多光谱遥感助力森林监测

发布时间：2018-03-22

1. 行业背景及宏观政策
森林资源调查与生态安全维护是森林管理与发展的重点工作。
2020年7月，国家林草局提出将在国家“十四五”期间开展松材线虫病防控五年攻坚行动，遏制松材线虫病蔓延势头，控制林业有害生物侵害速度。
2022年3月，自然资源部联合国家林草局发布了《国家林业和草原局关于开展2022年全国森林、草原、湿地调查监测工作的通知》，要求针对森林每年产出资源现状与动态变化情况，严格把控质量、各级高度统一、成果积极共享。
2. 行业现状及痛点

3. 主要的森林类型

4. 航空遥感监测解决方案
多光谱遥感具有信息量丰富、数据表现形式多元化的独特优势，充分适应于林业航空遥感监测的大面积、高精度、多目标的综合监测需求。
4.1 MS600 V2系列机载多光谱相机
长光禹辰自主研发的MS600 V2系列多光谱相机拥有6个1.2M像素多光谱通道，蓝宝石光学窗口，大光圈、低畸变、宽带透射、全玻璃镜头，铝合金机身，大动态范围智能调光，满足精准农业、林业监测、河湖生态、目标识别等多种行业应用需求。

（左）MS600 V2 （右）MS600 Pro

4.2 AQ600系列机载多光谱相机
AQ600系列多光谱相机是一款视频级多光谱相机，拥有5个3.2M像素多光谱通道和1个12.3M像素RGB，蓝宝石光学窗口，大光圈、低畸变、宽带透射、全玻璃镜头，铝合金机身，光谱视频技术可实现植被探测、水体遥感的实时结果视频级输出，满足精准农业、林业监测、河湖生态、目标识别等多种行业应用需求。

（左）AQ600 （右）AQ600 Pro

4.3 航空多光谱遥感系统
航空多光谱遥感系统基于不同的飞行平台，可分为多旋翼光谱遥感系统与固定翼光谱遥感系统。

4.3.1 多旋翼系统

多旋翼光谱遥感系统基于DJI M300 RTK飞行平台，灵活便捷、操作简单，适用于科研团队、遥感服务团队、政企用户进行千亩级林区进行综合监测。

M300 RTK+MS600 Pro

多旋翼多光谱遥感系统作业效率与所挂载荷密切相关，具体飞行参数详见下表（参数均为电池满电且循环次数≤10次条件下测得）。

多旋翼遥感系统在进行MS600 Pro多光谱相机单挂载时的飞行效率如下表所示，飞行参数为默认飞行参数。

4.3.2固定翼系统
垂起固定翼光谱遥感系统基于AirCross 6 AIR飞行平台，挂载AQ600多光谱相机可同时获取多光谱与高清可见光影像，其依托长航时、快拆装、高性能的飞行特点，适用于大面积林场、复杂地形山区森林等大范围测区、多应用场景的监测需求。

6A+MS600 V2+A6000

小型垂起固定翼多光谱遥感系统作业效率较高，具体飞行参数如下表所示（参数均为电池25000mah高压版电池满电且循环次数≤10次条件下测得）。

小型垂起固定翼遥感系统在进行AQ600多光谱相机单挂载时的飞行效率见如下表所示，飞行参数为默认飞行参数。

4.4 软件预处理软件 Yusense Map
航空多光谱影像需经过二维建图实现由单张光谱影像向测区正射影像的转变，以实现用户对林地属性分类与判读、林业有害生物解译、森林数据建库的需求。
Yusense Map是一款功能强大、操作简单的无人机多光谱影像预处理软件，可以一键式进行相机参数读取、空中三角测量、波段配准、生成正射影像和光谱指数计算等一系列任务，最终完成航空影像的二维建图工作等问题。

4.5 数据反演软件 Yusense Map Plus

基于生成的二维正射影像，通过Yusense Map Plus多光谱数据行业应用软件进行森林的植被覆盖度评估、松材变色立木提取，通过简单便捷的操作完成目标分析、识别及成果输出等一系列流程化处理，提高林地属性调查和林业有害生物识别的准确度与自动化水平。

5. 应用场景
国家针对森林监测多专题、多属性的需求与林业调查技术方案要求，多光谱遥感可主要应用于林地属性调查、有害生物调查与生长状态调查。

5.1 林地属性调查

林业属性主要包括森林类型、植被类型与覆盖度、森林面积等基础信息，无人机载多光谱遥感设备可针对林区多样化的植被光谱特征进行针对性分类，表征树种空间分布的同时实现树种面积的分类统计。

5.2 林业有害生物调查

通过多光谱成像+模型自动提取的手段，对于导致树木枯黄死亡的松材线虫病、导致树冠盖度降低的松毛虫以及寄生于灰色枯木的小蠹虫等林业有害生物，可实现算法自动提取病害树目标。

5.3 森林质量调查
森林质量是综合评价林木生长状态与生长状态的系统化指标，无人机多光谱遥感可通过健康树木光谱反射特性评估树木长势，并结合地面实测数据对树木的理化指标，对森林全域进行指标量化分析。

6. 成果提供
根据《2022年全国森林、草原、湿地调查监测技术方案》与国家林草局对于林业有害生物监测的成果要求，航空多光谱遥感技术可产出高分辨率影像，为影像判读与目视解译工作提供精细化底图。
对于林地属性、林业有害生物、森林质量等专题调查，航空多多光谱遥感技术在经可生成标准的分类、分级的影像与矢量数据，支持在GIS软件详查、GIS平台展示等功能，不仅丰富了林业调查的数据成果，同时也提高了专题数据生产的准确度与效率，并为林业数字化发展赋能。

7. 技术优势
【1】延续光谱遥感应用模式，提高遥感影像空间分辨率与数据可用性；
【2】提高森林状态监测准确度与自动化程度，节约人力物力成本，优化林业监测流程体系；
【3】丰富林业监测工作成果，提升监测成果溯源性与可复制性。