·文|長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司 楊勇帥

吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在林業(yè)中的應(yīng)用

·文|長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司 楊勇帥

一、應(yīng)用背景

衛(wèi)星遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳感器頻繁而持續(xù)的觀測(cè)地表信息，遙感數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利、氣象、資源環(huán)境等領(lǐng)域。自1972年Landsat-1衛(wèi)星成功發(fā)射以來，以美國(guó)為首的許多航天大國(guó)陸續(xù)發(fā)射了多顆遙感衛(wèi)星，遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率從公里級(jí)覆蓋到亞米級(jí)，至今已積累了海量遙感數(shù)據(jù)，為相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用提供了豐富的數(shù)據(jù)源。森林為人類的生存和發(fā)展提供寶貴物質(zhì)資源，同時(shí)在維持生態(tài)平衡、保護(hù)稀缺資源方面具有不可替代的作用。森林資源調(diào)查可以詳細(xì)掌握森林資源現(xiàn)狀及其消長(zhǎng)變化規(guī)律、提高森林資源管理水平，并為林業(yè)管理提供正確的決策支持。目前利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行森林資源普查和監(jiān)測(cè)已取得較大進(jìn)展，遙感數(shù)據(jù)在林業(yè)方面的應(yīng)用具有廣闊前景。選取典型樣區(qū)，利用吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，調(diào)查樣區(qū)2016年林地現(xiàn)狀，并結(jié)合2013年其他衛(wèi)星歷史遙感影像，分析林地動(dòng)態(tài)變化信息。

二、數(shù)據(jù)介紹及數(shù)據(jù)預(yù)處理

吉林一號(hào)是由長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司自主研制的高空間分辨率衛(wèi)星星座，包括一顆光學(xué)衛(wèi)星、兩顆視頻星和一顆靈巧驗(yàn)證星。吉林一號(hào)光學(xué)衛(wèi)星設(shè)置三個(gè)可見光和一個(gè)全色共四個(gè)波段，全色和可見光波段的空間分辨率分別為0.72m和2.88m。吉林一號(hào)遙感數(shù)據(jù)的高空間分辨率特點(diǎn)，使其可以應(yīng)用于森林資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作中。

樣區(qū)為一個(gè)南北長(zhǎng)8km、東西寬4.5km的矩形，樣區(qū)內(nèi)主要土地覆被類型為森林和農(nóng)田，適宜進(jìn)行基于遙感數(shù)據(jù)的林地資源調(diào)查和變更分析。獲取樣區(qū)內(nèi)一景2016年7月27日吉林一號(hào)遙感影像，為1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，經(jīng)過了輻射校正和系統(tǒng)幾何校正。對(duì)吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行正射校正處理，以消除地形起伏、地球曲率等因素對(duì)衛(wèi)星遙感成像的影響。為了使遙感數(shù)據(jù)同時(shí)具有可見光波段的多光譜信息和全色波段的高空間分辨率信息，對(duì)吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，得到空間分辨率為0.72m的紅、綠和藍(lán)光波段的多光譜數(shù)據(jù)。然后根據(jù)樣區(qū)矢量邊界對(duì)影像進(jìn)行裁剪，獲取樣區(qū)范圍內(nèi)的吉林一號(hào)多光譜遙感數(shù)據(jù)。

表1 地物分類依據(jù)及其影像特征

三、調(diào)查方法

對(duì)經(jīng)過預(yù)處理后的吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)不同地物類型在色調(diào)、形狀、紋理等方面的差異，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，采用人機(jī)交互的方法，對(duì)樣區(qū)內(nèi)土地利用類型進(jìn)行解譯分類。不同地物的分類依據(jù)和影像特征如表1所示。為分析樣區(qū)內(nèi)的林地變更信息，使用了相同地區(qū)一景2013年9月30日其他衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行了相同的預(yù)處理，并對(duì)兩景影像進(jìn)行地理配準(zhǔn)處理。

四、結(jié)果分析

為了便于重點(diǎn)分析林地現(xiàn)狀和變更信息，應(yīng)用過程中將草地、農(nóng)田和城鎮(zhèn)等類型合并為非林地。分別對(duì)吉林一號(hào)衛(wèi)星和輔助衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感解譯，得到樣區(qū)2016年和2013年兩期林地空間分布和面積信息。為突出林地變更信息，以林地、非林地、砍伐林地和新增林地表示林地變化情況。其中，新增林地為人工林成長(zhǎng)且能從高空間分辨率遙感影像識(shí)別。

2016年樣區(qū)內(nèi)林地面積為23.394km2，占樣區(qū)總面積比例為64.98%，其中，新增林地面積0.084km2，占樣區(qū)總面積比例約0.23%；非林地面積為12.605km2，占樣區(qū)總面積比例為35.01%，其中，砍伐林地面積0.645km2，占樣區(qū)總面積比例為1.79%。

圖2為林地及林地變更區(qū)域空間分布特征，可見農(nóng)田、城鎮(zhèn)等非林地主要分布在海拔較低且地勢(shì)平緩的地區(qū)，林地則主要分布在山峰和山脊處，海拔較高且地形較為復(fù)雜?？撤?dǎo)致林地減少的區(qū)域和人工林則主要位于農(nóng)田和林地的過渡區(qū)域。

林地變更面積信息統(tǒng)計(jì)如表2所示，新增林地面積為0.084km2，因砍伐導(dǎo)致林地面積減少0.645km2，樣區(qū)內(nèi)2013-2016年間林地凈減少了0.561km2，變化率為2.34%。林地砍伐后多開墾利用為農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物種植。在該應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合DEM、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，可對(duì)吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域推廣，進(jìn)行大區(qū)域土地覆被數(shù)據(jù)制圖、特征分析及動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)因素分析。

表2 樣區(qū)林地變更信息統(tǒng)計(jì)（單位：km2）

圖2 樣區(qū)內(nèi)2013-2016年林地變更信息（底圖為吉林一號(hào)真彩色合成影像）

五、總結(jié)

衛(wèi)星遙感技術(shù)能為森林資源管理和監(jiān)測(cè)提供有效的數(shù)據(jù)支持，使得林地管理工作更加高效、快捷。吉林一號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有高空間分辨率特點(diǎn)且光譜包括了可見光波段，能夠?yàn)榱值卣{(diào)查提供可靠、及時(shí)的真彩色合成影像，將來可廣泛應(yīng)用在林地資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作中。遙感數(shù)據(jù)在林業(yè)資源管理中的應(yīng)用不僅需要綜合使用不同數(shù)據(jù)源的遙感數(shù)據(jù)，更需要遙感理論和方法上的創(chuàng)新，使衛(wèi)星遙感技術(shù)更好的服務(wù)于林業(yè)領(lǐng)域。