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森林资源调查监测--空天地一体化新技术应用浅析

2020-03-19 11:15:18

一、传统调查方法存在的问题

我国森林资源调查分为全国森林资源连续清查(一类调查)、规划设计调查(二类调查)和作业设计调查(三类调查)3 类。森林资源规划设计调查始于 20 世纪 50 年代初的森林经理调查。自 50 年代中期引进角规测树技术、70 年代开始使用 1︰50 000、1︰10 000 地形图后,在很长的一段时间内,我国的森林资源规划设计调查方法基本不变,其主要方法是:采用地形图或航空影像图实地勾绘小班边界并据此计算森林面积,采用角规测树方法调查小班蓄积量等林分林木因子。21世纪初,随着 SPOT5、ALOS 等高空间分辨率卫星相继发射,由于信息丰富、现势性好、地物边界清晰,高空间分辨率卫星遥感图像逐步代替地形图和航空影像图用于森林资源规划设计调查,小班区划也多在室内进行,不但提高了森林面积调查精度,而且提高了工作效率、降低了强度。但是,林分林木因子调查方法仍无改变。森林资源规划设计调查存在着如下问题:

1)工作量大、投入人员多、调查工期长、工作效率低。

2)工作环境恶劣、劳动强度大。林区地处偏远,山高坡陡,林内灌草茂密,荆棘丛生,人迹罕至,无路可寻,加上烈日暴晒,大雨滂沱,森林资源调查野外作业环境十分恶劣,调查队员异常艰苦。此外,外业调查中不时遭遇毒蛇虫、野蚊、悬崖、峭壁、深沟、高温、雷电、暴雨、山洪等,野外工作存在较大安全风险。

3)调查质量难以保证。由于技术方法和手段落后,仪器设备陈旧,小班界线勾绘误差大,森林面积精度低,林分林木调查因子测量精度不高,森林蓄积量调查精度低,加上作业环境恶劣,工作极度艰辛,调查队员难以自始至终严格执行调查技术规程,不到位、“偷工减料”的情况时有发生,调查质量难以保证,森林面积蓄积精度低等问题没有得到根本改善。

二、新技术体系的关键技术要点

1)采用航空遥感数字正射影像(DOM)通过平板电脑进行小班快速、精桷区划,采用高分卫星遥感 DOM 进行变化检测,将小班界线整合后通过上述遥感图像并参考前期调查小班图进行小班基本属性(林地类型、优势树种、伴生树种、林木起源)识别。不能识别者通过地面补充调查确定。

2)通过有人飞机获取机载激光雷达点云数据,对其进行分类预处理后生成数字高程模型(DEM)、数字地表模型(DSM)等,提取并筛选变量结合地面样地调查数据建立模型,对林分林木调查因子(郁闭度、平均直径、平均高、胸高断面积、单位面积蓄积量等)进行精准估测。

3)通过 DEM 等辅助数据和历史调查资料、森林经营管理档案资料等,以小班为单元提取自然环境(地形地貌、土壤等)和管理属性(权属、林种、公益林事权级、保护等级、林地保护等级等)信息。

简单概括,新技术基本思路为:1)采用 1:2000 航空数字正射影像(DOM)和高分辨率卫星遥感影像进行小班区划和地类树种识别并通过实地补充调查核对和修正;2)通过机载激光雷达点云数据和地面样地调查数据建模据进行林分林木因子估测;3)通过机载激光雷达数据生成的 DEM 和历史调查资料提取小班自然地理环境属性信息和管理属性信息。

森林资源调查监测

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