天宫一号高光谱成像仪数据在林业遥感中成功应用

　　2011年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了天宫一号目标飞行器，搭载的高光谱成像仪是目前我国空间分辨率和光谱综合指标最高的空间成像光谱仪，可实现高光谱分辨率的地物特征的成像探测，截至目前已经获取了大量珍贵的森林实验观测数据（以下简称数据）。我院资信所科研人员利用这些数据成功地开展了林业同步观测试验、数据处理和林业专题信息提取等工作，在森林制图、生物量反演和林火探测等三个方面取得了系列示范性的应用成果。
　　专家们利用其数据，研究了温带、热带森林覆盖制图与变化检测的自动化识别方法。研究得出，数据在成像时间、空间分辨率和光谱分辨率等方面都具有独特的优势，在森林覆盖制图与变化检测方面有着广阔的应用前景。专家们使用数据构造了反映森林覆盖状况的整合森林指数，从而可以自动提取出森林覆盖区域和森林变化情况。研究结果在云南省景洪市西南部、西双版纳局部林区得以验证。监测到的数据经过与地面实际调查数据进行比较，无论是森林分布与变化情况，还是最近发生的森林扰动，包括森林采伐引起的森林减少和再造林引起的森林增加，都有很好的反映。
　　作为林业工作者都知道，传统的森林参数需要通过外业实地测量才能获得，并且只能获得一些点上的数据，很难及时获取区域或大范围有空间分布信息的森林参数。而遥感数据可以快速地获得大范围的数据，通过高光谱、激光雷达、合成孔径雷达等传感器获得的遥感数据可以较好地估算森林的生物量和碳储量，估测能力很强。专家们通过云南省景洪市西南部等地的实地对比检验证明：误差很小，与实际情况吻合较好。这大大突破了以前多光谱光学遥感数据反演森林生物量的能力。由此让科技工作者容易分辨出低生物量、中等生物量、高生物量的分布区域，三者相对应的是：灌木林地和新造未成林地、人工橡胶林地、原始天然林。
　　自建国以来，我国陆续开展了利用遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术在森林防火中的应用技术研究工作，并已在全国森林防火监测日常业务中发挥了重要作用。由于国内外还没有发射根据森林防火业务需求设计的卫星传感器，目前我国森林防火业务中主要应用的是中低空间分辨率、高时间分辨率的卫星数据，这些卫星的波段特性主要是对气象、植被、海洋温度等监测需求而设计的，只是人们研究发现它们对森林燃烧和过火信息也敏感，就将它们应用到森林火灾监测业务中。这些卫星数据用于探测火的波段的空间分辨率约1公里，对于较大面积的火场非常敏感，但对燃烧初期、面积较小，如0.6公顷以下的明火通常难以探测到。但在我国西南及南方广大林区发生的森林火灾燃烧面积通常都比较小，因此许多火情信息卫星仍未及时监测到，从而造成扑救不及时酿成森林大火的严重结果。
　　然而，通过天宫一号高光谱成像仪就可同时获取上百个谱段的光谱数据；通过综合分析，就能得出火情信息。专家们通过对北京卢沟桥附近进行的火烧同步试验和广西壮族自治区苍梧县的火场试验得出，天宫一号高光谱数据具有探测面积小于其空间分辨率的能力，并可有效探测出烟、火烧迹地等信息。本试验面积约25平方米。这样的结果让研究者异常欣喜：这对未来设计更适合森林火灾监测业务需求的传感器、更好地满足我国森林防火预警扑救的需求、切实保护我国生态环境和森林资源等具有十分重要的作用。
目前，资信所的遥感工作者正在将取得的初步成果，结合细致的地面调查进行深入的研究，在更多的森林类型和林业应用领域开展工作，希望更好地利用天宫一号高光谱数据开展林业遥感应用。（庞 勇 覃先林）
图片说明:
云南省景洪市西南部原始影像(真彩色合成)及森林覆盖专题图
森林增加和减少范围及分布情况图
样地森林生物量实测值与天宫一号高光谱数据估测值的对比图
试验区森林生物量高光谱反演结果图
利用天宫一号高光谱数据的火场制图结果
中国林科院资信所 2012-12-7

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