浅谈遥感影像在森林资源调查中的应用

崇月峰

摘   要：森林资源是国家重要的自然资源，保护森林资源不被破坏对于维持区域生态系统平衡和社会健康和谐发展具有重大的意义。随着我国航天工程的快速发展，卫星对地观测技术有了快速的发展，丰富的遥感卫星影像数据为森林资源的动态监测提供了可能。主要介绍了高分辨率、中低分辨率影像数据及激光雷达数据在森林资源调查中的应用，为日后林业开发与资源调查提供了良好的途径。

关键词：遥感影像;森林资源调查;应用

遥感技术起步于20世纪60年代，其利用电磁波的理论，根据传感器接收到的地物辐射率存在的差异性来识别地面各种景物。随着21世纪卫星对地观测技术的不断发展，遥感传感器的波普信息越来越丰富，能提供更加精细的地物内部信息。由于遥感数据的实时性、准确性及長时序性等诸多优点，其被广泛地应用于农业、林业、矿产等资源调查监测。

森林资源调查起步于林地买卖的树木材积量测，也就是所谓的三类调查。19世纪初，德国率先使用了较为精准的森林地图和形数法编制了立木材积表，但面积和材积都是采取全面实测，效率很低。但是，后来利用标准的调查改善了该类方法的不足。到了20世纪中叶，随着遥感技术的进步和航空摄影技术的发展，森林资源调查工作效率有了显著提高，并随着电子计算机技术的快速发展，森林资源管理系统开始逐渐建立和完善，森林资源调查开始步入科学化时期。我国森林资源调查起步于20世纪50年代，经过半个世纪的发展，我国的林业调查广泛地应用抽样及电子计算机、林业遥感等先进技术，查清了森林资源情况，进行了全国各大林区的森林经济调查，建立了森林调查的三级体系，森林资源数据库自动化体系也在逐步建立中。

森林资源调查总体来说主要包括获取林冠覆盖情况变化、森林面积的变化和森林类型的变化信息。基于遥感技术监测森林资源变化情况，主要获取3个方面信息：一是通过两时相或多时相的影像数据对比，从而确定森林资源出现变化的位置;二是确定森林资源变化类型;三是监测出森林资源变化的数量与规模。

本文将主要介绍高分辨率、中低分辨率影像及雷达数据在森林资源调查中的应用，为日后自然资源相关部门开展森林资源调查工作提供便捷的途径，同时为推动森林资源数据库自动化体系建设作贡献。

1   高分辨率遥感数据在森林资源调查中的应用

传统的森林资源调查以地形图为工作底图开展工作，对于小板块的调查难度很高，需要大量的人员、时间去完成，工作效率低下，已经不能适应市场经济下的森林资源调查工作。随着遥感传感器分辨率的不断提高，使得地面探测的精细等级不断上升，遥感数据的应用从传统的定性向定量转变。高分辨率遥感数据以其独特的分辨率优势在自然资源调查、精细农业、森林资源调查、土地利用现状监测、城市管理、生态系统建设等领域发挥着举足轻重的作用。

通常所说的高分遥感数据主要是指高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率以及高辐射分辨率遥感数据。目前常用于森林资源调查的高分遥感数据主要有高分二号、高分四号、WorldView-2/3、GeoEye-1、Spot-6/7、QuickBird等。高分遥感数据相比于传统的的遥感数据，可以清楚地表达森林资源的分布特征和空间关系，详细地解译其内部结构特征，同时高分数据在影像的可视性、易读性、经济性方面优势明显，使得林业调查工作人员能更好地判读信息，明显提高了森林面积调查的精度，因此应用高分数据开展森林资源调查是大势所趋。

2   中低分辨率遥感数据在森林资源调查中的应用

森林资源调查具有面积广、周期长、工作量大、成分复杂、技术标准不统一等特点，导致森林资源数据的获取和更新能力大大落后于生产发展的需要，遥感技术自然成为实现这一目标的必然选择。中低分辨率系列卫星影像因其覆盖面积大、历史数据丰富和易获取等优点，在林业资源调查研究中得到广泛使用。常用于森林资源调查的低分辨率影像数据包括NOAA、AVHRR、MODIS、SPOT-VEGETATION等，中分辨率影像数据包括Landsat TM/ETM/OLI、SPOT1-5、ATSER。其中Landsat系列卫星得到了最为广泛的应用，其是由美国航空航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）共同管理。自20世纪70年代起，Landsat系列卫星就开始陆续发射，先后发射了Landsat-5、Landsat-7和Landsat-8等用于探测地球资源与环境的系列地球观测的卫星系统，该系列卫星主要应用于调查地球资源覆盖，同时辅助农业、林业、畜牧业和水利资源的合理使用，该卫星数据16 d为1个更新周期，是进行森林资源动态监测的理想资料。

3   激光雷达在在森林资源调查中的应用

在我国，激光雷达森林调查技术已有20余年的应用历史，激光雷达具有快速、准确穿透云层的能力，因此其光束能在云层中传播，可以观测许多地表特征和低空大气现象。同时，激光雷达是一项主动遥感技术，在林木高度与林分垂直结构信息获取方面具有高时效、高精度、覆盖面积广等特点。激光雷达获取三维坐标主要以激光光束为手段，达到测量树木高度和森林结构的目的。近年来，应用激光雷达技术定量获取林木测树因子的研究得到了快速发展。在森林资源调查中，激光雷达技术能够精确地获取树木和林冠下的地形地貌信息，分析森林树木的覆盖率和面积，了解其疏密程度以及不同树龄树木的情况，并推算其数量，以便于人们对森林和农业进行合理规划和利用，而利用传统的遥感技术很难做到。激光雷达森林调查可通过软件自动生成森林面积、巡护以及科研调查的地面情况、林相、生长量、路网、居民分布、水网、植被高度、平均胸径、树高、采伐规划等图表产品。同时，激光雷达应用于侦测地表上的情况已得到大规模应用，现在高分辨率的卫星也能做到这一点，所以它不是唯一选择，但要想精准地统计林内信息，只有激光雷达可以做到。因此，激光雷达是林业资源调查不可缺少的一个重要手段。

4   结语

综上所述，遥感技术的快速发展为开展森林资源调查工作提供了方便，其作为新的技术和方法应广泛地推广到林业调查工作中，基于遥感技术的自然资源勘查将逐渐代替传统的地形图人工调查的方式。因此，应该积极学习遥感技术，加强队伍业务能力，引进相关领域的高水平人才，对地方林业事业发展活力进行有效激发，为创造林场发展新机制作出巨大贡献。