中高分辨率遥感影像在林业中应用现状及存在问题分析

　　摘 要：遥感影像作为现代化成熟发展的产物，为林业相关状态监测提供了更多的机遇和可能。鉴于此，着重分析了中高分辨率遥感影像在林业中的应用情况，了解应用过程中存在的问题，并提出具体优化策略，旨在更好地提高中高分辨率遥感影像在林业中应用水平。

　　关键词：高分辨率;遥感影像;林业应用

　　遥感影像作为卫星技术成熟发展的产物，可以有效获取相应数据信息资源，特别是近年来，随着传感技术研究的不断推进，遥感影像的分辨率愈发提高。而中高分辨率的遥感影像作为目前十分成熟的一种信息获取手段，可以及时获取地面的相关信息与特点，并且提供更加实用与可靠的数据资源。其中高、低分辨率影像进行对比，能够有更加成熟且多元化的空间信息、地理物理纹路、几何结构等等，结构清晰且能够明显有效改善分类情况。目前，遥感技术在我国林业应用有所展现，围绕着森林资源调查和监测，虽然起步较晚，但是所取得的成果却十分理想[1]。

　　1 中高分辨率遥感影像

　　在林业中的应用现状高分辨率遥感是指对遥感数据的质量和数量要求很高的遥感技术。不仅使土地利用、城市规划、环境监测等方面有了更便利、更详细的数据来源，而且对于林业监测方面有着更为重要的意义。目前中高分辨率遥感影像，在林业中的应用会分为以下几个方面：

　　一是应用于森林火灾的监测。森林火灾被认为是一项极其危险的自然火灾类型, 也可能会对我们造成较大人员伤亡和对生命财产严重损失，甚至会对我国的自然资源和生态环境造成严重破坏。因此，采用先进的遥感技术对森林火灾进行监测，可以让我们在第一时间就能了解潜在的安全隐患，并将其风险扼杀于萌芽状态。当下，我国已经广泛运用基于 RS 数据的新一代森林火灾监控应用模式和先进的实验室监控技术,初步形成了新型的森林火灾监控体系。

　　二是对森林中各种病虫灾害的监控。当森林遭到病虫灾害侵扰时，会直接造成树木的叶子发黄或者变绿，影响人体的吸收。采用远距离的绿光和红外波段进行反射的概率也并不够理想，但是通过遥感图像进行监测，能够高效地获取病虫灾害发生前后波普值的变化情况，能够准确分析出病虫灾害的发生地点、灾情发展的情况与发生原因，为森林病虫灾害防控提供出可靠合理有效的资料[2]。

　　三是应用于林业生态工程中。在早年间，部分地区已将多种卫星遥感数据应用于林业生态工程中，对于不同的天然林资源保护工程的监测地区和农村退耕还林工程的监测地区都进行了不同时间和次数的动态监测，并且在“十一五”期间，利用先进的遥感技术开展了一些重点防护森林和其他防风沙污染治理项目的技术检查[3]。四是对荒漠化和沙化土地进行监测。将遥感技术其应用于飞机的荒漠化和沙土地质监测中，可以与传统的飞机遥感相片区分开来，有效地缓解了周期性成本费用昂贵等一系列问题。因此，对于沙尘暴的应急情况实施了动态监控，准确地得到当前我国的降水、气候、土壤的湿润度等。

　　2 中高分辨率遥感影像在林业中的应用存在的问题

　　2.1 增加了数据信息成本

　　增加数据信息成本，是中高分辨率遥感影像在林业应用中存在的问题之一[4]。目前遥感有效应用于我国的时间相对较晚，虽然所取得的成果十分理想，但是成本投入这一客观问题仍然无法忽视。特别是对于中高分辨率的遥感影像而言，更会加大信息处理的成本。

　　由于卫星影像数据的价格十分高昂，会增加数据信息使用的成本。因此，部分林业局出于成本的考虑，难以应用中高分辨率遥感影像技术。以内蒙古为例，在森林资源清查过程中，若是采用高分辨率的遥感影像作为参考时，仅数据设备方面购买成本就在千万元以上，再加上数据处理以及现场认证，所花费的成本更是难以估量。若是全国范围内进行森林资源的普查，其成本更高，引申到全国林业监测中，所涉及到的成本更是难以估量。

　　2.2 精确度有待提升精确度

　　有待提升是中高分辨率遥感影像在林业中的又一问题。目前，与西方发达国家相比，我国遥感影像技术仍然有着较大的改进和上升空间。

　　以遥感技术为例，该技术经常会使用 1∶10000 或是一种精度更高的航片，再经过一系列加工以后，会作为 DOM 形式，或是以 1∶50000 的图形加以参考。若是采用上述图进行参考时，其版本较早，也很难将所涉及到一系列精确数据有效地体现出来，甚至部分地理要素会在遥感影像下处于缺失状态。而图像与地图形匹配困难时，也很难第一时间找到地面控制点的坐标。因此，仍然需要采用 GPS 到现场进行地点检测[5]。而在一些交通便利的地区，采用这种图像矫正的方式可以得到更高的精度，若在一些相对偏远的山区，采用图像矫正进行地面控制点的精度确认会有较大的难度，再加上一些山区GPS 信号不够稳定，会严重影响坐标计算、测量的精度和有效度[6]。

　　2.3 图像处理效果有待改进

　　图像处理效果有待改进，是当前中高分辨率遥感影像在林业中应用的又一问题。

　　一是一些中高分辨率遥感影像所造成的图像阴影去除较为困难，在光学遥感影像中，由于地面目标和云层会对光线有遮挡，造成影像上产生阴影区域，其中就包括云层阴影和地面目标阴影两个部分。在较早期遥感影像中，在单幅影像中云的祛除方式是直接采用图像滤波法和直方图匹配法。但直至目前，关于中高分辨率遥感影像阴影祛除方面仍然没有取得十分理想的进展 [7]。

　　二是对于分类精度偏低，一些优势树种识别相对困难，这也是图像处理效果不够理想的又一体现[8]。具体来讲，要把图像技术分类可以模拟计算机以及人类的一系列识别功能，可以对地球表面或是所需要探测的环境进行精准的描述和观测，基于遥感图像上所涉及到的一系列信息属性也能够自动地进行判别，合规类可以第一时间有效识别到相关物体，并提取物体的具体信息应用到林业监测中。采用这种遥感技术却无法达到更为理想的效果，只能将树叶简单地分为固定几类，而受到光照影响，其分类的效果更是有待提高，对于一些相对特殊的类型很难及时分辨[9]。

　　3 中高分辨率遥感影像在林业中的应用对策

　　3.1 建立专用数据库

　　建立专用数据库是中高分辨率遥感在林业中的应用优化策略之一。上述分析得知，目前我国关于中高分辨率遥感影像，在林业监测过程中由于缺少专业的数据库，造成监测的效果不够理想，以及加大了数据信息处理成本。

　　针对这一情况，可以在测算森林资源的过程中利用遥感技术进行不断探索和实践。由于传统的林业遥感监测主要以相对高度较高的实体阴影探测器扫描为主，无法完全得到预计的影像，再加上建筑物阴影造成的原因与山体阴影形成的原因类似，很难对阴影进行祛除[10]。而通过建立数学模型，对林分的蓄积量进行估测时，会随着卫星图像分辨率进一步提高而呈现出更大的地形地貌，也能够客观反映出地面物体的细节特征。由于树是森林资源的主体，因此，在对森林资源进行监测的过程中，也是对于树种的组合情况进行动态监测变化。

　　3.2 改进影像技术精度

　　改进影像技术精度，是中高分辨率遥感影像在林业中的又一应用优化策略。随着科技进步和时代发展，遥感技术影像在我国应用中也取得了一定理想的效果，目前对于建立窄光谱段和第五之间处于对应的关系，而现实中对于地物的直接鉴别仍然会受到外界的干扰和影响而造成其精确度不够，但是通过多维光谱空间信息的监测，可以有效找到与地面物种定量识别的契机。而对于精度的改进，也需要结合不同的方法，在运用过程中，若是仅使用一种影像特征技术时，会严重影响其结果的精确度，再加上受到各种不同高度轨道结合和大小形象的协同，使得不同分辨率相弥补组成的全球对地观测系统仍然有着需要改进的精度。而采用多种技术相结合的方法，能够第一时间快速了解多种空间的分辨率和时间分辨率，也能够为林业遥感工作的创新提供更多可能。

　　3.3 提升图像处理水平提升

　　图像处理水平是中高分辨率遥感影像在林业应用中的优化策略。通过上述分析，由于遥感影像对于图像处理的力度不足，会造成一些林业监测的效果不够清晰，很难达到预计的范围内，针对这一问题，需要更加注重高光谱遥感技术的发展和创新。由于高光谱最重要的特点之一就是将高光谱遥感技术和传统的光谱检测技术相互结合，通过光谱对元素颜色的覆盖，其中的图像数据也会很好地反映出当时地面物体大小和形状上的缺陷等一系列外部特点，这些都会直接使得高光谱遥感技术在一定程度上提升了树种的辨认率，并在精度上也有着较为独特的优势。

　　与此同时，可以结合 GPS、GIS 技术来进行数据可视化，加速我国数字理念方面的建设，也能够提高其图像处理的效果和水平。由于这个数字也被认为是在推广了数字地球这个概念之后提出的一种新型现代化的林业监控和管理技术，具备强大的数据获得能力。重视了林业的遥感与传统林业，GPS 和 GIS 之间的有机融合，会逐渐建立起一种以林业遥感信息为主要技术基础。计算机将其作为一种手段和林业地理信息系统的一个综合立体、多层次的体系，在复制 TM 三维林分显示技术中，可以在各种林分信息的共同支撑下，以不同的视角来观测模拟森林资源和林业中的相关变化。

　　4 结语

　　总而言之，在遥感技术的成熟发展趋势下，应用到林业监测中会提升林业监测的有效性和精确性，但是一些中高分辨率遥感影像应用中存在的不足仍然亟待改进，在今后对于图像处理数据库建立以及影像技术精度等方面也需要投入更多的力度，才能够更好地提高在林业中的应用效果。

　　参考文献:

　　[1]张芳,乌兰娜,康海峰.中高分辨率遥感影像在林业中的应用现状及其存在的问题[J].内蒙古林业调查设计,2015,38(003):132-134.

　　[2]李洪川.多核支持向量机在高分辨率遥感影像分类中的应用研究[D].重庆:重庆邮电大学,2018.

　　[3]余泽江,杨杰全,邓军.高分辨率遥感影像在土地利用现状调查中的应用[J].中国科技信息,2008,(21):39-40.

　　[4]孙华,林辉,莫登奎,等.高分辨率遥感影像在林业应用中存在的问题与思考[J].湖南工业大学学报:社会科学版,2005,(003):12-14.

　　[5]陈冀岱,牛树奎.多时相高分辨率遥感影像的森林可燃物分类和变化分析[J].北京林业大学学报,2018,(03):132-134.

　　[6]张连华,李春干,黄成全,等.高分辨率遥感影像森林训练样本自动提取及其在变化检测中的应用[C]// 第三届中国林业学术大会,2013.

　　[7]臧淑英,王佳,熊妮娜,等.应用高分辨率遥感影像与 GIS 技术建立林场级森林资源管理信息系统[J].北京林业大学学报(S1):46-50.

　　[8]张芳,李鑫,陈佳楠,等.卫星遥感影像目视解译在森林资源调查中的应用分析[J].内蒙古林业调查设计,2009,(4):72-73.

　　作者：徐乐乐 1，张加龙 1*，赵 磊