遥感技术在林业监测中的应用

明鸣 邹建成

(江西省吉安市森林资源监测中心，江西 吉安 343000)

遥感技术具体是指通过人造卫星、飞机或者其它飞行器实现对地物目标的电磁辐射信息的收集，以此来判断环境以及资源情况。该项技术支持周期性观测操作，能够在短时间内快速实现大范围地面信息的获取，以此保证有关环境信息资源的全面性。随着各项技术的逐渐完善，遥感技术在林业监测领域也得到了良好应用，主要运用卫星或飞机的方式实现对林业资源的实时监测，推动数字林业的发展建设，对于林业决策具有支撑作用。

1 林业遥感数据源分析

1.1 高空间分辨率

在林业监测中所运用的遥感技术主要以光学遥感数据为主，其中最为常见的包括TM和SPOT。就TM数据而言，无论是在空间分辨率或是光谱分辨率方面都十分优异，能够实现对大量信息的收集、获取，并且投入成本并不高，也是当前林业遥感技术最为重要的信息源，而不足之处在于30m空间分辨率和应用精度并不高，涉及到一些宏观的森林资源监测时，一般选择NOAA数据，性价比更高，并且所涉及到的信息总量相对较少，能够保证信息来源的可靠性。林业遥感水平的主要影响因素在于高分辨率卫星数据，目前常用的森林资源监测方式主要以IKONOS的卫星图像为主。

1.2 高光谱遥感数据

运用高光谱遥感技术主要针对一些细微光谱差异的物质进行探测，在林业监测领域则主要针对各类植物的类别进行识别和分类。该项技术的优势在于拥有十分丰富的光谱信息，无论是森林分类或者森林资源变化的信息提取等方面都具有较高精准度，因此，通常应用于森林资源管理中，能够保障该项工作的科学性。除此之外，采用混合光谱分解的方式能够针对森林郁闭度进行全面反应，有关森林的结构以及环境等方面的信息获取也更加全面。

1.3 雷达遥感数据

当森林上方出现云层覆盖或者是因天气原因而无法对森林的可见光进行有效捕捉，在上述状况下，无法保证关于林业信息的准确获取，而借助遥感技术则可以解决上述问题，主要凭借合成孔径雷达技术(SAR)实现，即使存在云层遮盖，该项技术也可以针对地表结构信息进行准确获取，实现对于林业遥感数据源的填补。并且该项技术还能够实现针对不同类型森林生物物理参数的获取，这些数据能够应用于关于森林类型和森林密度的识别。尤其是在热带雨林环境下，为达到有效砍伐监测效果，也会依靠雷达技术实现对信息的获取。

2 遥感技术在林业监测中的应用现状

2.1 森林资源遥感调查

森林资源遥感调查主要目的是针对森林的类型进行判断，调查形式以野外调查和卫星图像对照为主。将所获取到的数据用于模型的建立实现对森林资源总量和森林面积的估计。在实践中通常会使用多时相遥感影像针对森林的覆盖率进行准确监测。早在20世纪50年代左右，我国就已经完成了森林调查技术体系的建立，但是在调查形式上主要以航空照片和地形图为主，通过手绘的方式实现林相图区划，可以发现，这种传统的方式耗时时间较长，并且存在较多的误差因素，这也激发了关于遥感技术应用的需求。我国于2003年正式将高空间分辨率卫星影像应用于林业资源调查技术体系中，实现了林业资源调查数字化的建设。早期发展过程中更是在多个地区建立试点工作，形成当前有关林业资源调查数字化的基础。其中值得一提的是有关高光谱遥感数据的应用，通过预处理星载高光谱遥感数据的方式，结合统计模型共同使用完成有关森林郁闭度以及叶面积指数的预测，并且所得结果较为精确，实现了对于传统森林资源调查模式的替代，无论是在效率或者是准确度方面都得到了显著的提升。

2.2 森林火灾遥感监测

森林火灾会造成严重破坏，引发森林资源的重大损失，对生态环境的危害也十分明显。因此，针对森林火灾进行遥感监测十分必要，其主要目的是针对森林火灾进行及时预报，便于在最快时间内对森林火灾进行反应，降低其破坏程度。因此针对森林火灾的监测一直以来都备受关注。早在20世纪50年代左右，我国林业部就已经开始将航空遥感技术应用于森林火灾监控工作中，而随着技术的不断发展，到了20世纪80年代左右，各种类型的卫星数据也在森林火灾监测中得到了有效运用，为森林火灾监测的工作提供了有效支撑。随着遥感技术的进一步发展和完善，该项技术在森林防火应用方面取得的成果较多。如，将MODIS数据应用于森林火灾预警监测，借助卫星实现对森林火灾数据的快速获取，在此基础上，衍生出森林火灾信息提取技术系统，能够保障对于森林火灾的全天候监测和预防，并且在该方面也逐渐形成一套趋于完善的应用体系。除此之外，卫星技术也开始逐渐在森林火灾监测中展露头脚。

2.3 森林病虫灾害遥感监测

以人眼的方式是无法获取植物在遭受病虫害后红外波段波谱值的变化情况的。通常情况下，植物在遭受病虫害侵扰时，其红外波段的波谱值会发生较大波动。为了实现对于森林病虫灾害的有效监测，可以通过遥感数据的方式，针对波谱值的变化情况进行准确获取，从而快速寻找病虫害的源头，还能够完成关于病虫害情况的准确分析，有利于森林病虫害防治工作的开展。航天遥感技术快速发展，有关森林病虫害的监测工作也得到航天遥感技术的大力支持。研究人员发现，在遭受病虫害的情况下，植物的叶绿素以及水分含量会快速下降，同时，叶黄素以及叶红素含量会快速上升，而最终结果是植物的反射率出现较大程度波动，这一变化情况为通过遥感技术实现对植物病虫害进行监测提供可能性，并以此为基础，研发出一套能够针对病虫害信息进行提取的基础体系。并且该领域的技术研发速度十分迅速，完成了有关森林病虫害遥感监测预警技术的研发，并将卫星遥感技术应用于病虫害的信息提取中，其中也涉及到航空路线以及航空，电子勾绘等各种类型的遥感技术。使得有关森林病虫灾害遥感监测水平得到大幅度增长，便于有关部门开展森林病虫灾害的各项工作，如预报监测、灾害评估以及决策等。

2.4 林业生态工程遥感监测评价

通过搭建统一技术平台的方式，运用遥感技术实现系统信息的基层处理，主要应用于林业生态工程的理论支持以及技术支持。20世纪70年代左右，我国西北地区出现较为严重的水土流失问题，为了对该问题进行有效解决，政府决定建立大型防护林，并在此基础上，着手进行遥感综合应用项目的调查研究，凭借遥感技术的方式，针对防护林的森林类型，面积以及各类参数进行获取，将这些数据用于动态生态监测系统的决策，实时了解防护林所具有的防护能力，指导后续森林综合治理工作的开展。

3 遥感技术在林业监测中的应用要点

3.1 科学应用遥感技术

关于遥感技术的应用，为了保证技术效果的发挥，有必要关注技术应用的科学性。尤其是在林业监测中，关于遥感技术的应用，核心点在于有关林业遥感资料成图工作的质量水准。如，在针对林业资源面积以及类型进行判断的过程中，都会使用到遥感技术实现制图以及调绘；有关木材蓄积量的评估过程中会涉及到实地调查，保证估量试验工作的准确性，才能够得到更加准确和详细的蓄积量。除此之外，有关林分调查因子估计的科学性也需要进行保障，这其中涉及到遥感技术和传统监测技术之间的相互融合，充分发挥二者的优势，实现资源整合才能够保证应用的科学性。

3.2 实现林业信息共享

越来越多的国家开始运用遥感技术实现对人力资源信息进行调查和获取，但是在具体应用形式上会表现出一定差异，其中也涉及到不同的标准应用，意味着不同形式的资料表现出的可比性并不强，想要达到信息共享难度较大，因此有必要建立国家级的森林资源监测体系，以实现不同地区林业资源信息的共享。如，在林业资源分类以及监测机制方面，可以吸取发达国家的经验，采用统一的标准和形式，为林业资源信息共享提供支撑。

3.3 加强林业遥感信息融合

随着科学技术水平的进一步发展，遥感技术应用于林业领域方面的技术突破重点集中在林业遥感信息源的多形式应用方面。因此，有必要注重对于信息来源多样性的发展，借助林业遥感信息融合的方式，实现多样化的信息加工功能。并且在信息源多样性增强的同时，为信息源的全面融合提供了可能性，能够更好发挥不同信息源的优势。实现功能叠加。目前主要以林业遥感信息和地理信息系统以及全球卫星定位系统进行融合的方式开展林业监测工作，这是当前进行信息融合以及优化的重要方向。

3.4 保证林业遥感数据的精确度与可靠性

目前有关航天遥感数据在林业监测中的应用问题在于卫星传感器的空间分辨率有所不足，导致在实际监测过程中涉及到一些特殊要求，如针对树种进行区分时无法保证信息源的充足等。虽然随着技术的发展，当前所提供的信息也能够在一定程度上针对树种组进行区分，但是其中夹杂着较多的混杂像元，无法满足分类的精准度要求。随着高光谱技术的进一步发展，能够针对上述问题进行解决，实现对于树种的区分以及森林结构的表达。这是因为该项技术能够通过细分光谱波段的方式实现关于窄光谱段和地物的联系，如此就可以针对树种进行鉴别。目前关于该项技术的应用面临着一定干扰问题，但是可以肯定的是，通过多维光谱空间信息分析的方式将是有关林业树种区分的重要依靠。

4 展望

我国的林业遥感技术已经经历了20a以上的发展，这其中伴随着大量的研究以及试验，无论是监测形式或是技术经验方面都十分丰富，并且拥有一大批具有专业素养的科研工作者以及监测人员。但是在当前环境下，林业监测工作面临着更多挑战，无论是社会的发展，还是人们日常生活的演变，都对林业监测工作提出了更多要求。不可否认的是，现阶段的林业遥感技术无法完全满足各项要求，因此，在今后的发展过程中，需要持续加强有关林业遥感技术的研发以及应用，以建立天空地一体化的林业遥感应用体系为核心发展目标。

4.1 建设林业遥感应用综合服务平台

通过建立林业遥感应用综合服务平台的方式将中高分辨率的卫星融入到林业监测工作中。当前主要通过低分辨率的遥感卫星实现对森林火灾的监测，而中高分辨率的卫星则排除在外。除此之外，现阶段的遥感技术应用于林业监测工作中虽然取得了一定成果，但是仍有着较大上升空间，这自然离不开林业遥感应用综合服务平台的支撑。通过该平台的支撑，能够实现林业遥感技术应用的集成，这为遥感数据的共享提供可能性，完成有关林业行业遥感数据共享服务机制的建立。该平台应具有能够支撑海量遥感数据存储、查询功能，具有基于网格的遥感数据应用处理和产品加工功能，以及对数据和产品的多层级分发与共享等强大功能。该平台的建设将大力促进森林资源调查、森林火灾、森林病虫灾害及林业生态建设工程的监测等林业遥感应用业务化运行系统的建立。

4.2 加快遥感与GIS、GPS的结合

遥感技术具有强大的数据获取能力，却在处理和分析这些数据时存在缺陷，地理信息系统(Geographic Information System，GIS)具有较为完善的空间数据综合分析处理平台，有效地解决了这一难题。概括起来，GIS在林业领域的应用研究内容主要有森林资源信息管理、森林经营优化决策、森林分类经营区划、森林抽样设计、林业专题制图、林业采伐设计、营造林规划设计、森林资源管理网络等，极大地丰富了遥感数据的分析处理方法。同时全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)能够迅速准确地定位与导航，可以确定林业边界、地块、形状、海拔高度等，对实现“数字林业”具有重要意义。因此，要加强遥感与GIS和GPS的结合，逐步形成以林业遥感为基础，以GPS为辅助手段，以GIS为综合处理方法的全方位林业服务体系，最终实现林业资源调查、规划、经营管理的数字化。

4.3 重视林业遥感教育和培训工作

为了持续推进遥感技术在林业监测中的应用，有必要以林业遥感教学为主题建立相应的教育和培训机制。这是因为遥感技术作为一种高新技术，发展十分迅速，因此必须注重对于相关林业监测人员关于遥感技术的应用能力的提升，通过建立良好的教育和培训机制，持续不断地为林业遥感工作提供人才供应。在高校开设林业遥感课程，并且培养不同层次高新人才，以此提高林业遥感队伍的专业水平；强调林业研究机构在推动林业遥感发展方面的重要作用，快速推动科研成果应用于实践。

5 结语

综上所述，在如今的林业监测工作中，遥感技术得到了十分广泛的应用。要想更好地发挥遥感技术的作用，就必须严格按照其应用的要点来控制每一个细节，这样才能有效增强监测效果，推动我国林业事业向前发展。