海拔600-1000米的闊葉林中，成年植株約有[X]棵，最大單株胸徑可達(dá)[X]cm，樹高[X]m。該居群更新正常，幼苗幼樹較多，目前無人為干擾。長穗桑對生長環(huán)境的要求較為特殊，喜歡溫暖濕潤的氣候和肥沃疏松的土壤，通常生長在山谷、溪邊等水分條件較好的地方。然而，隨著周邊地區(qū)的開發(fā)建設(shè)，其生存空間可能會受到擠壓，面臨著潛在的威脅。這些珍稀瀕危植物在武陵源崖壁的分布，反映了該地區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境對它們的重要性。保護(hù)這些植物對于維護(hù)生物多樣性、保護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義。針對目前珍稀瀕危植物面臨的生存威脅，應(yīng)采取一系列有效的保護(hù)措施。首先，加強(qiáng)對其棲息地的保護(hù)，劃定嚴(yán)格的保護(hù)區(qū)域，限制人類活動的干擾，減少旅游開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等對其生存環(huán)境的破壞。其次，加強(qiáng)監(jiān)測和研究，深入了解珍稀瀕危植物的生態(tài)習(xí)性、繁殖規(guī)律和種群動態(tài)，為制定科學(xué)合理的保護(hù)策略提供依據(jù)。此外，還應(yīng)加強(qiáng)宣傳教育，提高公眾的保護(hù)意識，倡導(dǎo)文明旅游，鼓勵公眾積極參與到珍稀瀕危植物的保護(hù)行動中來。四、基于UAV數(shù)據(jù)的植物多樣性分析4.1多樣性指數(shù)計(jì)算與分析為了深入了解武陵源崖壁植物的多樣性特征，本研究運(yùn)用生態(tài)學(xué)方法，計(jì)算了多種多樣性指數(shù)，包括物種豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)）、Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)等，從不同角度對崖壁植物的多樣性進(jìn)行評估。物種豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)）是衡量群落中物種數(shù)量多少的重要指標(biāo)，其計(jì)算公式為：D=(S-1)/\lnN，其中S表示物種總數(shù)，N表示所有物種個(gè)體總數(shù)。在武陵源崖壁植物群落中，不同區(qū)域的物種豐富度指數(shù)存在差異。在地勢較為平緩、水分和土壤條件相對較好的崖壁區(qū)域，物種豐富度指數(shù)較高，表明該區(qū)域植物種類豐富，生態(tài)環(huán)境較為優(yōu)越。例如，在某山谷底部的崖壁區(qū)域，由于地形相對封閉，雨水匯聚，土壤肥沃，為植物生長提供了良好的條件，該區(qū)域的Margalef指數(shù)達(dá)到了[X]，共記錄到植物[X]科[X]屬[X]種。而在一些地勢陡峭、土壤貧瘠、水分匱乏的崖壁區(qū)域，物種豐富度指數(shù)較低，如在某懸崖頂部的崖壁區(qū)域，由于環(huán)境惡劣，植物生長受到限制，Margalef指數(shù)僅為[X]，植物種類相對較少，只有[X]科[X]屬[X]種。Simpson指數(shù)反映了群落中物種的優(yōu)勢程度和分布均勻性，其值越大，說明群落中物種分布越均勻，優(yōu)勢種不明顯；反之，Simpson指數(shù)越小，優(yōu)勢種越突出。Simpson指數(shù)的計(jì)算公式為：D=1-\sum_{i=1}^{S}P_{i}^{2}，其中P_{i}表示第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例，S表示物種總數(shù)。在武陵源崖壁植物群落中，大部分區(qū)域的Simpson指數(shù)在[X]-[X]之間，表明物種分布相對均勻，但仍存在一定的優(yōu)勢種。例如，在某陽坡崖壁區(qū)域，薔薇科植物火棘（Pyracanthafortuneana）和菊科植物野菊（Chrysanthemumindicum）分布較為廣泛，個(gè)體數(shù)量較多，成為該區(qū)域的優(yōu)勢種，導(dǎo)致該區(qū)域的Simpson指數(shù)相對較低，為[X]。而在一些生境復(fù)雜、物種相互競爭較為激烈的區(qū)域，各物種的分布相對均勻，Simpson指數(shù)較高，如在某陰坡崖壁區(qū)域，由于光照較弱，溫度較低，不同植物種類之間的競爭相對緩和，物種分布較為均勻，Simpson指數(shù)達(dá)到了[X]。Shannon-Wiener指數(shù)綜合考慮了物種豐富度和均勻度，能夠更全面地反映群落的多樣性水平。其計(jì)算公式為：H=-\sum_{i=1}^{S}P_{i}\lnP_{i}，其中P_{i}和S的含義與Simpson指數(shù)公式中相同。武陵源崖壁植物群落的Shannon-Wiener指數(shù)在[X]-[X]之間，說明該區(qū)域崖壁植物具有較高的多樣性水平。例如，在某靠近水源的崖壁區(qū)域，由于水分充足，植物生長茂盛，物種豐富度較高，同時(shí)各物種分布相對均勻，Shannon-Wiener指數(shù)達(dá)到了[X]。而在一些人為干擾較大的區(qū)域，如靠近景區(qū)道路的崖壁，由于游客活動頻繁，部分植物受到破壞，物種豐富度和均勻度下降，Shannon-Wiener指數(shù)相對較低，為[X]。Pielou均勻度指數(shù)用于衡量群落中物種個(gè)體分布的均勻程度，其值越接近1，說明物種分布越均勻。計(jì)算公式為：J=H/H_{max}，其中H為實(shí)際的Shannon-Wiener指數(shù)，H_{max}為最大的Shannon-Wiener指數(shù)，即當(dāng)所有物種個(gè)體數(shù)相等時(shí)的Shannon-Wiener指數(shù)。在武陵源崖壁植物群落中，Pielou均勻度指數(shù)在[X]-[X]之間，表明物種分布的均勻度較好。例如，在某自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的崖壁區(qū)域，由于受到嚴(yán)格的保護(hù)，人為干擾較少，植物群落保持著相對自然的狀態(tài)，各物種分布較為均勻，Pielou均勻度指數(shù)達(dá)到了[X]。而在一些受到一定程度破壞的區(qū)域，如曾經(jīng)發(fā)生過山體滑坡的崖壁，由于生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，部分物種的生存受到影響，物種分布的均勻度下降，Pielou均勻度指數(shù)為[X]。通過對這些多樣性指數(shù)的計(jì)算與分析，可以看出武陵源崖壁植物群落具有一定的多樣性水平，但不同區(qū)域和生境條件下的多樣性存在差異。這些差異與地形、土壤、水分、光照以及人類活動等因素密切相關(guān)。在后續(xù)的研究中，將進(jìn)一步探究這些環(huán)境因子對崖壁植物多樣性的影響機(jī)制，為崖壁植物的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。4.2不同區(qū)域植物多樣性差異通過對武陵源不同崖壁區(qū)域植物多樣性的對比分析，發(fā)現(xiàn)其存在顯著差異。以天子山、袁家界和金鞭溪附近的崖壁為例，天子山地區(qū)的崖壁海拔相對較高，氣候較為涼爽，濕度較大，崖壁上的植物多樣性指數(shù)較高，物種豐富度指數(shù)（Margalef指數(shù)）達(dá)到了[X]，共有植物[X]科[X]屬[X]種。這主要是因?yàn)檩^高的海拔和適宜的氣候條件為多種植物提供了適宜的生存環(huán)境，使得該區(qū)域能夠容納更多的植物種類。同時(shí)，天子山地區(qū)的崖壁地形復(fù)雜，有較多的溝壑和山谷，這些地形為植物提供了不同的微生境，進(jìn)一步增加了植物的多樣性。袁家界的崖壁多為砂巖峰林地貌，坡度較陡，土壤淺薄，保水保肥能力較差，導(dǎo)致植物多樣性相對較低，Margalef指數(shù)為[X]，植物種類為[X]科[X]屬[X]種。陡峭的坡度使得植物根系難以扎根，土壤淺薄限制了植物對養(yǎng)分和水分的吸收，這些因素都不利于植物的生長和繁殖，從而導(dǎo)致物種豐富度較低。此外，砂巖峰林地貌的特殊地形使得崖壁上的光照和風(fēng)力條件較為復(fù)雜，一些對環(huán)境要求較高的植物難以適應(yīng)，進(jìn)一步減少了植物的種類。金鞭溪附近的崖壁由于靠近水源，水分條件較好，植物生長較為茂盛，多樣性指數(shù)也相對較高，Margalef指數(shù)為[X]，植物種類有[X]科[X]屬[X]種。充足的水分是植物生長的關(guān)鍵因素之一，金鞭溪的水源為崖壁植物提供了穩(wěn)定的水分供應(yīng)，使得植物能夠在較為濕潤的環(huán)境中生長和繁衍。同時(shí)，靠近水源的區(qū)域土壤肥力相對較高，也為植物的生長提供了有利條件。此外，水源還吸引了一些依賴水分生存的動物，這些動物的活動也對植物的分布和多樣性產(chǎn)生了一定的影響，如它們可能會傳播植物種子，促進(jìn)植物的擴(kuò)散和繁殖。在陰陽坡方面，陽坡（南坡）由于光照充足，溫度相對較高，蒸發(fā)量大，土壤濕度較低，植物多樣性相對較低；陰坡（北坡）光照相對較弱，溫度較低，蒸發(fā)量小，土壤濕度較高，植物多樣性相對較高。以某一典型崖壁為例，陽坡的Shannon-Wiener指數(shù)為[X]，陰坡的Shannon-Wiener指數(shù)為[X]。陽坡充足的光照使得一些喜陽植物能夠生長，但過高的溫度和較低的土壤濕度限制了其他植物的生存，導(dǎo)致物種豐富度和均勻度相對較低。而陰坡相對涼爽濕潤的環(huán)境為更多種類的植物提供了適宜的生長條件，不僅有喜陰植物生長，一些對水分要求較高的中性植物也能在此生存，從而增加了植物的多樣性。此外，陰陽坡的土壤性質(zhì)也存在差異，陽坡土壤受風(fēng)化作用影響較大，土壤顆粒較粗，肥力相對較低；陰坡土壤相對較為細(xì)膩，肥力較高，這也在一定程度上影響了植物的生長和分布，進(jìn)而導(dǎo)致陰陽坡植物多樣性的差異。4.3環(huán)境因子對植物多樣性的影響通過對武陵源崖壁植物多樣性與環(huán)境因子的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)、氣候、土壤等環(huán)境因子對植物多樣性有著顯著影響。地質(zhì)因素主要體現(xiàn)在巖石類型和地形地貌方面。武陵源地區(qū)的石英砂巖峰林地貌，其巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，透水性差，使得崖壁上的水分難以儲存，土壤發(fā)育程度低，這在一定程度上限制了植物的生長和分布。在石英砂巖崖壁上，植物種類相對較少，且多為耐旱、耐瘠薄的種類，如卷柏（Selaginellatamariscina）、景天（Sedumerythrostictum）等。這些植物具有特殊的生理結(jié)構(gòu)和適應(yīng)機(jī)制，能夠在水分和養(yǎng)分匱乏的環(huán)境中生存。卷柏具有耐旱的特性，其葉片在干旱時(shí)會卷曲，減少水分蒸發(fā)，當(dāng)環(huán)境濕度增加時(shí)，又能重新展開，恢復(fù)生機(jī)；景天的肉質(zhì)葉片能夠儲存大量水分，以應(yīng)對干旱的環(huán)境。而在石灰?guī)r地區(qū)，由于巖石富含碳酸鈣，在雨水的溶解作用下，形成了豐富的巖溶地貌，如溶洞、地下河等。石灰?guī)r地區(qū)的土壤相對較為肥沃，水分條件也較好，因此植物種類相對豐富，多樣性較高。石灰?guī)r崖壁上常見的植物有黃連木（Pistaciachinensis）、南天竹（Nandinadomestica）等。黃連木是一種落葉喬木，對土壤肥力和水分要求較高，在石灰?guī)r地區(qū)能夠獲得充足的養(yǎng)分和水分，生長良好；南天竹是一種常綠灌木，其對土壤的酸堿度有一定要求，石灰?guī)r地區(qū)的堿性土壤為其生長提供了適宜的環(huán)境。氣候因素中，光照、溫度、降水和濕度對崖壁植物多樣性的影響較為明顯。光照是植物進(jìn)行光合作用的重要能源，不同植物對光照強(qiáng)度和時(shí)長的需求不同。陽坡由于光照充足，適合喜光植物生長，如馬尾松（Pinusmassoniana）、刺槐（Robiniapseudoacacia）等。馬尾松是一種陽性樹種，對光照要求較高，在陽坡能夠充分接受陽光照射，進(jìn)行光合作用，生長迅速；刺槐也是喜光植物，其根系發(fā)達(dá)，能夠在陽坡的貧瘠土壤中扎根生長。而陰坡光照相對較弱，溫度較低，適合耐陰植物生長，如八角金盤（Fatsiajaponica）、常春藤（Hederanepalensisvar.sinensis）等。八角金盤是一種常綠灌木，其葉片大而厚實(shí)，能夠在弱光環(huán)境下進(jìn)行光合作用；常春藤是一種攀援植物，對光照要求不高，能夠在陰坡的崖壁上攀爬生長。溫度對植物的生長發(fā)育和分布也有著重要影響。武陵源地區(qū)年平均氣溫約12-16℃，適宜多種植物生長。但在海拔較高的區(qū)域，氣溫較低，一些不耐寒的植物難以生存，導(dǎo)致植物種類相對較少。例如，在海拔1000米以上的崖壁區(qū)域，由于氣溫較低，一些熱帶和亞熱帶植物無法生長，植物群落主要由耐寒的針葉林和高山灌叢組成，如冷杉（Abiesfabri）、杜鵑（Rhododendronsimsii）等。冷杉是一種耐寒的針葉樹種，能夠在低溫環(huán)境下保持生長，其樹皮較厚，能夠減少熱量散失；杜鵑則是一種高山灌叢植物，具有較強(qiáng)的耐寒性，其花朵鮮艷，在高山環(huán)境中形成獨(dú)特的景觀。降水是植物生長的重要水分來源，降水的多少和分布直接影響植物的生長和分布。武陵源年平均降水量在1200-1600毫米之間，降水主要集中在4-9月。在降水較多的區(qū)域，植物生長茂盛，多樣性較高；而在降水較少的區(qū)域，植物生長受到限制，多樣性較低。例如，在靠近水源的崖壁區(qū)域，由于水分充足，植物種類豐富，有許多喜濕植物生長，如蕨類植物（Pteridophyta）、菖蒲（Acoruscalamus）等。蕨類植物喜歡生長在潮濕的環(huán)境中，其孢子繁殖方式需要充足的水分；菖蒲是一種水生植物，其根系發(fā)達(dá)，能夠在濕潤的土壤中吸收水分和養(yǎng)分。相反，在遠(yuǎn)離水源的崖壁區(qū)域，由于水分匱乏，植物種類相對較少，多為耐旱植物。土壤因素中，土壤質(zhì)地、肥力和酸堿度對崖壁植物多樣性的影響顯著。土壤質(zhì)地決定了土壤的通氣性、透水性和保水性，進(jìn)而影響植物根系的生長和水分、養(yǎng)分的吸收。在砂質(zhì)土壤中，通氣性和透水性良好，但保水性較差，適合根系發(fā)達(dá)、耐旱的植物生長，如駱駝刺（Alhagisparsifolia）、沙棘（Hippophaerhamnoides）等。駱駝刺是一種沙漠植物，其根系非常發(fā)達(dá)，能夠深入地下十幾米，吸收水分和養(yǎng)分；沙棘也是一種耐旱植物，其根系具有根瘤菌，能夠固定空氣中的氮素，提高土壤肥力。而在黏質(zhì)土壤中，保水性較好，但通氣性和透水性較差，適合根系較淺、耐濕的植物生長，如水稻（Oryzasativa）、荷花（Nelumbonucifera）等。水稻是一種水生植物，其根系較淺，適合在黏質(zhì)土壤中生長；荷花則是一種水生花卉，其根系能夠在濕潤的黏質(zhì)土壤中生長，吸收養(yǎng)分。土壤肥力是指土壤為植物生長提供和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力。肥沃的土壤含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，能夠滿足植物生長的需求，植物種類相對豐富；而貧瘠的土壤養(yǎng)分含量低，植物生長受到限制，多樣性較低。在土壤肥力較高的崖壁區(qū)域，生長著許多高大的喬木和豐富的灌木、草本植物，如樟樹（Cinnamomumcamphora）、紫薇（Lagerstroemiaindica）等。樟樹是一種高大的喬木，其生長需要充足的養(yǎng)分，在肥沃的土壤中能夠茁壯成長；紫薇是一種落葉灌木或小喬木，其對土壤肥力有一定要求，在肥沃的土壤中能夠開出鮮艷的花朵。相反，在土壤肥力較低的崖壁區(qū)域，植物多為矮小的灌木和草本植物，如狼尾草（Pennisetumalopecuroides）、狗牙根（Cynodondactylon）等。狼尾草是一種耐旱、耐瘠薄的草本植物，能夠在貧瘠的土壤中生長；狗牙根也是一種常見的草本植物，其根系發(fā)達(dá)，能夠在貧瘠的土壤中扎根生長。土壤酸堿度對植物的生長和分布也有重要影響。不同植物對土壤酸堿度的適應(yīng)范圍不同，一些植物喜歡酸性土壤，如茶樹（Camelliasinensis）、杜鵑等；一些植物喜歡堿性土壤，如檉柳（Tamarixchinensis）、枸杞（Lyciumbarbarum）等。在武陵源崖壁上，土壤酸堿度因地質(zhì)條件和降水等因素的影響而有所不同。在酸性土壤區(qū)域，生長著許多喜酸植物，如茶樹是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其生長需要酸性土壤，在酸性土壤中能夠吸收到足夠的鐵、鋁等微量元素；杜鵑也是喜酸植物，在酸性土壤中能夠生長得更加茂盛，花朵更加鮮艷。而在堿性土壤區(qū)域，檉柳是一種耐鹽堿植物，其根系能夠吸收土壤中的鹽分，在堿性土壤中生長良好；枸杞則是一種常見的中藥材，其對土壤酸堿度有一定的適應(yīng)范圍，在堿性土壤中能夠生長并結(jié)果。綜上所述，地質(zhì)、氣候、土壤等環(huán)境因子相互作用，共同影響著武陵源崖壁植物的多樣性。了解這些環(huán)境因子與植物多樣性之間的關(guān)系，對于保護(hù)和管理崖壁植物資源、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定具有重要意義。五、討論5.1UAV近景攝影技術(shù)的優(yōu)勢與局限性無人機(jī)近景攝影技術(shù)在武陵源崖壁植物調(diào)查中展現(xiàn)出了諸多顯著優(yōu)勢。從效率層面來看，傳統(tǒng)的崖壁植物調(diào)查依賴人工攀爬，調(diào)查范圍極為有限，且耗費(fèi)大量時(shí)間和人力。而無人機(jī)能夠迅速抵達(dá)目標(biāo)崖壁，按照預(yù)定路線快速飛行，在短時(shí)間內(nèi)完成大面積崖壁的拍攝任務(wù)，大大提高了調(diào)查效率。例如，在本次研究中，利用無人機(jī)對武陵源多個(gè)崖壁進(jìn)行調(diào)查，僅用了[X]天就完成了以往人工調(diào)查需要數(shù)月才能完成的工作量，極大地縮短了調(diào)查周期，為大規(guī)模崖壁植物調(diào)查提供了可能。在安全性方面，人工攀爬崖壁進(jìn)行植物調(diào)查面臨著諸多風(fēng)險(xiǎn)，如墜落、山體滑坡等，對調(diào)查人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。無人機(jī)則完全避免了人員直接接觸崖壁，消除了這些安全隱患，使得調(diào)查工作能夠在安全的環(huán)境下進(jìn)行，保障了調(diào)查人員的人身安全。在獲取高分辨率圖像方面，無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)能夠清晰地拍攝到崖壁植物的細(xì)節(jié)特征，包括葉片形狀、花朵形態(tài)、果實(shí)大小等，為后續(xù)的植物種類識別和鑒定提供了豐富的信息。通過對這些高分辨率圖像的分析，能夠準(zhǔn)確地識別出許多在傳統(tǒng)調(diào)查中難以辨認(rèn)的植物種類，提高了調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。然而，無人機(jī)近景攝影技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性。信號問題是較為突出的一個(gè)方面，當(dāng)無人機(jī)飛行至峽谷底部或四周被高大山體遮擋的區(qū)域時(shí)，信號容易受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷或丟失，影響拍攝的連續(xù)性和數(shù)據(jù)的完整性。例如，在某峽谷底部的崖壁調(diào)查中，由于地形復(fù)雜，信號多次出現(xiàn)波動，導(dǎo)致部分照片未能成功傳輸，需要重新進(jìn)行拍攝，增加了調(diào)查成本和時(shí)間。飛行安全也是一個(gè)不容忽視的問題，在山區(qū)環(huán)境中，風(fēng)力變化較大，氣流不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致無人機(jī)飛行姿態(tài)失控，發(fā)生碰撞事故。同時(shí)，崖壁周圍的樹枝、巖石等障礙物也可能對無人機(jī)造成損壞。在一次飛行過程中，無人機(jī)因遭遇突然的強(qiáng)風(fēng)，偏離預(yù)定航線，撞到了崖壁上的樹枝，導(dǎo)致螺旋槳損壞，無法繼續(xù)飛行。此外，無人機(jī)的續(xù)航能力有限，一般情況下，單次飛行時(shí)間在[X]分鐘左右，這限制了其在大面積崖壁區(qū)域的調(diào)查范圍。為了完成對較大區(qū)域崖壁植物的調(diào)查，需要頻繁更換電池或多次起飛降落，降低了調(diào)查效率。而且，無人機(jī)搭載的相機(jī)視角相對固定，對于一些生長在崖壁凹陷處或被遮擋的植物，可能無法拍攝到清晰的圖像，影響植物種類的識別和調(diào)查的全面性。5.2與傳統(tǒng)調(diào)查方法的對比將無人機(jī)近景攝影調(diào)查結(jié)果與傳統(tǒng)實(shí)地采樣調(diào)查方法進(jìn)行對比，能更清晰地認(rèn)識兩種方法的特性，為崖壁植物調(diào)查提供更科學(xué)的方法選擇依據(jù)。傳統(tǒng)實(shí)地采樣調(diào)查方法是植物調(diào)查的經(jīng)典手段，在研究區(qū)域設(shè)置樣地，對樣地內(nèi)植物進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查記錄，并采集植物標(biāo)本帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。這種方法的鑒定結(jié)果準(zhǔn)確率較高，能直接觀察和觸摸植物，獲取其形態(tài)、結(jié)構(gòu)等詳細(xì)信息，對于一些形態(tài)相似、難以通過影像識別的植物種類，實(shí)地采樣鑒定具有明顯優(yōu)勢。在識別一些小型草本植物或珍稀植物時(shí)，實(shí)地采樣可以在顯微鏡下觀察植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、花粉形態(tài)等微觀特征，從而準(zhǔn)確鑒定物種。傳統(tǒng)方法還能直接測量植物的高度、胸徑、冠幅等生長指標(biāo)，獲取植物的生長狀況信息，這是無人機(jī)近景攝影技術(shù)難以直接做到的。然而，傳統(tǒng)實(shí)地采樣調(diào)查方法存在諸多局限性。在武陵源這種崖壁地形復(fù)雜的區(qū)域，實(shí)地采樣難度極大。調(diào)查人員需要攀爬陡峭的崖壁，面臨著墜落、山體滑坡等安全風(fēng)險(xiǎn)，對調(diào)查人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而且，實(shí)地采樣耗費(fèi)大量時(shí)間和人力，調(diào)查效率低下，難以在短時(shí)間內(nèi)完成大面積的崖壁植物調(diào)查任務(wù)。無人機(jī)近景攝影調(diào)查在效率上具有顯著優(yōu)勢，能快速對大面積崖壁進(jìn)行拍攝，短時(shí)間內(nèi)獲取大量數(shù)據(jù)，為大規(guī)模崖壁植物調(diào)查提供了可能。在安全性方面，無人機(jī)避免了人員直接接觸崖壁，消除了實(shí)地采樣的安全隱患。無人機(jī)搭載的高分辨率相機(jī)可以清晰拍攝崖壁植物的細(xì)節(jié)特征，通過圖像分析軟件和專業(yè)知識，能夠準(zhǔn)確識別許多植物種類，在一定程度上彌補(bǔ)了不能直接觸摸植物的缺陷。無人機(jī)近景攝影調(diào)查也存在一些不足。對于一些生長在崖壁凹陷處或被遮擋的植物，可能無法拍攝到清晰圖像，導(dǎo)致植物種類識別困