【典型案例】多光谱遥感在湿地监测领域的应用

发布时间:2021-10-23 分享至

Part 1

项目背景

湿地被称为“地球之肾”,既是珍贵的自然资源,也是重要的生态系统,具有不可替代的综合功能。加入《湿地公约》二十年来,我国高度重视并切实加强湿地保护与恢复工作,全国湿地保护体系基本形成,为全球湿地保护和合理利用事业作出了重要贡献。
近日印发的《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》专门用了一节的篇幅,强调要保护修复黄河三角洲湿地,明确要研究编制黄河三角洲湿地保护修复规划,谋划建设黄河口国家公园。“下游的黄河三角洲是我国暖温带最完整的湿地生态系统,要做好保护工作,促进河流生态系统健康,提高生物多样性。”

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图1 湿地鸟瞰图(来源于网络)


Part 2

项目概述

2021年8月,长光禹辰采用无人机多光谱遥感技术,对某市辖区内湿地划界范围进行多光谱遥感巡查,通过无人机多光谱监测系统,旨在准确获取现湿地分布情况并统计面积,为湿地生态状况评估与湿地环境治理提供科学参考。

Part 3

监测流程

【1】作业准备
湿地具有分布面积广、水域面积占比大的特点,本次项目选择横空6Air复合翼无人机 + MS600 V2多光谱相机的多光谱遥感系统,一方面可充分应对因作业面积大引起的工作效率问题;另一方面依托多光谱遥感的技术特点,自动提取水域范围,避免复杂的内业流程。

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图2 Aircross6复合翼无人机+MS600 V2多光谱相机

【2】外业数据采集

Aircross6复合翼无人机+MS600 V2多光谱相机适用于大面积光谱遥感工程作业,为提高数据采集效率,本次作业具体参数如表1所示。

表1 作业参数表

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因飞行时间正值夏季,考虑水面易受太阳高度角影响产生耀斑,故数据采集需重点避开正午时间。同时因飞行高度较高,进行了专用空域申请工作。

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图3 外业飞行实拍

【3】内业数据处理
内业数据处理使用Yusense Map多光谱预处理软件对多光谱影像进行配准、拼接与反射率校正,最终生成多光谱反射率影像。Yusense Map基于深度优化的预处理算法,在满足配准、拼接精度的基础上,极大提高了作业效率。
【4】数据成果分析
基于《湿地公约》中关于湿地的定义,湿地系指不论其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6米的水域。故除自动提取影像中的水域外,还需对河口、滩涂、沼泽地等区域进行目视解译与提取以进行准确的湿地范围划界。
参考得到多光谱反射率影像后,导入至行业应用软件Yusense Map Plus,该软件中的水面线提取模块可自动实现水域识别。模块算法主要基于水体在不同地点的典型光谱特性而构建,经大量数据验证、完善,可充分保证识别精度。

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图4 Yusense Map Plus软件界面

Part 4

数据统计

通过与湿地划界范围对比,发现近年来出现一定程度湿地侵占现象,消减原因大致可分为海洋侵蚀、养殖场侵占、违章建筑用地侵占三方面,其中尤以海洋侵蚀与水产养殖场侵占情况最为严重。

表2所示为违章建筑侵占的重点区域,可以看出大部分违章侵占为工厂与自建民房,同时养殖场也存在零散小面积侵占情况。图5所示为部分区域的湿地范围数据对比展示。

表2 部分重点侵占区域

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图5 某湿地斑块侵占情况(局部)

Part 5

技术优势

多光谱遥感凭借其影像信息量丰富、算法自动化提取的优势,基于水体光谱特征差异明显的特点,在水域面积监测、水生植被提取方面有着独特的优势,为湿地划界、水域面积变化监测等行业应用提供快速、准确的解决方案。