“一带一路”林业遥感监测业务系统与示范应用

文 ∣ 方舟 孙勇 郭伟 李宝明 航天恒星科技有限公司

一、概述

“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”（简称“一带一路”）构想，寄托着多层次的区域合作愿景，展现了中国发展区域共赢合作的新理念、新蓝图、新途径和新模式。

“一带一路”沿线涉及约65个国家，总面积约5200万平方千米，总人口约44亿，是世界上跨度最长的经济大走廊。“一带一路”涉及的国家众多、地域广阔、地缘政治复杂、自然环境多变，沿线国家发展水平差异大，信息互联互通基础设施薄弱，信息获取、传输、利用能力不足，并存在较大的安全风险。

在“‘一带一路’空间信息走廊建设与应用工程（一期）（2015-2017年）”项目框架下，面向“一带一路”沿线国家的林业遥感应用需求，充分发挥互联网+空间信息技术的优势，以国产遥感卫星应用为核心，通过与“一带一路”沿线国家开展紧密的技术和应用合作，建设“一带一路”林业遥感监测业务系统，形成“一带一路”林业遥感综合观测应用网络，广泛开展森林资源与碳储量、湿地、土地退化/土地沙化现状与动态以及林业灾害（林火与林业有害生物）监测示范应用，为沿线国家提供长期、稳定的林业监测应用服务，为“一带一路”基础设施建设、资源开发、环境减灾和安全应急提供林业生态环境信息支撑和保障。

二、需求分析

建设“一带一路”区域林业遥感监测系统，并开展示范应用，通过与“一带一路”沿线国家开展紧密的双边和多边技术和应用合作，可以满足“一带一路”沿线国家的林业遥感应用需求。

1.“一带一路”沿线国家森林资源监测亟需遥感技术支持

“一带一路”沿线国家大多数属于发展中国家，虽然多数国家已建立本国森林资源监测系统，但现有系统的监测能力和精度与发达国家相比还有很大的差距。

正在建设中的我国高分对地观测系统及空间基础建设规划项目将进一步增强中国的森林监测能力，将相关技术成果在“一带一路”国家推广应用，能够极大提升“一带一路”区域林地及森林类型、树高、生物量、碳储量及森林温室气体吸收/排放量的监测精度，有利于“一带一路”区域发展中国家增强利用对地观测技术监测森林资源及生态要素的能力。

2.为我国企业境外森林资源开发利用提供准确及时的资源信息

我国是全球第二大木材消耗国和第一大木材进口国，然而我国是一个缺林少绿、生态脆弱的国家，木材进口量超过全球贸易量的1/3，对外依存度接近50%。近些年来，我国森工企业响应国家“走出去”发展战略，境外森林资源开采、木材加工出口等国际贸易发展迅速。为了使我国企业在境外森林资源开采与恢复项目竞标、木材进出口贸易谈判等竞争中获得最大利益，迫切需要及时掌握境外森林资源信息。

3.“一带一路”区域国家亟需湿地监测保护理论和技术支撑

通过对“一带一路”区域湿地水文过程、生物／生态过程、生物地球化学过程研究，构建湿地系统过程综合模型，科学地观察“一带一路”区域国家湿地生态系统的变化、恢复和演替现象，了解和掌握当地湿地生态系统的结构和功能体系，研究影响湿地资源动态变化自然和人为因素机理过程，建立健全湿地监测指标和技术体系、湿地退化监测指标和技术体系，退化湿地的生态修复／恢复的理论和技术研究，从生态安全、粮食安全和水安全层面，建立湿地保护与社会生产协调发展模式，从而为“一带一路”区域国家提供湿地科学理论支撑。

4.满足“一带一路”区域荒漠化/土地退化监测评估需要

“一带一路”区域，特别是“丝绸之路经济带”上的中亚和西亚国家，大部分都是沙漠国家，掌握这些国家的沙漠气候与环境特点，了解其荒漠化/土地退化的程度以及发生和发展过程，对“一带一路”实施中协调基础设施建设与生态环境保护的关系尤为重要。

另外，基于自主高分数据的荒漠化遥感监测应用系统也需要在不同的区域检验系统的适应能力。“一带一路”区域沙漠国家的独特环境客观上提供了极好的应用推广区域。

5.为我国政府参与气候谈判及开展环境外交提供支撑

中国政府是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的签约国。在应对气候变化方面表现出积极和负责任的大国形象，制定了一系列国家政策。2007年6月中国政府发布《中国应对气候变化国家方案》。2009年11月，国家林业局发布《应对气候变化林业行动计划》，确立“坚持林业发展目标和国家应对气候变化战略相结合、坚持增加碳汇和控制排放相结合”原则，积极开展林业碳汇计量与监测体系建设，针对全球气候变化提出林业的适应与减缓对策，积极参与国际气候谈判中的涉林问题，并取得了积极效果。

全面掌握境外森林资源及碳储量分布格局，有利于制定更加科学的森林资源发展规划，参与国际社会制定碳贸易标准和技术体系，整合符合我国国家利益的碳贸易资源，在应对气候变化与履行国际公约中更好地维护我国利益。

三、建设内容

“一带一路”林业遥感监测系统由一个平台和三个专题应用子系统构成（图1）。

图1 “一带一路”林业遥感监测业务系统组成

“一带一路”林业遥感监测系统平台基于一站式行业应用平台、巴基斯坦遥感卫星系统及“澜沧江-湄公河空间信息共享服务平台”，是“一带一路”林业遥感监测业务系统的核心与基础，整合林业遥感监测业务相关的各类计算资源、存储资源、数据资源、软件资源和专家资源，形成为“一带一路”林业遥感监测业务提供遥感数据共享服务以及支撑“一带一路”林业遥感监测系统开发与运行服务的基础平台。整合高分系列卫星、资源卫星、风云卫星等国内卫星数据为主，兼顾国外SPOT、MODIS、Landsat、Radarsat等卫星数据，针对多源遥感森林分类、森林变化监测、湿地监测和土地退化/土地沙化监测等林业遥感监测业务需求，提供遥感应用产品生产和专题制图功能，对多卫星、多级别、多类型的遥感数据和产品进行统一存储、管理、调度、检索和分发，并提供遥感数据产品查询和服务。

森林资源监测业务分系统：综合利用多源遥感平台[卫星、航空（包括无人机）、地基等新型遥感观测数据（激光雷达、多角度立体摄影测量、极化干涉SAR等）]的森林结构信息自动化、定量化提取技术，依托平台构建森林资源监测业务分系统，开展大区域和国家两个尺度的森林类型、面积现状和动态监测应用，提供森林资源专题产品的业务化生产和服务。

森林火情监测业务分系统：依托平台构建“一带一路”森林火情监测业务系统，集成我国的风云四号、日本葵花八号等地球静止轨道卫星数据，以高分系列、巴基斯坦遥感卫星一号为辅助，可以每10min更新一次监测服务数据，开展国家尺度的火点空间监测、温度监测及位置监测，发现火情第一时间预报预警。实现火灾前的火点实时监测、探测，火灾中的火情预报、火灾蔓延分析与辅助救援指挥，火灾后的灾害定损。

森林病虫害预测监测业务分系统：利用多源、长时间序列卫星遥感数据以及地面森林资源调查数据、气象数据、土壤信息等，集成现有的植被参量反演、空间统计与光谱分析，依托平台构建森林病虫害预测监测业务系统，在“一带一路”区域开展国家和感兴趣区两个尺度的森林病虫害预测监测示范应用，实现森林病虫害预测、蔓延模拟、危害程度分析等服务。

四、应用示范

为满足森林资源情况定量监测的需求，前期以“巴基斯坦遥感卫星系统”、“澜沧江-湄公河空间信息共享服务平台”等项目，综合利用卫星遥感技术，结合地理信息系统、地面调查等先进技术手段，建设典型应用遥感监测软件系统，形成从数据获取、数据预处理、产品生产、精度验证以及结果分析于一体的示范应用体系，先期实现森林分类、变化监测等功能，获取相应的产品成果，包括示范区森林资源覆盖情况以及由于火灾、乱砍乱伐等大型活动造成的森林扰动情况，结果可广泛应用到林业经营管理领域，为该区域国家林业主管部门提供辅助决策支持。通过本次示范，对相应算法进行验证，并且建立应用流程及精度验证流程。

选取东盟四国（印度尼西亚、泰国、缅甸、柬埔寨）和巴基斯坦的典型森林区域进行技术应用与示范，开展森林类型信息提取技术的推广、应用与示范，获取“一带一路”区域的东南亚区和中亚区的典型森林资源特征，并为拓展到其他“一带一路”区域国家森林资源监测奠定技术基础和科学数据。通过示范应用形成口碑效应，积极向“一带一路”区域国家推广遥感应用服务平台，推动卫星产品信息化发展，形成集硬件产品和软件服务于一体的综合应用产业链条（图2）。

图2 东盟地区典型林业遥感监测产品图

五、结论

“一带一路”林业遥感监测业务系统可以将空间数据和应用领域数据有机地结合在一起，它提供的数据和信息将在“一带一路”国家的宏观决策和科学管理、林业资源利用、生态环境规划及建设、灾害监测、全球变化、生态系统以及水文循环系统等方面得到广泛的应用，实现“一带一路”国家林业资源的永续合理利用，实现社会、经济高速发展和自然、生态环境的有效保护，保证可持续发展。开展“一带一路”林业遥感监测业务系统的建设，不仅可以节省人力物力，同时还可以为“一带一路”国家国民经济发展、林业生态环境建设等提供科学的决策依据，促进“一带一路”国家科技的发展，从而产生巨大的生态效益和社会效益。