北斗卫星导航系统和高分一号在天保工程森林管护中的应用研究

发布时间：2020-11-10 14:26

　　 天然林是陆地生态系统结构最复杂、生物量最大、功能最完善的自然资源,是森林资源的主体,对抵御旱涝灾害、遏制土地沙化、保护物种多样性、维持生态平衡起着决定性作用。我国自1998启动重点国有林区天然林保护工程以来,经过近二十年的努力,工程区天然林资源得到切实保护,森林植被得到有效恢复。但是,当前我国的天然林资源依然遭受到比较严重的自然灾害和人为破坏。森林管护是天然林保护的主要手段,也是天保工程的主要任务。天保工程二期的森林管护面积约为1.13亿ha,人员约为31万人,资金投入每年近60亿,但管护范围、能力和监测评价手段相对有限。森林管护技术手段落后,主要靠人海战术、上山巡护,投入人力物力较大大、效率不高;监督管理手段粗放,工作量大,数据准确性、时效性、一致性较差;监测评价手段传统,主要通过抽取很小比例的面积进行现地检查,尚未建立一套针对县(局)级实施单位有效的森林管护成效评价方法。因此,通过研究应用卫星定位导航、卫星遥感信等技术手段,实现森林精细化管护,建立一套针对天保工程县(局)级实施单位的森林管护成效评价方法,提高森林管护水平、有效地监管森林管护工作、全面监测评价森林管护的实绩和成效,具有重要的意义。本研究开展的主要工作如下:(1)森林精细化管护技术研究以目前的森林管护模式、管护流程、管护手段、管护考核为研究对象,分析现有模式下管护流程、管护手段、管护考核中存在的问题,利用北斗卫星导航系统和高分一号的特点,将卫星导航定位、遥感等技术深入应用到管护业务中,优化再造管护流程,强化管护手段,细化管护考核,从而提高森林管护工作质量。基于高分一号数据,提取乌奴耳林业局的森林道路信息并构建林区路网模型,结合关键点、责任区区划实现管护线路规划;基于建立好的路网模型,采用最短路径Dijkstra算法,实现森林管护导航;基于北斗卫星导航系统的定位和短报文功能,实现管护人员和问题区域的精确定位和准确测量,实现管护人员与管理人员之间实时信息交互,实现责任区内乱砍滥伐、盗伐等问题的及时上报。(2)森林管护成效评价方法研究根据天保工程“加强对林地和森林变化的监测评价”的要求,以乌奴耳林业局地表覆盖类型、植被覆盖度、森林地上生物量为研究对象,建立森林管护成效评价方法。天保工程二期阶段利用高分一号数据,天保工程一期阶段利用TM数据作为补充,提取两期乌奴耳林业局地表覆盖类型、植被覆盖度、森林地上生物量等信息,同时结合工程作业设计情况,通过分析这些信息的两期变化以及变化驱动因素,评价乌奴耳林业局森林管护成效。针对研究区采用分类后比较法能够监测地表覆盖类型变化,经验证检测精度能够达到80%以上。针对研究区采用NDVI结合像元二分模型监测植被覆盖度变化,经野外实测数据验证精度可达到83%。针对研究区采用KNN-FIFS方法监测森林地上生物量变化,能进行像元级、林分、小班的森林参数估测,为区域森林参数估测提供了一种有效的业务化方法。(3)森林管护系统的设计与实现研究基于森林精细化管护和森林管护成效评价方法的研究对象和结果,设计实现森林管护系统。森林管护系统分为森林管护桌面系统、森林巡护App和森林管护平台三部分。森林管护桌面系统主要实现管护责任区区划和管护路线规划;森林管护App实现巡护导航定位,并将位置数据和管护事件数据实时上报;森林管护平台对各类数据进行汇总、统计分析和地图展示。本研究利用北斗卫星导航系统和高分一号,基于林区道路网络模型、管护路线规划、管护导航等研究,实现森林精细化管护,基于地表覆盖类型、植被覆盖度、森林地上生物量等指标的变化研究,建立一套有效的森林管护评价方法,为天然林保护工程的实施提供决策依据和参考。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S757
【部分图文】：

对预处理后的两期影像进行分类处理，根据研究区情况确定分类系统，直接利谱信息选取训练样本，采用最大似然法对影像进行分类，利用混淆矩阵验证和精度。分别对两幅图像的属性进行重编码、匹配后得出变化监测结果。（8）植被覆盖度变化监测研究两期遥感影像经过预处理后，基于像元二分模型，计算研究区的 NDVI，进行植的反演，将两期植被覆盖度的估算结果求差得到植被覆盖度变化。（9）森林地上生物量变化监测研究采用多元线性逐步回归方法和 KNN-FIFS 方法进行森林地上生物量的定量估测究。5.3 技术路线根据研究内容和所拟定的研究方法，本研究的总体技术路线如图 1-1 所示：

图 2-1 乌奴耳林业局位置示意图Fig.2-1 Location map of Wunuer forestry burea感数据。因为天保工程一期阶段没有 5 TM 多光谱数据，接收时间为 2003 年 2 景高分一号 WFV-1 相机多光谱数6m。数据

图 2-2 乌奴耳林业局遥感影像处理流程Fig.2-2 Process of remote sensing image processing of Wunuer forestry bure过辐射定标将影像的 DN 值转换成大气上界辐照亮度；使用 气校正来减少或者消除大气的影像，将大气上界辐照亮度转像的几何畸变而进行投影变换和不同波段图像的套合等校正，RPC 校正模型选用 Quickbird RPC 几何模型。以 Landsat 7像，对正射校正后的高分一号影像进行配准。为便于进行后将配准后的高分一号影像的像元大小重采样到与 Landsat5 T小结介绍研究区内蒙古呼伦贝尔市乌奴耳林业局的概况、研究区
【参考文献】

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本文编号：2878037