遥感在森林资源监测中的应用

2015/11/19.北京遥感技术在森林资源监测中的应用主要内容我国林业遥感技术发展历程2多尺度遥感动态监测情况3遥感技术发展概述1森林资源遥感监测应用案例4遥感在资源监测中应用思考5一、遥感技术发展概述4一、遥感技术发展概述遥感(RemoteSensing，简称RS)是一种远距离的、非接触性的目标探测技术和方法。通过对目标进行探测，获取目标信息，然后对所获取的信息进行加工处理，从而实现对目标进行定位、定性或定量的描述。目标信息的获取主要是通过接收目标反射和辐射的电磁波得到。根据搭载传感器的平台不同，可分为地面遥感、航空遥感、航天遥感。5（一）国外遥感技术（卫星数据）的简要回顾1、美国LandSat卫星美国NASA的陆地卫星(Landsat)计划(1975年前称为地球资源技术卫星—ERTS)，从1972年7月23日以来，已发射8颗卫星参数LandSat1LandSat2LandSat3LandSat4LandSat5LandSat6LandSat7LndSat8覆盖周期18天18天18天16天16天16天16天16天扫幅宽度185km185×170km170km×180km波段数444778811机载传感器MSSMSSMSSMSS、TMMSS、TMETM+ETM+OLI、TIRS运行情况1972年7月23日发射,1978退役1975年1月22日发射，1982退役1978年3月5日发射,1983退役1982年7年16日发射,2001年6月15日退役1984年3月1日发射，2011年11月18日USGS已宣布停止获取数据）1993年10月5日发射,发射失败1999年4月15日发射,2005年出现故障，退役2013年2月11日发射,正常运行至今一、遥感技术发展概述6一、林业遥感技术发展历程OLI（陆地成像仪）LandSat8类型波长（微米）分辨率(米)主要作用Band1蓝色波段0.433–0.45330主要应用海岸带观测。比ETM增加波段Band2蓝绿波段0.450–0.51530用于水体穿透,分辨土壤植被。Band3绿波段0.525–0.60030分辨植被。Band4红波段0.630–0.68030处于叶绿素吸收区域,用于观测道路/裸露土壤/植被种类效果很好。Band5近红外0.845–0.88530用于估算生物数量,可以从植被中区分出水体，分辨潮湿土壤。Band6中红外1.560–1.66030用于分辨道路/裸露土壤/水,它还能在不同植被之间有好的对比度,并且有较好感应发出热辐射的目标。Band7中红外2.100–2.30030对于岩石/矿物的分辨很有用,也可用于辨识植被覆盖和湿润土壤。Band8微米全色0.500–0.68015得到的是黑白图象,分辨率为15m,用于增强分辨率,提供分辨能力。比ETM波段范围较窄,可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征。Band9短波红外波段1.360–1.39030水汽强吸收特征,可用于云检测。比ETM增加波段TIRS（热红外传感器）LandSat8中心波长（微米）波长范围（微米）分辨率（米）主要作用Band1010.910.6-11.2100收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗Band111211.5-12.5100Landsat8数据假彩色R(5)、G(6)、B(4)真彩色R(4)、G(3)、B(2)时相：2013年5月25日82、美国Terra卫星和Aqua卫星美国于1999年12月18日发射升空的Terra卫星和2002年5月4日发射的Aqua卫星，均搭载了MODIS传感器（中分辨率成象光谱仪），它有36个通道，波段涉及陆地、海洋、大气等综合信息。第1,2通道(可见光0.62～0.67、近红外0.841～0.876)的空间分辨率为250m；第3～7通道空间分辨率为500m；其余29个通道空间分辨率为1km。一、遥感技术发展概述全球全年按月MODIS系列图（每天）103、美国IKONOS卫星和Quickbird卫星IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。重访周期为3天，可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。QuickBird卫星于2001年10月18日发射，是当时世界上最先提供亚米级分辨率的商业卫星，重访周期平均3-4天。卫星影像分辨率为0.61m，多光谱2.44m(蓝、绿、红、近红外）。一、遥感技术发展概述IKONOS卫星（分辨率1.0米，回访周期3-5天）假彩色IKONOS时相：2009年9月21日陕西真彩色快鸟（QuickBird）分辨率0.6米（回访周期1-4天）假彩色QB时相：2005年9月17日山西真彩色134、美国WorldView卫星WorldView卫星是Digitalglobe公司的下一代商业成像卫星系统，目前已发射三颗卫星。WorldView-I于2007年9月18日发射成功，平均重访周期为1.7天，图像分辨率0.5米。定位精度5.8-7.6m。WorldView-II于2009年10月8日发射成功，平均回访速度1.1天，提供0.5m全色图像和1.8m分辨率的多光谱图像。WorldView-Ⅲ于2014年8月13日发射成功，收集全色波段（0.31-0.34m)、8个多光谱波段（1.24-1.38m）、8个短波红外波段（3.70-4.10m)和12个CAVIS波段（30m）。一、遥感技术发展概述WorldView-2分辨率0.5米（编程4天）155、法国SPOT系列卫星SPOT系列卫星是法国空间研究中心（CNES）研制的一种地球观测卫星系统，至今已发射SPOT卫星1-6号。SPOT卫星可以拍摄立体像对，在绘制基本地形图和专题图方面将会有更广泛的应用。一、遥感技术发展概述卫星参数SPOT1,2、3SPOT4SPOT5SPOT6发射日期1:1986年2月2:1990年1月3:1993年2月1998年3月2002年5月2012年9月9日轨道循环周期26天26天26天26天波段及分辨率1个全色波段（10m）3个多光谱波段（20m）1个全色波段（10m）3个多光谱波段（20米）1个短波红外波段(20m)2个全色波段影像（5m），过它们可以生成一景2.5米影像。3个多光谱波段（10m）1个短波红外波段（20m）全色波段（1.5m)4个多光谱波段（6m)影像视场范围60kmx60kmto80km60kmx60kmto80km60kmx60kmto80km60km×Xkm重访间隔(取决于纬度)1-4天1-4天1-4天1-4天SPOT6（1.5米）1-4天假彩色SPOT6时相：2012年10月17日重庆真彩色175、法国Pleiades卫星。SPOT卫星家族后续卫星命名为Pleiades。Pleiades高分辨率卫星星座由2颗完全相同的卫星Pleiades1和Pleiades2组成。Pleiades1已于2011年12月17日成功发射，Pleiades于2012年12月1日成功发射成功。双星配合可实现全球任意地区的每日重访，最快速满足客户对任何地区的超高分辨率数据获取需求。一、遥感技术发展概述空间分辨率全色0.5m、多光谱2m重访周期1天（双星座模式）光谱范围全色470-830nm蓝430-550nm绿500-620nm红590-710nm近红外740-940nmPleiades分辨率0.5米（回访周期2天）假彩色PLEIADES时相：2012年7月28日重庆真彩色197、德国RapidEye卫星RapidEye卫星星座为德国所有的商用卫星，2008年8月29日，RapidEye5颗对地观测卫星已成功发射升空。光谱波段：蓝440-510nm，绿520-590nm，红630-685nm，红边690-730nm，近红外760-850nm，像素大小（正射影像）5m；幅宽77km，重访周期每天。主要性能优势：大范围覆盖、高重访率、高分辨率、多光谱获取数据方式。日覆盖范围达400万k㎡以上，每天都可以对地球上任一点成像，空间分辨率为5米。一、遥感技术发展概述RapidEye（5米）（回访周期1-4天）假彩色RE时相：2012年10月18日重庆真彩色21（一）我国遥感技术的发展状况1、风云FY系列卫星风云气象卫星是中国于1977年开始研制的气象卫星，1988年、1990年和1999年，先后发射了3颗第一代极轨气象卫星，即风云1号A、B和C气象卫星。1997年和2000年又先后发射了两颗静止轨道风云2号气象卫星；组成了中国气象卫星业务监测系统，成为继美、俄之后世界上同时拥有两种轨道气象卫星的国家。2008年、2010年和2013年先后发射了3颗风云3号气象卫星，获取地球大气环境的三维、全球、全天候、定量、高精度资料。一、遥感技术发展概述22沙尘暴监测林火监测232、中巴地球资源卫星中巴地球资源卫星（CBERS，又称资源一号）是我国第一代传输型地球资源卫星，包含中巴地球资源卫星01星（1999年）、02星（2004年）、02B星（2007年）、02C星（2011年，CBERS-02B的后续卫星）和04星（2014年）五颗卫星组成。CCD相机（19.5m）,宽视场成像仪(WFI)(258米)。它的发射结束了我国没有自己的较高分辨率传输型资源卫星和完全依赖国外卫星数据历史。结束了我国长期单纯依赖国外对地观测卫星数据的历史。中国资源卫星应用中心负责资源卫星数据的接收、处理、归档、查询、分发和应用等业务。一、遥感技术发展概述国防科工委《中巴卫星在西藏林芝地区森林资源调查中应用》示范项目，其研究成果得到专家的好评，在2005年首届中国林业学术大会上，获得首届梁希林业科学技术二等奖。CBERS-1数据在西藏自治区森林资源调查中的应用项目的实施，将彻底改善西藏地区森林资源调查严重滞后的局面，及时掌握西藏森林资源的现状和动态，为西藏森林资源的保护和科学利用提供基础数据和决策支持。26WFI影像(RGB：B2、B1、NDVI)WFI影像(RGB：B2、B1、RVI)WFI影像分类结果WFI影像分类结果27资源一号（ZY1-02C）卫星（CBERS-02B的后续卫星）假彩色真彩色中巴地球资源卫星04星（“CBERS-04星”，5米，回访周期52天）全色5米时相：2015年2月06日安徽多光谱10米融合影像CBERS-04星数据-20米分辨率多光谱（回访周期26天幅宽120公里）时相：2015年3月1日20米安徽假彩色R(4)、G(3)、B(2)真彩色R(3)、G(2)、B(1)303、资源三号（ZY-3）卫星资源三号（ZY-3）卫星2012年1月9日成功发射升空，是我国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星，通过立体观测，可以测制1∶5万比例尺地形图。卫星可对地球南北纬84度以内地区实现无缝影像覆盖，回归周期为59天，重访周期为5天。一、遥感技术发展概述资源三号(ZY03)（2米）过顶59天假彩色ZY03时相：2013年01月01日重庆真彩色324、天绘一号卫星天绘一号是中国第一代传输型立体测绘卫星，主要用于科学研究、国土资源普查、地图测绘等领域的科学试验任务。天绘一号01星、02星、03星分别于2010年8月24日和2012年5月6日2015年10月26日发射成功。一、遥感技术发展概述天绘一号卫星性能数据卫星名称天绘一号01星天绘一号02星发射时间2010年8月24日2012年5月6日相机类型2m分辨率全色相机、10m分辨率多光谱相机、5m分辨率三线阵全色立体相机2m分辨率全色相机、10m米分辨率多光谱相机、5m分辨率三线阵全色立体相机星下点像元分辨率全色2m、三线阵全色5m、多光谱10m全色2m、三线阵全色5m、多光谱10m幅宽（km）6060光谱/波段范围（μm）蓝：0.43～0.52绿：0.52～0.61红：0.61～0.69近红外：0.76～0.90蓝：0.43～0.52绿：0.52～0.61红：0.61～0.