多光谱遥感技术助力湿地保护

发布时间:2018-03-22
1. 行业背景及宏观政策
湿地是重要的自然资源和土地类型,也是自然生态环境的具体表现载体,国家林业草原局作为湿地管理的主管部门,每年下发湿地监测与湿地生态修复保护工作任务,同时协调相关部门综合开展湿地环境综合监测与治理,但近年来中央生态环保督查组仍在多地发现湿地公园管理混乱、湿地违规侵占、湿地保护不力等问题。
2021年12月,我国制定了《中华人民共和国湿地保护法》,具体描述了湿地资源管理、湿地保护与利用、湿地修复、湿地检查相关的工作内容与具体政策,为后续湿地保护与管理相关工作开展提供法律依据。

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、草原、湿地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. 湿地类型

注:《湿地公约》中定义湿地是天然或人造、永久或暂时的死水或流水、淡水、微咸或咸水沼泽地、泥炭地或水域,包括低潮时水深不超过 6 m 的海水区。湿地类型可概括为:湖泊型、河流型、库塘型、沼泽型、滨海型五类。

4. 空地一体化解决方案
多光谱遥感以其丰富的信息量、多元化的数据表现形式,充分适用湿地各种类型自然环境监测的多目标、多专题、多维度的多指标监测需求。
4.1 MS400系列机载多光谱相机
MS400系列多光谱相采用模块化设计、一机多用,主要面向于微小型无人机遥感、地基表型观测和物候观测等场景。
MS400系列的多光谱通道为1.3M像素,RGB通道为8.0M像素,光学级玻璃窗口,大光圈、低畸变、宽带透射、全玻璃镜头,高性价比,满足地基遥感领域应用需求。
MS400/MS401多光谱相机

4.2 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。
MS600 V2/MS600 Pro 多光谱相机

4.3 MS401G1地基多光谱测量仪

MS401G1地基多光谱测量仪是以MS401G1多光谱相机为核心装备、以地基支架为遥感平台、使用PC端控制软件Yusense Net进行状态控制与参数设置的地基光谱遥感设备,适用于植物表型研究、植被覆盖度评估、植物生长状态与物候观测等近距离目标探测的遥感应用工作。


MS401G1地基多光谱测量仪

【1】系统参数

【2】系统特点

4.4 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。

【1】多旋翼光谱遥感系统

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湿地图斑进行综合监测,同时对湿地内水体污染情况与植被情况进行光谱遥感实验与服务工作。
M300 RTK+MS600 Pro+H20T

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。


【2】固定翼光谱遥感系统
垂起固定翼光谱遥感系统基于AirCross 6 AIR飞行平台,可同时挂载高清可见光与多光谱相机,其依托长航时、快拆装、高性能的飞行特点,适用于大面积湿地图斑、复杂地形湿地类型等大范围测区、多应用场景的监测需求。


6 Air+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MS600 V2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。

4.5 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,以实现用户对图斑判读与地物解译、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。


Yusense Map软件截图


4.6 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湿地区域的植被覆盖度评估与水域提取,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,提高图斑判读的智能化与自动化水平。
成果专题图


5. 应用场景

根据国家针对湿地的监测需求以及技术方案要求,湿地监测主要分为图斑监测和样地调查:
(1)图斑监测方面,无人机载多光谱遥感设备可进行植被、水体情况与指标参数的量化分析;也可针对广域调查需求可进行地物分类与面积估算;同时挂载可见光/热红外载荷可对动物、植物进行动态监测与计数工作。
 光谱遥感图斑监测示意图

(2)样地调查方面,地基多光谱遥感系统可进行样地植被面积、植物种类、生物量等指标的高精度量化观测,同时可作为影像存档数据共同纳入数据库,丰富样地监测成果,提高成果溯源性。
 光谱遥感样地调查示意图

此外,针对湿地分布广、面积大、地形多样化的特点以及部分精细化、指标化的监测需求,可采用“卫星大面积,航空小区域,地面近距离”的立体观测方式。

 湿地立体监测示意图


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》对湿地监测成果的要求,航空多光谱遥感技术可应用于图斑监测的精细化底图制作过程,并基于航空多光谱二维建图生成的高分辨率影像进行遥感判读与验证核实,最终生成遥感影像、湿地图斑变化范围、湿地图斑侵占区域等重要数据,为数据库建库与湿地资源图件提供重要支持,同时还可为样地调查提供影像数据,提高数据溯源性。
湿地监测成果类型

           
7. 技术优势
(1)提高遥感底图空间分辨率与数据可用性,降低图斑监测中实地核查工作比例与外业强度;
(2)提升图斑监测自动化程度,降低操作门槛,提高数据生产速度与效率;

(3)提升数据成果可信度,增加监测成果溯源性与准确性,丰富湿地调查成果内容。