遥感影像在二类调查中应用的前景与限制因素

李春光,杨军元,刘书胜,李晓光,于红伟,崔著信

(1.吉林省林业调查规划院,吉林 长春 130022;2.吉林省安图县林业局,吉林 安图 133600)

1 引言

二类调查是以国有林业局(场)、自然保护区、森林公园等森林经营单位或县级行政区域为调查单位,以满足森林经营方案、总体设计、林业区划与规划设计需要而进行的森林资源调查[1～8]。其主要任务是查清森林、林地和林木资源的种类、数量、分布及动态变化,客观反映调查区域自然、社会经济条件,综合分析与评价森林资源与经营管理现状,提出对森林资源培育、保护与利用意见。二类调查成果是建立或更新森林资源档案,制定森林采伐限额,进行林业工程规划设计和森林资源管理的基础,也是制定区域国民经济发展规划和林业发展规划,实行森林生态效益补偿和森林资源资产化管理,指导和规范森林科学经营的重要依据[2～9]。

二类调查外业工作环境艰苦、时间紧、任务重,技术质量要求高。森林经营区划是否标准,卫星影像图的判读正确与否关系到整个二类调查工作能否保质保量按期完成。只有正确掌握遥感影像图的判读技术,并按《森林资源规划设计调查技术操作细则》的区划要求认真区划,才能顺利完成二类调查工作。为了提高森林经营区划的精度和速度,在开展二类调查工作时,必须仔细分析和掌握遥感影像图的图像特征及成像特征[1,3,4],现在所能够获得的遥感影像,均是具有较高分辨率,并且具有多波段影像信息,可以大大提高我们进行野外调绘的效率。

2 二类调查的现状

目前吉林省森林资源规划设计调查采用3S+PDA相结合的方式进行野外调绘工作,即将遥感(RS)影像、数字高程模型(DEM)、移动GIS、GPS集成到掌上电脑中。利用RS影像和DEM进行野外小班界线、林分、储量等信息的核实、判读,并在移动GIS中进行数据的录入及小班界线的编辑与修改;GPS可以实时的将工作人员的位置信息显示在RS影像和移动GIS中。大大提高了工作人员的工作效率,减小了劳动强度,又不会因为地形图的误判而走错道路。但是,目前在林业调查中所应用的遥感影像,只是进行了较为简单的辐射校正和几何校正,而没有更进一步的对遥感影像进行处理,如图像增强、空间滤波、卷积等。遥感影像在二类调查中应用的限制因素包括以下两点。

(1)正射校正过程中采集控制点。现在各个调查单位都具有高分辨率的遥感影像和DEM数据,但是,在校正的过程中如何提高控制点的精度仍是一个影响正射校正精度的问题。目前,已经具有了高精度的实时动态差分GPS设备,理论上获取高精度的坐标数据已经不是问题,但是,由于我们工作区域的特征(林内)和差分GPS的使用特点(要求上空不能有遮挡)使我们还不能在调绘地区广泛的应用差分GPS。因此如何获取高精度的地面控制点是影响到遥感影像在二类调查中的因素之一。

(2)遥感影像中地物识别。在遥感影像地物识别过程中,存在“同物异谱,异物同谱”现像,因此,如何高效进行地物识别也是一个重要的课题。另外,由于工作的区域面积较大,不同区域的地物特征及光谱特征都有一定的差别,所以如何对每一个区域的地物信息进行准确的提取,也是我们所面临的一个重要课题。

3 遥感影像的优点

3.1 记录地面真实景观

遥感影像能够完整的记录所覆盖区域内各要素的反射光谱信息,并生成可见影像,其影像特征包括地物的形状,大小,色调,阴影,纹理,质感和位置布局等多方面的特征及规律。

3.2 遥感影像的高分辨率特征

目前用于商业用途的遥感卫星数据已经达到了较高的空间分辨率。如Spot5遥感卫星影像的空间分辨率达2.5m,快鸟(Quick Bird)遥感卫星空间分辨率为0.61m,World View遥感卫星的空间分辨率为0.5m。同时也具有较高的时间分辨率,现在在轨运行的卫星一般的回访周期为7～10d,我国的风云气象卫星平均2h左右就可获得一张卫星云图。

3.3 遥感影像的多光谱特征

目前的遥感卫星多都具有多个多光谱波段和一个全色波段。多光谱波段可以记录肉眼所不能识别的地物光谱信息,利用多光谱信息可以将具有特殊光谱特征的地物很精确有效的划分出来。不同波段的影像叠加可以提高我们对地物的分辨能力,将多光谱影像与全色波段影像进行融合,获得的影像即具有高分辨率又具有多光谱特征,对地物信息的提取有很大的帮助。

4 遥感影像在二类调查中应用前景

目前在林业二类调查中应用的遥感影像只是进行了相对比较简单的辐射较正和几何校正,多数影像都没有进行正射校正和影像分类。这样在实际调绘的工作过程中就会给调绘工作带来一定的困难,降低调绘的精度。

4.1 对遥感影像进行正射校正处理

遥感影像能够完整的记录所覆盖区域内各要素的反射光谱信息,并生成可见影像,便于的获取宏观区域的地物信息。然而,由于地形起伏和遥感设备成像原理的不同,我们所获得的影像存在一定程度的地理位置偏移的现象。采用正射校正的方法对遥感影像进行校正可以很大程度的纠正这种偏移。可以提高调绘工作的准确度,减轻工作强度。因为在各个林业调绘单位都有所调绘地区的DEM,所以对所调查地区的遥感影像是可行的。

4.2 对遥感影像进行地物分类处理

传统方式的野外调绘工作都是依照遥感影像上的一些颜色、形状、大小、色调、阴影、纹理等特征对物进行识别,要求工作人员有熟练的经验才能够提高分类的精确度,花费的时间也较长;另外,由于遥感影像中存在“同物异谱和异物同谱”现象,对工作人员划分小班也是十分不利的,很容易落掉重要的地物信息。

目前获得的遥感影像都具有高分辨率,多光谱特征。如果只对影像进行辐射校正和几何校正,很显然不能将手中的遥感影像充分的利用。利用遥感影像处理软件对影像进行图像增强,不同波段叠加,影像融合,监督分类和非监督分类等处理。然后,与原有的数字林相图相对比,对小班进行内业的划分。对地物信息可以容易确认部分直接勾绘出小班边界线,对不能确定的区域进行标注,进行野外实地调查,现地区划小班。这样可以大大减轻外业工作量,而且能够提高外业工作的准确程度。

5 结语

如果能够充分地利用遥感影像的高分辨率、多光谱的特征来对影像进行处理分析,可以很大程度的提高二类调查的野外工作部分的效率与精度。虽然,遥感影像在二类调查中的深入应用仍有一些问题,但是随着遥感影像获取技术及地物识别技术的发展,这些问题都将逐步的解决,二类调查工作将步入数字化的时代。

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