多源遥感数据在森林资源监测上的应用现状与发展趋势

文章对多源遥感在森林资源监测的应用现状及发展趋势进行阐述，相比传统森林资源监测投入大量人力开展外业调查，卫星遥感和无人机遥感在森林资源监测中具有明显优势。在基于多源遥感数据开展的森林资源监测研究中，笔者重点对比5种多源遥感在森林资源监测中的应用，包括森林病虫害监测、林分树高测定、森林冠层结构测定、树种组成及森林分类、森林生物量测定。认为资源卫星、微波遥感、成像光谱技术及三维遥感中的森林资源监测新技术、新方法，如深度学习智能分类、多源遥感融合技术将成为未来多源遥感森林资源监测新手段，应用差分GPS、三维遥感及高光谱结合数学计算机技术，可以提高不同层级的森林资源估测精度；无人机遥感的自动化、信息化将是无人机遥感应用于森林资源监测中的发展趋势；此外，长时间续航能力、搭载多类型传感器将进一步提高无人机遥感对森林资源的精准监测。     

无人机遥感监测作物病虫害研究进展

病虫对作物生产构成了巨大的威胁,可直接或间接导致作物减产甚至绝收。快速、高效地掌握病虫的发生动态并及时防控,对作物增产保收具有重要意义。无人机遥感是现阶段监测作物病虫害的一项重要技术,具有实时、快速、高效、客观、大面积、无损监测等优点,将推动农业生产向优质、高效、安全、信息化以及智慧化方向发展。本文从无人机遥感监测作物病虫害概况、数据源种类、数据获取方法、数据处理流程及方法等方面进行归纳分析;指出无人机遥感监测作物病虫害中存在的病虫害特征选择、病虫害分类识别、传感器优化以及数据处理等主要问题,针对存在的问题提出了深化病虫害特征选择算法、建立专属病虫害光谱数据库、开发专一的病虫害监测传感器以及研发病虫害数据处理平台等发展策略,以期为无人机遥感监测作物病虫害的相关研究提供参考。     

不同遥感传感器监测森林虫害研究进展与展望

森林约占陆地面积的1/4,是全球生态系统重要组成部分。近年来害虫侵袭致使林木大量死亡,森林生态安全遭到破坏,亟需探寻一种简洁、高效的森林虫害监测方法。通过分析与总结国内外学者的研究,并查询相关书籍资料,对比多光谱、高光谱和微波等遥感传感器在森林虫害监测中的应用,对其优劣势进行分析。研究发现多光谱遥感空间分辨率高,但光谱分辨率较差,难以感知林木内部细微变化;高光谱遥感光谱分辨率高,可以感知林木内部细微变化,但其空间分辨率较低,且数据量大不易计算;微波遥感具有很强的穿透性,可进行全天候、全天时监测且不易受天气影响,但其空间分辨率低,难以获取林木光谱信息。未来应提高害虫区分能力、早期监测能力以及通过多源数据构建星空地协同的森林虫害遥感监测系统等发展趋势。为森林虫害遥感监测研究提供一种新思路。     

关于无人机在森林防火监测方面的应用

目前,我国开始尝试在森林防火监测中应用无人机的技术,但是该项技术仍处在起步阶段,发展不够完善。使用无人机系统能够在第一时间了解到森林中火灾的发生情况,通过无人机自动化的功能,将现场的真实情况显示到计算机的屏幕上,相关的工作人员就可以利用计算机确定是否出现火灾,并找到火灾的准确位置。基于此,分析了无人机在森林防火监测中的具体运用,希望能够为森林防火工作的有序开展提供可行性的意见和建议。     

无人机遥感在作物监测中的应用研究进展

无人机作为新型遥感平台,近年来发展迅速,应用领域不断拓展。无人机遥感技术被广泛用于作物监测,在农田作物长势监测、农作物营养诊断和产量估测等方面有所突破。本文从无人机遥感技术的特点、无人机平台的选择和传感器类型、在作物监测上的主要应用3个方面做了较为详细的综述,对无人机发展的难点进行了讨论,并对无人机遥感技术在作物监测上应用进行了展望。     

无人机影像拼接软件在农业中应用的比较研究

无人机遥感为精准农业管理提供了新的工具。实现无人机影像高精度自动拼接是开展无人机遥感应用的基础。目前,已有不同无人机影像拼接软件在几何精度斱面性能比较的研究,但关于光谱精度斱面还未有相关研究,而其对定量遥感反演非常重要。本研究比较了目前最受欢迎的两款无人机拼接软件Pix4D和Photoscan在农业应用时,拼接影像过程对原始影像光谱信息的影响,以为用户推荐最优软件。为此,基于冬小麦氮肥梯度试验,本研究在小麦生长季利用无人机搭载多光谱传感器获取相关影像,幵将其分别基于Pix4D软件, Photoscan软件拼接处理。同时,基于传感器厂商提供的单张影像处理技术,将每次传感器拍摄数据处理成未拼接的单张多光谱影像。基于以上数据,在施肥处理小区随机布设样点,分别提取3种类型影像上的样点光谱信息,比较它们光谱反射率及其对比度的差异。结果表明,尽管Pix4D拼接影像和Photoscan拼接影像各波段光谱反射率都与单张影像的反射率有显著相关性,但与Pix4D拼接影像相比, Photoscan拼接影像的光谱反射率和变异系数与原始单张影像之间更为接近。Photoscan能保留更多的原始光谱信息。结合已有关于两款软件在几何精度和价格斱面的比较研究,本研究推荐Photoscan为农业应用时的最优性价比软件。     

卫星遥感在森林病虫害监测上的研究进展

总结了近20年来卫星遥感技术在森林病虫害监测领域的研究进展,并概括了遥感监测模型的主要应用形式,指出了目前卫星遥感监测森林病虫害工作的局限性,展望了其应用前景。目的在于为卫星遥感监测森林病虫害工作提供一种有益的启示。     

无人机技术在洮河林区森林资源管护中的作用

近年来,我国森林面积不断减少,而森林资源是生态系统的重要组成部分,同时也是人类赖以生存的物质基础。当前森林资源不断遭到破坏,严重缺乏有效的管理与保护机制。以洮河林区为例,论述了无人机技术在森林资源管护中的作用。     

基于遥感数据的森林水源涵养估测研究

森林水源涵养是森林生态功能的重要指标,测定森林的水源涵养量能很直观地了解森林资源的生态价值,能够为确定森林资源保护措施与经营策略提供有力的数据支持。以吉林省柳河县为研究区,以Landsat-5 TM遥感影像为基础数据,提取相关因子,根据样地实测数据建立森林水源涵养遥感估测模型,经过精度检验,模型的预测精度达到79.24%。利用模型进行了柳河县森林水源涵养量反演,得出柳河县森林水源涵养量为4.62×10⁶ m³。形成柳河县森林水源涵养量分布图,并从空间上分析了森林水源涵养能力与空间要素的关系。     

遥感技术在烟草长势监测及估产中的应用进展

烟草长势信息是烟草生产管理的重要依据,全面了解遥感技术在烟草长势监测及估产中的应用进展,为利用遥感技术支撑科学化、精细化烟田管理提供科学参考。在对相关文献分析和归纳的基础上,从地面光谱、无人机遥感、卫星遥感3种尺度对目前遥感技术在烟草长势监测与估产方面的应用进行系统总结,并对进一步研究进行展望。（1）基于地面光谱对烟草的监测,主要是利用反射率光谱及其不同的变换形式、光谱指数和光谱位置变量估测其生理生化参量（氮、磷、钾、生物量、叶面积指数、叶绿素等）,为诊断烟草生长、健康状况、成熟度提供依据,进一步实现烟草长势监测、估产与品质评定。（2）利用无人机遥感技术能够在小尺度上对作物的面积进行提取、监测长势及估产,但受搭载相机分辨率、地形、自身稳定性等影响,不能监测烟草的细微变化。（3）参考LandSat、SPOT、MODIS、HJ-1等光学遥感数据以及SAR数据,利用遥感影像融合、分类等技术能够实现对大面积烟田病害、长势进行监测和产量估计。结合多源、多平台遥感数据,对烟草的参数进行定量研究,并利用同化技术对大尺度上烟草生长过程进行动态监测,来探索烟草的最佳采收期是未来研究的重点。     

基于无人机影像的林地单株立木自动化提取研究——以丹霞山湿地保护区为例

利用无人机技术可以快速获取林业自然保护区高分辨率遥感影像,无人机影像在林业资源调查与监测中具备传统卫星影像无可比拟的优势。本研究以丹霞山湿地自然保护区为研究对象,基于无人机遥感影像,提出了一种人工林地单株立木自动化提取方法。研究采用遥感影像多尺度分割算法,对研究区无人机遥感影像进行多尺度分割,然后通过构建林地特征信息模型,实现对案例区人工林地单株立木自动化提取。结果表明：该方法在丹霞山湿地保护区人工林地自动化提取中具有较高的可行性,Kappa系数达到了0.979,总体分类精度达到了98.40%,能够满足人工林地提取的需要。该方法省去了人工林地分类前的人工干预和先验知识输入,大幅度提高了无人机影像在林地资源调查应用中的工作效率,为精准林业调查提供了一种新方法。     

哈尔滨城市森林自然演替格局研究

为了加强城市植被生物多样性的保护与合理利用,完善城市植被生态学研究的理论体系,对哈尔滨城市森林自然演替格局进行研究。采用植被社会学调查与每木调查相结合的方法,对哈尔滨11种城市森林类型进行天然更新格局研究。结果表明,林下木本植物的种类和数量组成有所差异,不同城市森林类型在维持木本植物多样性方面存在较大差异。根据胸径级频率分布的形状,将各树种的种群结构归纳为3种类型：种群结构单峰型的为中东杨(Populus berolinensis)、黑皮油松(Pinus tabulaeformis var. mukdensis)、兴安落叶松(Larix gmelini)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica);L型代表种为山杨(Populus davidiana)、黄檗(Phellodendron amurense)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、榆树(Ulmus pumila);间歇型主要代表种为胡桃楸(Juglans mandshurica)、白桦(Betula platyphylla)、红皮云杉(Picea koraiensis)。研究结果表明,生境、种源、种子扩散方式为哈尔滨城市森林林下植被自然恢复的主要限制因素。     

Value-added products from forest biotechnology

The three major components of forest biotechnology addressed in this paper are asexual propagation, genomics and genetic engineering (GE). Forest biotechnology offers potential that cannot be realized from conventional breeding because of the long life of forest trees and because of the long time required to make genetic gains through tree improvement programs. Most of the biotechnology research in forest trees has concentrated on genetically variable traits that give a relative quick return on investment: growth, form, insect, disease and herbicide resistance, and wood properties. In the long run, other modified traits should have greater value than is obtained solely from timber management. At the tree or forest level, some of those traits will address carbon sequestration, bioenergy, bioremediation, biopulping and species restoration. At the gene level within a tree, the types of potential gains will include pharmaceuticals, resins, latexes, oils, flavonoids, and foodstuff, inclusive of increased fruit quantity and quality and the sugars and starches embedded in the cell walls. With the advent of nanotechnology, trees of the future will be dissected to form every wood product that is now commercially available and, in addition, a multitude of new products will appear.     

南洞庭湖湿地龙虎山次生林林分空间结构研究

为了优化洞庭湖湿地典型森林类型林分空间结构,充分发挥湿地森林涵养水源、保持水土和调节气候等多项功能,以南洞庭湖湿地龙虎山林场次生林群落为研究对象,依据现代森林生态和森林经理学原理,在现有林分空间结构分析方法的基础上,应用混交度、大小比数分析林分空间结构的树种隔离程度和林木大小分化程度,并提出应用角尺度和空间密度指数在分布角度和林木分布密度上分析林分空间分布格局的新方法,克服了传统研究中用角尺度不能确切反映树木个体之间距离的不足。结果表明：南洞庭湖龙虎山林场次生林林分1、2、3、4的混交度分别为0.29、0.43、0.46、0.16,属于弱度混交与中度混交的过渡类型,树种隔离程度不高,与多次人为干扰有关;平均大小比数分别为0.45、0.43、0.7、0.22,其先锋树种生长优势明显;平均角尺度分别为0.65、0.47、0.53、0.40,平均空间密度指数为0.65,其值分布在[0.485,0.806]的区间,总体分布格局呈均匀分布向随机分布演替的趋势,接近于近自然的随机分布状况。龙虎山林场次生林群落林分空间结构是洞庭湖湿地区域森林生态系统空间结构恢复和近自然经营研究的较理想的森林群落。     

基于RS与GIS技术的安徽省林火监测研究

森林火灾是当今世界发生面广、危害性大、时效性强、处置救助困难的自然灾害之一。安徽省森林资源丰富,由于自然或人为原因导致的火灾经常发生。本文基于RS和GIS技术对安徽省林火监测进行研究,设计和开发相应的安徽省林火监测系统进行分析、处理并结合基础地理信息数据确定火点及其周边环境信息,根据土地利用数据判定火点中心点所在的土地利用类型,利用GIS空间分析功能快速定位,通过互联网或其它通讯设施实时发布林火信息给相关部门,从而可以较少的人力、物力和可行的成本,实现安徽省林火的监测。集成的监测系统对安徽省2008和2009年监测到的火点信息建立数据库,根据土地利用数据判定火点中心点所在的土地利用类型,结合时间分析着火的原因。研究成果已为安徽省林火监测业务服务。     

西藏农业科技信息资源数字化平台建设与应用

【研究目的】针对西藏农业文献资源特色和信息资源的开发性保护需求,探寻适用的资源建设与利用技术方案。【方法】研发西藏农业科技信息资源数字化平台,进行西藏图书、期刊资源的数字化,建设青稞、牦牛等特色资源库。【结果】本文提出了由信息资源层、技术支撑层、整合服务层和用户层构成的平台总体技术框架,梳理了可用资源的类型、来源和内容建设方式,设计和开发实现了系统的功能,进行了应用部署并利用平台功能进行数据整理与装载,面向藏区用户提供信息服务。【结论】平台的建设和应用,将进一步发挥和扩增农业科技文献数据资源的效益,为西藏农业科技创新、农业生产发展奠定坚实基础。     

农作物种质资源及其数据库研究进展

农作物种质资源又称农作物遗传资源,是作物遗传改良的物质基础。简述了农作物种质资源的重要意义及其国内外研究现状,重点分析了农作物种质资源库管理系统和种质资源数据信息类型,并展望了其发展趋势。认为中国作物种质资源信息系统今后必将得到快速发展,将充分为农作物遗传育种工作提供一个可靠的信息资源平台。     

基于决策树方法的淡水沼泽湿地信息提取——以扎龙湿地为例

为了及时准确地获取湿地基础信息,对湿地进行动态监测和保护。以扎龙湿地为研究区,以区域湿地遥感信息提取为目标,采用TM影像数据、DEM数据、归一化植被指数、纹理信息等复合识别指标构建决策树模型,对研究区不同地类进行分类。然后与传统的最大监督分类法所得到的结果进行对比。结果表明,采用基于指数的决策树分类方法对扎龙湿地类型进行分类,较传统的最大似然监督分类精度提高了14.6%;总体Kappa系数提高了0.1751,分类精度较监督分类有明显的提高,证明基于多源数据决策树分类方法是内陆淡水沼泽湿地信息提取的有效手段。     

基于承包地确权成果的农作物种植结构调查

为快速、便捷获取农作物种植结构信息,选择山西省永济市开张镇作为研究区,基于农村土地承包经营权确权登记颁证成果数据,采用访谈调查法获取研究区农作物种植结构,并通过实地验证对其精度进行检验。结果表明：（1）开张镇农作物面积8926.86 hm²,包括果树、小麦、玉米等11种作物,农作物以果树和小麦为主,涉及39012个承包地块、9595个农户。（2）农作物广泛分布在各村庄周边,全镇东北部农作物以果树为主,西北部和东南部农作物以果树和小麦为主,南部农作物以小麦为主。（3）开张镇农作物种植结构准确率为92.06%,高粱、棉花、中药材的精度均为100%;果树、小麦、其他作物的精度均在90%以上;其余农作物的准确率在80%以上。（4）与实地调查、逐级统计、遥感等方法相比,基于农村土地承包经营权确权登记颁证成果,结合访谈调查来获取农作物种植结构信息,操作简单、成本低、精度高。研究成果可为研究区农作物种植结构调整和农业发展布局提供科学依据,研究方法有望成为未来获取农作物种植结构信息的重要方式。