森林资源调查遥感监测技术显身手

■ 核心提示
　　从森林资源清查（一类调查）和规划设计调查（二类调查）是我国森林资源调查的两大业务体系，传统五年一次的一类调查和十年一次的二类调查存在更新周期长、历经时间长、样地易被特殊对待、数据可比性差等缺陷，难以科学、准确评估森林资源和生态状况变化。“森林资源遥感监测技术与业务化应用”经过近十年的联合研究，解决以上难题，首次建立多阶遥感监测抽样技术体系，自主研发森林资源遥感监测应用系统，并在今年召开的国家科学奖励大会上获国家科技进步奖二等奖。
　　系统实现了森林资源遥感监测与信息管理的自动化、智能化和流程化
　　■ 将新闻进行到底
　　据第七次全国森林资源清查结果显示，截至2008年，森林面积1.95亿公顷，覆盖率达到20.36％。在第六次清查与第七次清查的五年间隔内，面积净增2054.30万公顷，森林覆盖率上升了2.15个百分点，呈现了长大于消的良好态势。
　　你有没有想过，这个数字是怎么得来的？难道是有人拿着皮尺，背着干粮一亩一亩量出来的？当然不是，现在的森林资源调查早已离不开遥感技术。
　　——新闻背景——
　　应用森林资源的迫切需求
　　开展森林资源调查，是为了及时掌握森林资源的数量、质量和生长、消亡的动态规律及其与自然环境和经济、经营等条件之间的关系，为制订和调整林业政策，编制林业计划和鉴定森林经营效果服务，以保证森林资源得以充分利用。
　　“森林资源清查和规划设计调查是我国森林资源调查的两大业务体系，传统五年一次的一类调查（森林资源连续清查）和十年一次的二类调查（森林资源规划设计调查）不仅费时、费力与费钱，而且存在调查时间不同步、更新周期长、样地易被特殊对待、数据可比性差等缺陷，难以科学、准确评估森林资源和生态状况变化，从而对遥感技术的应用提出了迫切的需求。”中国林业科学研究院资源信息研究所副所长李增元说。
　　“在‘十五’初期，我们就对数字林业特别重视，数字林业强调数字化、网络化、智能化、可视化。强调数字化的管理，现代化的监测，加在一起构成林业行业的工作。”
　　——应用效果——
　　自动化、智能化、流程化
　　针对国家森林一类调查与县级经营单位森林二类调查业务的重大需求，项目组分别以中、高空间分辨率卫星遥感数据作为基础数据源，经过近十年的联合研究，首次建立了多阶遥感监测抽样技术体系，突破了森林资源遥感数据综合处理、分析及其集成应用的关键技术，规范了遥感技术应用的技术流程与标准，自主研发了森林资源调查遥感数据处理通用软件系统，建成了面向一类调查和二类调查两个服务层次的森林资源遥感监测业务应用系统，实现了森林资源遥感监测与信息管理的自动化、智能化和流程化。
　　关键时刻显身手
　　2008年，该技术在低温雨雪冰冻灾害和地震灾害后森林资源的损失评估中，发挥了重要作用。
　　据李增元介绍，在灾害发生后,根据国家林业局的要求,利用多期遥感影像数据,快速、准确地确定了受灾区域和受影响区域、植被变化、受损失程度等；同时，利用两个业务运行系统的地面调查数据库资料,及时地对森林资源的损失进行了初步评估；之后，结合地面损失调查数据，对两次灾害中的森林资源损失进行了详细评估，为救灾发挥了巨大作用，取得了巨大的社会影响。
　　除此之外，在第七次（2004—2008年）的全国森林资源清查中，该技术得到了全面的业务化运行，基本解决了样地不匹配偏差、不可及样地调查、样地特殊对待等技术问题；自2005年起，县级森林资源规划设计调查遥感监测系统在辽宁、内蒙古、山西、浙江等8省（区）得到全面的业务化运行。
　　效果如何？数字说话
　　课题成果的主要经济技术指标为：遥感影像批处理能力达到准实时，几何校正中误差优于0.5个像元；人机交互有林地判别正确率优于95%，针叶林、阔叶林、混交林和竹林等森林类型的判识正确率优于85%；业务化运行系统满足国家相关规范的要求，国家级森林资源遥感监测业务运行系统的运行成本比常规体系降低20%；县级森林资源规划设计调查的林相图和森林分布图的制作效率比常规提高2倍以上。
　　——创新点——
　　“首次”特别多
　　“森林资源遥感监测技术与业务化应用”的创新成果众多，其中主要的体现有四方面。
　　首先，将森林资源固定样地实测资料和多源遥感信息融合，建立了系列化森林资源专题信息提取与参数定量反演模型方法，充实了森林资源遥感监测调查的方法与技术基础。
　　其次，该项目研制和开发了全自主林业遥感数据处理通用软件系统。
　　第三，开发了高空间分辨率遥感森林小班边界提取、森林资源变化概率的遥感估测、林分郁闭度和蓄积量的分级估测、森林类型的自动识别、遥感样地识别等组件化森林资源遥感监测关键技术专业模块。
　　第四，实现了森林资源遥感调查应用系统的业务化运行。
　　据李增元介绍，这个项目实现了许多个“首次”。
　　项目首次建立了全国森林资源遥感调查综合样地系统和国家级森林资源遥感监测三阶抽样技术体系，完善了国家森林资源清查技术系统，填补了国内空白，达到了国际领先水平；提出了森林资源变化概率、郁闭度、蓄积量等级的遥感估测方法，发展了相应的技术平台，达到了国际先进水平；建立了国家级、县级森林资源遥感监测业务运行系统，满足国家相关技术规范要求，技术经济指标与技术应用水平达到国内领先、国际先进水平；首次建立了二类调查林相图的快速智能更新的技术体系；首次建立了基于星载激光雷达分解波形特征参数的林分平均高的估测方法；首次构建了基于不同物候期绿被指数图像的物候期修正的双正态模型和森林变化概率模型……
　　■背景阅读
　　森林调查的来历
　　森林调查作为一种专门技术，始于买卖青山时的树木材积量测。19世纪初，德国有较精确的森林地图和用形数法编制的立木材积表,但面积和材积都是采取全面实测,效率很低。后来用标准地调查，工作效率有了提高。
　　到了20世纪30—50年代，在森林调查中引进了抽样调查及航空摄影测量技术，调查效率大为提高。随后电子计算技术的兴起，又使调查数据处理和图面材料的编制趋于高速度、自动化。上世纪70年代以来，由于森林资源数据库的建立与发展，森林调查的技术手段更臻完善。这时随着森林日渐减少和能源缺乏、环境污染等世界性危机的日趋严重，原有林业基层企业的森林调查,已不足以掌握全局。为了重新估计森林的经济、生态与社会作用，把起源于19 世纪中欧的森林经理检查法所进行的森林经理复查，发展成为全国性的快速的森林资源连续清查，形成了独立于二类调查的完整的一类调查。
　　迄今，世界上许多发达国家已先后进行了3次以10年为间隔期的连续清查,为编制国家或大地区的林业发展规划提供了资源信息。日本经过3次全国性森林资源调查后,由于基层调查细致可靠，且实行了全国电子计算网络资源管理，已改为只有二、三类森林调查。
　　遥感：“遥远的感知”
　　中国科学院电子所的朱锡兴教授曾用简洁、形象的语言介绍“遥感”：
　　从字面上讲，“遥感”就是“遥远的感知”，事实上也是如此。比如我们人的眼睛就是一个很好的遥感器，但是它的作用是很有限的，300米或者500米以外就看不清楚了。
　　自然界的响尾蛇也是，它的红外遥感是十分灵敏的。对于我们人类来说，对相差一两度的温度是感觉不出来的，而响尾蛇却可以在5米的范围内感觉出千分之一摄氏度的温度变化，这就是它为什么眼睛不好使却能灵敏地捉住老鼠的原因。还有蝙蝠，他的超声波感觉也是十分灵敏的。
　　我们遥感技术很大一部分是靠模拟动物的某些功能来实现的，然后利用飞机、卫星等平台来获得电磁信息。世界上所有温度在零下273摄氏度以上的物体都会有辐射，它们辐射的就是电磁能量。
　　用专业的语言来讲，遥感就是使用像人眼、响尾蛇表皮、蝙蝠耳朵等的传感器从不同高度的空中或空间探测地表物体大小和性质，它通过探测物体辐射或反射的电磁波强度及其在空间和时间上的分布以获取大气、陆地、海洋各个层面的各种信息。
滕继濮 科技日报 2010-04-09

关键词 科技  创新  生态  森林资源  森林调查  图片