淺談遙感影像在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

崇月峰

摘 ? 要：森林資源是國(guó)家重要的自然資源，保護(hù)森林資源不被破壞對(duì)于維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡和社會(huì)健康和諧發(fā)展具有重大的意義。隨著我國(guó)航天工程的快速發(fā)展，衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)有了快速的發(fā)展，豐富的遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了可能。主要介紹了高分辨率、中低分辨率影像數(shù)據(jù)及激光雷達(dá)數(shù)據(jù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，為日后林業(yè)開(kāi)發(fā)與資源調(diào)查提供了良好的途徑。

關(guān)鍵詞：遙感影像;森林資源調(diào)查;應(yīng)用

遙感技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，其利用電磁波的理論，根據(jù)傳感器接收到的地物輻射率存在的差異性來(lái)識(shí)別地面各種景物。隨著21世紀(jì)衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感傳感器的波普信息越來(lái)越豐富，能提供更加精細(xì)的地物內(nèi)部信息。由于遙感數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性及長(zhǎng)時(shí)序性等諸多優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦產(chǎn)等資源調(diào)查監(jiān)測(cè)。

森林資源調(diào)查起步于林地買(mǎi)賣(mài)的樹(shù)木材積量測(cè)，也就是所謂的三類(lèi)調(diào)查。19世紀(jì)初，德國(guó)率先使用了較為精準(zhǔn)的森林地圖和形數(shù)法編制了立木材積表，但面積和材積都是采取全面實(shí)測(cè)，效率很低。但是，后來(lái)利用標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)查改善了該類(lèi)方法的不足。到了20世紀(jì)中葉，隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步和航空攝影技術(shù)的發(fā)展，森林資源調(diào)查工作效率有了顯著提高，并隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，森林資源管理系統(tǒng)開(kāi)始逐漸建立和完善，森林資源調(diào)查開(kāi)始步入科學(xué)化時(shí)期。我國(guó)森林資源調(diào)查起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的林業(yè)調(diào)查廣泛地應(yīng)用抽樣及電子計(jì)算機(jī)、林業(yè)遙感等先進(jìn)技術(shù)，查清了森林資源情況，進(jìn)行了全國(guó)各大林區(qū)的森林經(jīng)濟(jì)調(diào)查，建立了森林調(diào)查的三級(jí)體系，森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)化體系也在逐步建立中。

森林資源調(diào)查總體來(lái)說(shuō)主要包括獲取林冠覆蓋情況變化、森林面積的變化和森林類(lèi)型的變化信息。基于遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林資源變化情況，主要獲取3個(gè)方面信息：一是通過(guò)兩時(shí)相或多時(shí)相的影像數(shù)據(jù)對(duì)比，從而確定森林資源出現(xiàn)變化的位置;二是確定森林資源變化類(lèi)型;三是監(jiān)測(cè)出森林資源變化的數(shù)量與規(guī)模。

本文將主要介紹高分辨率、中低分辨率影像及雷達(dá)數(shù)據(jù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用，為日后自然資源相關(guān)部門(mén)開(kāi)展森林資源調(diào)查工作提供便捷的途徑，同時(shí)為推動(dòng)森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)化體系建設(shè)作貢獻(xiàn)。

1 ? 高分辨率遙感數(shù)據(jù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查以地形圖為工作底圖開(kāi)展工作，對(duì)于小板塊的調(diào)查難度很高，需要大量的人員、時(shí)間去完成，工作效率低下，已經(jīng)不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的森林資源調(diào)查工作。隨著遙感傳感器分辨率的不斷提高，使得地面探測(cè)的精細(xì)等級(jí)不斷上升，遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用從傳統(tǒng)的定性向定量轉(zhuǎn)變。高分辨率遙感數(shù)據(jù)以其獨(dú)特的分辨率優(yōu)勢(shì)在自然資源調(diào)查、精細(xì)農(nóng)業(yè)、森林資源調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)、城市管理、生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。

通常所說(shuō)的高分遙感數(shù)據(jù)主要是指高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率以及高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)。目前常用于森林資源調(diào)查的高分遙感數(shù)據(jù)主要有高分二號(hào)、高分四號(hào)、WorldView-2/3、GeoEye-1、Spot-6/7、QuickBird等。高分遙感數(shù)據(jù)相比于傳統(tǒng)的的遙感數(shù)據(jù)，可以清楚地表達(dá)森林資源的分布特征和空間關(guān)系，詳細(xì)地解譯其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)高分?jǐn)?shù)據(jù)在影像的可視性、易讀性、經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)勢(shì)明顯，使得林業(yè)調(diào)查工作人員能更好地判讀信息，明顯提高了森林面積調(diào)查的精度，因此應(yīng)用高分?jǐn)?shù)據(jù)開(kāi)展森林資源調(diào)查是大勢(shì)所趨。

2 ? 中低分辨率遙感數(shù)據(jù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

森林資源調(diào)查具有面積廣、周期長(zhǎng)、工作量大、成分復(fù)雜、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等特點(diǎn)，導(dǎo)致森林資源數(shù)據(jù)的獲取和更新能力大大落后于生產(chǎn)發(fā)展的需要，遙感技術(shù)自然成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必然選擇。中低分辨率系列衛(wèi)星影像因其覆蓋面積大、歷史數(shù)據(jù)豐富和易獲取等優(yōu)點(diǎn)，在林業(yè)資源調(diào)查研究中得到廣泛使用。常用于森林資源調(diào)查的低分辨率影像數(shù)據(jù)包括NOAA、AVHRR、MODIS、SPOT-VEGETATION等，中分辨率影像數(shù)據(jù)包括Landsat TM/ETM/OLI、SPOT1-5、ATSER。其中Landsat系列衛(wèi)星得到了最為廣泛的應(yīng)用，其是由美國(guó)航空航天局（NASA）和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）共同管理。自20世紀(jì)70年代起，Landsat系列衛(wèi)星就開(kāi)始陸續(xù)發(fā)射，先后發(fā)射了Landsat-5、Landsat-7和Landsat-8等用于探測(cè)地球資源與環(huán)境的系列地球觀測(cè)的衛(wèi)星系統(tǒng)，該系列衛(wèi)星主要應(yīng)用于調(diào)查地球資源覆蓋，同時(shí)輔助農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和水利資源的合理使用，該衛(wèi)星數(shù)據(jù)16 d為1個(gè)更新周期，是進(jìn)行森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的理想資料。

3 ? 激光雷達(dá)在在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

在我國(guó)，激光雷達(dá)森林調(diào)查技術(shù)已有20余年的應(yīng)用歷史，激光雷達(dá)具有快速、準(zhǔn)確穿透云層的能力，因此其光束能在云層中傳播，可以觀測(cè)許多地表特征和低空大氣現(xiàn)象。同時(shí)，激光雷達(dá)是一項(xiàng)主動(dòng)遙感技術(shù)，在林木高度與林分垂直結(jié)構(gòu)信息獲取方面具有高時(shí)效、高精度、覆蓋面積廣等特點(diǎn)。激光雷達(dá)獲取三維坐標(biāo)主要以激光光束為手段，達(dá)到測(cè)量樹(shù)木高度和森林結(jié)構(gòu)的目的。近年來(lái)，應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)定量獲取林木測(cè)樹(shù)因子的研究得到了快速發(fā)展。在森林資源調(diào)查中，激光雷達(dá)技術(shù)能夠精確地獲取樹(shù)木和林冠下的地形地貌信息，分析森林樹(shù)木的覆蓋率和面積，了解其疏密程度以及不同樹(shù)齡樹(shù)木的情況，并推算其數(shù)量，以便于人們對(duì)森林和農(nóng)業(yè)進(jìn)行合理規(guī)劃和利用，而利用傳統(tǒng)的遙感技術(shù)很難做到。激光雷達(dá)森林調(diào)查可通過(guò)軟件自動(dòng)生成森林面積、巡護(hù)以及科研調(diào)查的地面情況、林相、生長(zhǎng)量、路網(wǎng)、居民分布、水網(wǎng)、植被高度、平均胸徑、樹(shù)高、采伐規(guī)劃等圖表產(chǎn)品。同時(shí)，激光雷達(dá)應(yīng)用于偵測(cè)地表上的情況已得到大規(guī)模應(yīng)用，現(xiàn)在高分辨率的衛(wèi)星也能做到這一點(diǎn)，所以它不是唯一選擇，但要想精準(zhǔn)地統(tǒng)計(jì)林內(nèi)信息，只有激光雷達(dá)可以做到。因此，激光雷達(dá)是林業(yè)資源調(diào)查不可缺少的一個(gè)重要手段。

4 ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，遙感技術(shù)的快速發(fā)展為開(kāi)展森林資源調(diào)查工作提供了方便，其作為新的技術(shù)和方法應(yīng)廣泛地推廣到林業(yè)調(diào)查工作中，基于遙感技術(shù)的自然資源勘查將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地形圖人工調(diào)查的方式。因此，應(yīng)該積極學(xué)習(xí)遙感技術(shù)，加強(qiáng)隊(duì)伍業(yè)務(wù)能力，引進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的高水平人才，對(duì)地方林業(yè)事業(yè)發(fā)展活力進(jìn)行有效激發(fā)，為創(chuàng)造林場(chǎng)發(fā)展新機(jī)制作出巨大貢獻(xiàn)。