摘 要：近年來(lái)，高分辨率遙感影像技術(shù)如雨后春筍嶄露頭角，同時(shí)它的出現(xiàn)給林業(yè)遙感方面帶來(lái)了革命性的改變。但是，諸多問(wèn)題也隨之而來(lái)，隨著遙感技術(shù)的應(yīng)用，諸多問(wèn)題慢慢開(kāi)始浮出水面，如遙感技術(shù)的核心——數(shù)據(jù)源的市場(chǎng)價(jià)格比較昂貴、無(wú)法出去產(chǎn)生圖像的伴隨的陰影、樹(shù)種的識(shí)別困難和森林儲(chǔ)蓄量估測(cè)準(zhǔn)確度低等問(wèn)題。提出了人為創(chuàng)立重要樹(shù)種的波譜數(shù)據(jù)庫(kù)、采用分類技術(shù)、提高高分辨率遙感技術(shù)影像在林業(yè)應(yīng)用中的水平等建議。

關(guān)鍵詞：遙感；圖像識(shí)別；高光譜；定量估測(cè)

中圖分類號(hào)：TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）35-0201-02

引 言

我國(guó)在林業(yè)方面應(yīng)用高分辨率遙感影像技術(shù)主要是為了研究森林資源的調(diào)查及其監(jiān)測(cè)，雖然相比國(guó)外起步較晚，但是它的發(fā)展確實(shí)十分迅速的。我國(guó)為了能夠大規(guī)模的對(duì)森林資源進(jìn)行調(diào)查和監(jiān)測(cè)，相關(guān)研究人員從解放初期就開(kāi)始應(yīng)用航空像片技術(shù)，現(xiàn)在采用航空航天遙感及其它信息技術(shù)，這些都為此奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代至今，我國(guó)的遙感技術(shù)在許多行業(yè)都得到迅速的發(fā)展。商業(yè)衛(wèi)星影像的空間分辨率大幅度提高，如Quick Bird、IKNOS、Spot-5等，達(dá)到了非常關(guān)鍵的米級(jí)，甚至亞米級(jí)。高光譜遙感的迅速崛起，使光譜分辨率達(dá)到了驚人的納米級(jí)；另外，機(jī)載星載SAR的日益普及，提供了全天候至天時(shí)的觀測(cè)能力。由此形成了高中、低軌道結(jié)合，大小微型衛(wèi)星配合，高低分辨率互補(bǔ)，全天候掌控的遙感網(wǎng)絡(luò)，為遙感在林業(yè)中的應(yīng)用提供了空前未有的機(jī)會(huì)[1]。

雖然遙感技術(shù)在我國(guó)發(fā)展比較迅速，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用方面也比較廣泛，但并非高分辨衛(wèi)星影像圖能解決林業(yè)領(lǐng)域中的所有問(wèn)題，它的一些問(wèn)題急需國(guó)內(nèi)研究者進(jìn)行攻克。

1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的價(jià)格昂貴

物以稀為貴，在我國(guó)，由于遙感技術(shù)是引進(jìn)的技術(shù)，其核心東西——衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的價(jià)格是非常昂貴的，這也是制約遙感成像技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的瓶頸，以最近幾年幾種高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)價(jià)格作為參考。以湖南省為例，其面積為21.18萬(wàn)km2，分別采用上述三種衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行森林資源連續(xù)清查，購(gòu)買衛(wèi)星捆綁數(shù)據(jù)其費(fèi)用依次為254.16萬(wàn)元4871.4萬(wàn)元3600.6萬(wàn)元。數(shù)據(jù)購(gòu)買和數(shù)據(jù)處理及實(shí)地驗(yàn)證調(diào)查等費(fèi)用對(duì)全國(guó)經(jīng)濟(jì)水平中等的湖南省來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)難以接受的事實(shí)。

2 圖像校正中地面控制點(diǎn)精度難以保證

目前市面上的Quick Bird、IKNOS、Spot-5等三種衛(wèi)星影像全色波段分辨率高，能真實(shí)地反映地形地貌，線性地物尤為突出?，F(xiàn)存地形圖多為20世紀(jì)70年代的舊版本，幾乎全是小比例尺，因此有些小地形不能真實(shí)地表達(dá)出來(lái)，有時(shí)候還可能缺少一些必要的地理因素[2]（例如河道馬路已改道，新修公路建筑物等沒(méi)有調(diào)繪上）。其結(jié)果是影像上清楚的地物點(diǎn)，地形圖上不清楚或沒(méi)有；地形圖上清楚的地物點(diǎn)，遙感技術(shù)成像不清楚，二者很難進(jìn)行對(duì)比，想要準(zhǔn)確的找到地面上的已知的控制點(diǎn)是非常困難的[2]。因此如果先在在圖像上選擇好控制點(diǎn)，然后用GPS到實(shí)地采點(diǎn)確定控制點(diǎn)的地理坐標(biāo)。在交通相對(duì)方便的地區(qū)采用GPS定位能獲得較高的精度，可達(dá)到亞米級(jí)。但是在交通相對(duì)落后的山區(qū)，進(jìn)行準(zhǔn)確的遙感技術(shù)成像工作則是非常困難的事情。而且在比較落后的偏遠(yuǎn)山區(qū)等地工作時(shí)接收到的GPS的信號(hào)也不穩(wěn)定，這對(duì)坐標(biāo)的精度計(jì)算會(huì)產(chǎn)生很大干擾，如精度偏低或測(cè)得的數(shù)據(jù)無(wú)法解算結(jié)果，將直接影響圖像的校正精度。

3 森林蓄積量估測(cè)精度不高

地球上的資源和環(huán)境是人類生存和發(fā)展進(jìn)步的必需物質(zhì)基礎(chǔ)。森林在生態(tài)系統(tǒng)中是主體地位，能有效的改善我們生存的環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面進(jìn)步和發(fā)展。實(shí)施林業(yè)可持續(xù)發(fā)展是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，能夠及時(shí)和準(zhǔn)確地得到地球上森林資源的現(xiàn)狀和變化信息對(duì)森林資源的保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)的調(diào)查方法因其局限性難于滿足新世紀(jì)林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類對(duì)資源和環(huán)境的需求越來(lái)越高，用先進(jìn)的技術(shù)加強(qiáng)森林資源及其環(huán)境的監(jiān)測(cè)已成為迫切需要。高分辨率遙感影像技術(shù)在林業(yè)中應(yīng)用的終極目的就是改變傳統(tǒng)的林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，由定性到定量估測(cè)，有效的去結(jié)合GIS和GPS兩種技術(shù)，對(duì)大地上的森林資源進(jìn)行及時(shí)有效的觀測(cè)，由于現(xiàn)代科技的進(jìn)步，高分辨率衛(wèi)星快速發(fā)展變化，對(duì)森林資源定量精度以及遙感圖像中對(duì)林木的高和胸徑的估測(cè)要求越來(lái)越高。我國(guó)林業(yè)遙感工作者在森林資源定量估測(cè)中做了許多富有成效的工作，趙光交、李崇貴利用TM圖像為數(shù)據(jù)源結(jié)合3S技術(shù)對(duì)森林資源的面積、郁閉度及森林儲(chǔ)蓄量進(jìn)行了定量估測(cè)。為林業(yè)遙感定量估測(cè)奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組的蓄積量定量研究是廣大林業(yè)遙感工作者下一步要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。尤其是南方集體林區(qū)樹(shù)種復(fù)雜繁多，開(kāi)展優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組的定量研究工作變得尤為重要，解決了這一難題可以節(jié)省大量的人力物力。當(dāng)然定量估測(cè)精度的高低與圖像處理有著重要的關(guān)聯(lián)，圖像的處理技術(shù)仍舊不成熟，這也是目前國(guó)內(nèi)比較頭疼的問(wèn)題，這又回到了上面所提出的問(wèn)題當(dāng)中。

4 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種識(shí)別困難及分類精度偏低

遙感圖像的類別區(qū)分是對(duì)地球表面上和其環(huán)境在遙感成像時(shí)的信息進(jìn)行識(shí)別和區(qū)分類別，根據(jù)遙感成像時(shí)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際地面上的物體，找出我們需要的地理信息[4]。遙感圖像的分類是遙感圖像處理過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一直被遙感圖像廣大科技者所重視。其分類方法有統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別，句法模式識(shí)別，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法及目前比較流行的支持矢量機(jī)等分類方法。上述分類方法在國(guó)土資源調(diào)查的精度較高，基本符合國(guó)土資源調(diào)查的要求。而在林業(yè)領(lǐng)城中，過(guò)去二三十年里，大面積的應(yīng)用數(shù)學(xué)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行的樹(shù)種識(shí)別實(shí)踐只能分到樹(shù)種組或簡(jiǎn)單地將樹(shù)種分為針葉和闊葉兩大類。現(xiàn)在出現(xiàn)了空間分辨率更高的Quick Bird和IKNOS也無(wú)法將樹(shù)種進(jìn)行區(qū)分，其主要原因：①光譜分辨率低，因?yàn)椴煌臉?shù)種經(jīng)常有相差不多的光譜特性，他們之間細(xì)微的光譜差別沒(méi)有辦法用寬波段遙感數(shù)據(jù)是探測(cè)；②光學(xué)遙感所依賴的光照條件不固定。很有可能引發(fā)相同的樹(shù)種具有顯著不同的光譜特性[4]，而高光譜遙感能夠探測(cè)到具有非常小的光譜差異的各種物休，能極大地改善和提高對(duì)植被的識(shí)別和分類精度。如果在現(xiàn)有的技術(shù)的基礎(chǔ)上區(qū)分開(kāi)來(lái)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組，勢(shì)必給林業(yè)遙感帶來(lái)革命性的變化。

5 圖像陰影無(wú)法去除

圖像的陰影主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即云層的覆蓋、山體陰影及城市建筑物的陰影。云層覆蓋所帶來(lái)的陰影是自然因素，具有不可抗拒性。山體的陰影是由于衛(wèi)星在太空運(yùn)行與地面成一定的夾角。相對(duì)高度較高的實(shí)體因探測(cè)器掃描不到完全的實(shí)體圖像造成的建筑物陰影形成的原因與山體陰影形成的原因相近，很多學(xué)者對(duì)陰影去除進(jìn)行了大量的研究。

6 結(jié)束語(yǔ)

高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，預(yù)示著著遙感新時(shí)代的到來(lái)。目前的圖像處理水平，在遙感圖像上區(qū)分優(yōu)勢(shì)樹(shù)種及林木齡組有一定的難度。同時(shí)也無(wú)法直接從圖像上讀取[2]，森林儲(chǔ)蓄量的估測(cè)受到限制。亟待提高對(duì)圖像的處理和分類技術(shù)，基于多特征的面向?qū)ο蟮挠跋穹治龇椒▽⑹且淮笸黄瓶凇?/p>

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-11-10