航天遥感技术在森林监测中的应用

2021-12-08何永康

花卉 2021年22期

何永康

（墨江哈尼族自治县森林资源监测站，云南墨江 654800）

近年来，随着我国经济、科技、文化水平的不断提升，我国航天事业取得飞速发展，航天遥感技术也得到了广泛应用。通过将遥感器装载在航天器上，能够感测并收集地物和环境辐射、反射的电磁波，能够监测环境气候变化、植被覆盖情况以及森林资源等等。遥感技术图像有着多层次分辨率、多传感器、多光谱分辨率的优势，能够为遥感测绘应用提供保障[1]。在遥感技术快速发展的现今社会，人们对于不同空间辐射、时间分辨率传感器的使用也更加广泛。遥感技术已经进入多平台、高分辨率、动态化的数据监测发展阶段。近年来，航天遥感技术在森林监测中发挥重要作用，利用遥感技术对森林的资源进行调查已经成为今后森林监测的一个重要发展趋势。随着可持续发展观念的深入，现今人们对于环境保护与森林资源开发有了更深刻的认识。在注重经济发展的同时，大力保护生态环境，合理利用森林资源，才能向着更长远的方向发展[2]。所以，加强对森林资源的监测和管理，对于社会发展、经济发展有着重要意义。航天遥感技术的应用能够实现对森林资源的动态化管理和监测，让人们更加直观的掌握森林资源现状，及时发现变化。所以分析航天遥感技术在森林监测中的应用现状及要点是十分重要且必要的。

1 航天遥感技术概述

航天遥感技术是现今一种综合性的新兴技术，是指将航天器装载在航天器上收集地物目标反射或辐射的电磁波，提取、表达、应用这些相关信息的科学技术。通过运用航空航天传感器能够监测到大气、海洋、森林以及环境的变化，并且绘制出相关的图件。

航天遥感技术有着极强的优势，其所形成的照片视野广，图像非常生活，信息也十分丰富。能够直接或间接地获取相关地质、结构、地形以及特征，信息准确可靠。同时遥感监测技术的绘图速度较快，受地形和天气等相关因素的影响，数据收集较为困难，但是通过航天遥感技术能够很快的响应自然现象的动态变化。

2 森林遥感数据源的分析

森林资源这所包含的内容众多，不仅是土地、植被，还包括所有生长的动物、微生物以及自上而下的自然环境因子。森林资源是由丰富的植物、动物等组成的可再生资源，有着动态变化快、区域分布复杂、生长周期长的特点。从森林资源分布的失控特征来分析，遥感技术可以说是森林监测中不可或缺的现代化工具。对森林遥感数据源进行分析，对于提升其应用效果有着重要意义。

2.1 高空分辨率

目前在森林监测中，航天遥感技术的主要数据来源通常是光学遥感数据，TM 的水平相对更高，有着较高的空间分辨率和光谱分辨率。并且相较于其他数据源，规模更高，能够储存更大量的信息[3]。但是在30m 空间中TM 所具备的空间分辨率却是较低的。在实际监测过程中，通常会使用NOAA 数据，因为其更加精准和实际。当前监测森林资源卫星图像是IKONOS。

2.2 高光谱遥感数据

利用高光谱高干及时，能够对光谱差异性的多种物质进行精准的探测，能够提高动植物的识别精准度。混合光谱的分析工作方法，需要运动高光谱数据信息，对森林的密度、结构进行提取，同时了解森林整体的环境情况。结合实际工作环境状况，提出针对性的管控方法，能够有效提高森林生态系统的管理质量。另外合理利用高光谱遥感数据还能够对森林资源进行分类勘察，能够及时了解森林中动植物、微生物的变化情况，更能够加强对火灾的检测，进一步提升管理效率。

2.3 雷达技术

在森林监测中，其监测结果会受诸多因素的影响，尤其环境因素。技术人员在进行监测是，最怕遇到极端天气，这种天气不仅会造成危险事件的发生，更会影响监测的准确性。例如在监测是如果出现多云的情况，往往不能通过光和红外获得数据。针对这一现实问题，可以使用SAR 技术获取数据，这一技术的显著优势在于，在恶劣环境下，依然能够将地表信息清晰地呈现出来，能够在森林监测中快速获得森林资源信息，丰富相关数据[4]。值得注意的是，在森林树木砍伐情况的监测中，雷达是最高效的途径，其信息获取能力是目前其他技术无法比拟的，能够帮助人们更全面细致地了解森林资源情况。

3 航天遥感技术在森林监测中的应用现状

3.1 森林资源遥感调查

在森林资源调查过程中，需要利用卫星图像，结合野外的实际调查，两者相对照，判断森林的类型。利用遥感技术获得地面相关数据，逐渐建立起相关模型，以此来预估森林的面积以及森林资源情况。利用多时相遥感影像，能够及时获得森林覆盖率相关信息。我国早在20 世纪50 年代，就建立起了森林调查技术体系，不过当时的调查主要是通过地形图、航空照片来做参考，需要进行现场勾绘，多种方式结合才能完成林相图区划。这一方式需要依靠大量的人力，同时也需要展开长期的调查，虽然投入力度大，但是准确性却不高，很容易出现误差。随着时代的发展与科学技术的进步，高空间分辨率影像在森林监测中应用广泛，并且发挥了重要作用，有效提高了森林资源调查、监测的数字化水平[5]。在高光谱遥感数据应用中，可以先对星载高光谱遥感数据做预处理，在综合模型信息，对森林各项指数做出合理的预测，另外还能在其他方面做细致研究。

3.2 森林病虫害遥感监测

森林资源作为环境保护中的重点监测对象，在实际监测中会发现，无论何地的森林都存在病虫灾害的困扰。当植物受到虫害，如果不能及时干预，会给整片区域带来不良影响。当森林发生病虫害，植物的波普值是会发生相应变化的，也就是说在我们肉眼无法注意到病虫害时，植物的波普值已经呈现出重要信息了。通过航天遥感技术就能获得相关数据，就能及时对病虫害的源地、发展情况进行分析，从而降低对植被的破坏。现今随着航天遥感技术的进一步发展，森林病虫害的遥感监测效果也获得了显著的提升。在此过程中发现植被在受到虫害时，水分和叶绿素就会下降，并且在短时间叶红素和叶黄素的含量就是提高，这就使得反射率发生明显变化。现今我们的技术不断醇熟，监测效果进一提高，逐渐建立起以单相时和多相时为基础的信息提取技术路线，并且在此过程中在增加了航空路线、航空电子勾绘等多项技术，让森林病虫害监测力度进一步加大。

3.3 森林火灾遥感监测

森林火灾的危害性不言而喻，每每在新闻中看到森林火灾的报道，总是会让人格外惋惜。森林火灾的发展势头非常迅猛，往往造成的损失也非常大，更会严重影响生态环境。为了有效避免这一灾害的发生，可以采用相关监测和预报技术，及时发现危险因素，防患于未然。早在50 年代，我们国家的林业部门就已经利用航空遥感技术，对森林火灾监控做出研究。发展至80 年代，NOAA、TM 卫星数据开始广泛应用，到如今，MODIS 数据在火灾监测中发挥重要作用[6]。森林火灾信息提取系统不断优化和完善，并且应用了更多新的技术，进一步增强监测效果。

3.4 林业生态工程遥感监测评价

通过利用遥感技术在平台上对系统进行集成处理，让林业生态工程建设有了充足的技术支持。在80 年代初，针对水土流失严重的问题，开始建设防护林，同时也开始对遥感项目展开针对性研究，利用航天遥感技术，对森林的面积、植被分布等信息进行监测，并且逐渐建立动态化的生态监测系统，为森林的治理提供数据支持。

4 航天遥感技术在森林监测中的应用要点

4.1 实现林业信息共享

将航天遥感技术应用在森林监测中不仅是我国在重点研究，很多国家也花费了大量人力与财力对于进行细致研究，为了将其运用到林业资源调查中。因为环境不同、地理位置差异，所以不同国家所应用的方法、标准也各不相同。也正是这一原因导致其资料、数据不具有可比性，不利于信息的共享。针对这一现实问题，我国建立了森林资源监测体系，在体系之下也有众多监测项目。在进行资源分类上，借鉴了国际做法，这也为林业监测提供了保障。同时也进一步带动了林业资源信息数据共享的发展。

4.2 加强森林遥感信息融合

在航空遥感技术不断进步发展的当下环境中，森林监测信息源多样化已经成为监测过程中需要关注的重点问题。要想提高监测质量，相关工作人员可以提高信息来源的多样性，让信息加工功能更加多样，提高遥感信息融合质量[7]。除此之外还应该全面融合不同信息源的多种优势，进一步推动森林遥感信息和地理信息系统的有效融合，只有这样，才能提高信息融合的水平。

4.3 提高遥感数据的准确性

在利用航天遥感数据进行森林监测时存在一个显著的问题就是传感器空间分辨率低，使得森林监测发展的显示要求得不到满足。例如想要区分树种，即便信息源能够区分树种，但是由于大量的混杂像元，导致分类不准确。高光谱技术能够有效解决以上问题，其能够区分树种，细分光谱波段，建立起与地物对应的关系，在空中就能鉴别地物。即便会受到干扰，但是使用多维光谱空间信息分析技术也能有效解决。