吉林一号卫星遥感数据在林业中的应用

·文|长光卫星技术有限公司 杨勇帅

吉林一号卫星遥感数据在林业中的应用

·文|长光卫星技术有限公司 杨勇帅

一、应用背景

卫星遥感技术可以实现传感器频繁而持续的观测地表信息，遥感数据已广泛应用在林业、农业、水利、气象、资源环境等领域。自1972年Landsat-1卫星成功发射以来，以美国为首的许多航天大国陆续发射了多颗遥感卫星，遥感数据的空间分辨率从公里级覆盖到亚米级，至今已积累了海量遥感数据，为相关领域应用提供了丰富的数据源。森林为人类的生存和发展提供宝贵物质资源，同时在维持生态平衡、保护稀缺资源方面具有不可替代的作用。森林资源调查可以详细掌握森林资源现状及其消长变化规律、提高森林资源管理水平，并为林业管理提供正确的决策支持。目前利用卫星遥感技术进行森林资源普查和监测已取得较大进展，遥感数据在林业方面的应用具有广阔前景。选取典型样区，利用吉林一号卫星遥感数据，调查样区2016年林地现状，并结合2013年其他卫星历史遥感影像，分析林地动态变化信息。

二、数据介绍及数据预处理

吉林一号是由长光卫星技术有限公司自主研制的高空间分辨率卫星星座，包括一颗光学卫星、两颗视频星和一颗灵巧验证星。吉林一号光学卫星设置三个可见光和一个全色共四个波段，全色和可见光波段的空间分辨率分别为0.72m和2.88m。吉林一号遥感数据的高空间分辨率特点，使其可以应用于森林资源调查和监测工作中。

样区为一个南北长8km、东西宽4.5km的矩形，样区内主要土地覆被类型为森林和农田，适宜进行基于遥感数据的林地资源调查和变更分析。获取样区内一景2016年7月27日吉林一号遥感影像，为1级标准产品，经过了辐射校正和系统几何校正。对吉林一号卫星遥感数据进行正射校正处理，以消除地形起伏、地球曲率等因素对卫星遥感成像的影响。为了使遥感数据同时具有可见光波段的多光谱信息和全色波段的高空间分辨率信息，对吉林一号卫星遥感数据进行融合处理，得到空间分辨率为0.72m的红、绿和蓝光波段的多光谱数据。然后根据样区矢量边界对影像进行裁剪，获取样区范围内的吉林一号多光谱遥感数据。

表1 地物分类依据及其影像特征

三、调查方法

对经过预处理后的吉林一号卫星遥感数据，根据不同地物类型在色调、形状、纹理等方面的差异，结合专家经验知识，采用人机交互的方法，对样区内土地利用类型进行解译分类。不同地物的分类依据和影像特征如表1所示。为分析样区内的林地变更信息，使用了相同地区一景2013年9月30日其他卫星遥感数据，对该数据进行了相同的预处理，并对两景影像进行地理配准处理。

四、结果分析

为了便于重点分析林地现状和变更信息，应用过程中将草地、农田和城镇等类型合并为非林地。分别对吉林一号卫星和辅助卫星遥感数据进行遥感解译，得到样区2016年和2013年两期林地空间分布和面积信息。为突出林地变更信息，以林地、非林地、砍伐林地和新增林地表示林地变化情况。其中，新增林地为人工林成长且能从高空间分辨率遥感影像识别。

2016年样区内林地面积为23.394km2，占样区总面积比例为64.98%，其中，新增林地面积0.084km2，占样区总面积比例约0.23%；非林地面积为12.605km2，占样区总面积比例为35.01%，其中，砍伐林地面积0.645km2，占样区总面积比例为1.79%。

图2为林地及林地变更区域空间分布特征，可见农田、城镇等非林地主要分布在海拔较低且地势平缓的地区，林地则主要分布在山峰和山脊处，海拔较高且地形较为复杂。砍伐导致林地减少的区域和人工林则主要位于农田和林地的过渡区域。

林地变更面积信息统计如表2所示，新增林地面积为0.084km2，因砍伐导致林地面积减少0.645km2，样区内2013-2016年间林地净减少了0.561km2，变化率为2.34%。林地砍伐后多开垦利用为农作物、经济作物种植。在该应用的基础上，结合DEM、社会经济等数据，可对吉林一号卫星遥感数据的应用领域推广，进行大区域土地覆被数据制图、特征分析及动态变化驱动因素分析。

表2 样区林地变更信息统计（单位：km2）

图2 样区内2013-2016年林地变更信息（底图为吉林一号真彩色合成影像）

五、总结

卫星遥感技术能为森林资源管理和监测提供有效的数据支持，使得林地管理工作更加高效、快捷。吉林一号卫星遥感数据具有高空间分辨率特点且光谱包括了可见光波段，能够为林地调查提供可靠、及时的真彩色合成影像，将来可广泛应用在林地资源调查和监测工作中。遥感数据在林业资源管理中的应用不仅需要综合使用不同数据源的遥感数据，更需要遥感理论和方法上的创新，使卫星遥感技术更好的服务于林业领域。