空天信息研究院完成大兴安岭林区无人机野外调查,遥感地球所科研人员利用无人机航拍助力野外森林调查【澳门新葡亰app平台】

实验结果表明这种作业方式切实可行,既有效解决了林下卫星定位系统精度低的制约,又可实现调查样地的可视化存档,大大增加了地面调查数据在反演算法发展中的严谨性和灵活性,为理解遥感探测机理发展高精度反演算法奠定了良好的基础。

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左图为无人机正射影像图,右图为现场快速解译结果

8月10日至21日,由中国科学院空天信息研究院遥感科学国家重点实验室碳循环遥感研究室研究员倪文俭带领的森林遥感研究团队完成大兴安岭林区无人机野外调查“开放实验”第三阶段的实验任务。至此,全部“开放实验”完成。

左图为入库的单木位置图,右图为入库的单木结构参数

图1.数据获取样区的空间分布图,白圈为无叶季数据获取样区位置,蓝点为有叶季数据获取样区位置,白圈内嵌蓝点表示无叶季数据和有叶季数据都有获取;黄色气球为野外单木测量样圆位置。

野外森林调查数据是理解遥感探测机理,发展基于星载遥感数据的森林结构参数反演算法的基础。在传统的野外森林调查工作中,考虑到野外作业效率和林下通视条件欠佳的情况,样地内每木位置的获取代价较大,通常仅记录单木的树种、胸径、高度和冠幅等参数,而样地数据与星载数据的匹配主要依赖卫星定位系统确定的样地中心位置。由于森林冠层的遮挡效应,林下卫星定位信号较差,非差分定位精度较低,严重制约着地面调查数据与星载数据精确匹配,为反演算法的发展带来较大不确定性。

该实验本着“共建、共享、共赢”的原则,随着数据处理工作的推进,拟逐步向学界提供分辨率为30米、覆盖范围为公里级、具有较高可信度的真实性检验产品,包括“森林郁闭度”、“叶面积指数”、“森林生物量”、“林分密度”、“森林高度”等产品。

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按照设计,“开放实验”在整个大兴安岭林区(南北长约800公里、东西宽约350公里),分三个阶段进行了实施,共辗转约33000公里。第一阶段任务于4月24日至5月17日展开,共完成141个(大小约为1.0平方公里)的样区“无叶季”无人机航空影像的获取;第二阶段于6月27日至7月18日展开,共完成122个(大小约为1.0平方公里)的样区“有叶季”无人机航空影像的获取,并进行了“光学多角度光谱几何一体化森林冠层三维结构探测仪”测试数据的获取;第三阶段于8月10日至21日展开,共对57个直径为30米的样圆内的单木进行现场解译和“可视化”测量工作,包括树种、胸径、树高和代表性单木的冠幅,并同步获取鱼眼照片。

澳门新葡亰app平台,此研究得到了科技部重点研发计划项目“复杂地表遥感信息动态分析与建模”和中科院“百人计划”项目的支持。

森林植被碳储量是地球系统碳循环过程的重要组成部分,利用遥感数据的森林植被碳储量监测面临着“地形影响”、“饱和点”和“尺度变换”三大科学难题。森林遥感团队以发展对森林空间结构具备直接探测能力的遥感原理和技术为突破口,经过多年的努力,构建了“景观尺度多波段一体化森林垂直结构遥感探测机理模型”,提出了“光学多角度光谱几何一体化森林冠层三维结构探测仪”,突破一系列关键技术,形成了“复杂地表森林生物量多维度遥感立体观测方法”,特别是针对由“遥感所见非地面所测”而引起的“尺度问题”,历经三年的时间,以消费级无人机为基础,开发了低成本的“森飞三号”森林航空影像数据获取平台,进而提出了以无人机影像为基础的“森林遥感可视化野外调查方法”。

8月15日至26日,中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室森林遥感课题组研究员倪文俭一行8人赴内蒙古大兴安岭林区,开展无人机航拍数据支持下的野外森林调查工作。

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图2.利用无人机立体影像获取的三维森林场景

为有效解决这一瓶颈问题,森林遥感课题组历时两年完成了“无人机森林调查系统”的硬件构建和测试飞行工作。此次实验主要利用2015年8月无人机航拍得到的正射影像进行野外调查点的选择,并以正射影像为底图,以卫星定位系统作为辅助,通过对无人机正射影像的现场快速解译(如枯立木、倒木、树种和单木相对大小等),使得地面单木测量直接与无人机影像上的单木对应。

为了对上述研究成果进行系统性的测试验证,遥感科学国家重点实验室于2018年4月发起了大兴安岭林区无人机野外调查“开放实验”,得到了中国林业科学研究院资源信息研究所、内蒙古大兴安岭重点国有林管理局、大兴安岭林业集团公司天保办、黑龙江工程学院、中科院测量与地球物理研究所、内蒙古大兴安岭国家野外科学观测研究站等多家单位的支持和参与。

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