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关键词:卫星遥感图像;林改;应用
中图分类号:S127 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-04-0159-1
集体林权制度改革是一项政策性强、涉及面广、情况复杂、任务艰巨的重要工作。勘界勾图,明确四至界限、面积、又是明晰产权中林业技术人员最艰巨的任务,探索遥感技术在林改工作中的应用,必将促进林改勾图质量。
镇巴县有林地面积433万亩,其中集体林地面积362万亩。由于地处大巴山区,境内山大沟深,地形复杂,有林地大部分处于交通不便的高山区,外业勘界勾图任务量大,环境恶劣,同时地形复杂、天气多变因素影响,导致了林改外业勘界勾图不准确、质量不高。卫星遥感图像的应用能有效的提高外业勾图工作进度和质量,减轻技术员的工作难度,提升了林改工作的科技含量。
当前基层林业技术运用只是停留在“工作靠腿”的原始状态,与突飞猛进的现代林业建设很不适应,严重滞后。准确掌握林业资源调查中的先进技术,提升基层林业技术人员的水平迫在眉睫。正确使用遥感技术,为林改外业勾图提供参考,推动林业现代化建设,提高工作效率,保证工作质量都具有重要的意义。为今后的林业管理和规划设计提供良好的技术支持,必将对全县的林业发展与管理奠定坚实的基础。
2 遥感技术在林业工作中的应用
2.1 准备工作
将森林资源管理系统安装于电脑中作为外业勘界调查工具,在森林资源管理系统中查找所需区域的地形图和遥感平面图,并在地形图和遥感平面图上添加公里方格网、居民点、公路、河流等地标物,标注界线、注记(地类、面积、林种等所需内容),按所需比例尺大小打印作为调查手图,乡镇提供准确的勘界结果(林权使用登记表)。
2.2 外业勘界勾图
携带准备好的外业资料和电脑进入村组,选择农户集中便于开展工作的地点安置好计算机。首先为确保勘界勾图的准确性和公正性,必须有乡、村、组干部和熟悉林情地形、四至界限的村民共同参与;其次对勘界的村组干部和村民进行三维地形辨认的讲解和培训,使其熟悉三维地形图像与实地地形的对比辨认,熟悉三维地形图像的山脊、沟、林地、耕地等图像的辨别。然后进入勘界勾图程序。二调小班基本是以地类和林种进行区划的,在辨图勾绘林地时具有很强的目的性。技术员可利用三维地形系统中的旋转和缩放工具按钮进行坡面方向、大小的调整,方便勘界人员的判读,先在调查手图上勾绘小组界线,然会再勾绘宗地小班界线,外业手图上的小班界线和标注为重要的参考依据,以实际勘界为准。为提高勾绘的准确性,可在平面遥感图上进行勾绘。在三维地形图像中有部分地块有云层遮挡、影像阴暗面无法辨别时,采取实地对坡勾绘或利用GPS定点勾绘解决。
2.3 内业整理
我们在前期准备的地形图上标注有小班界、地类、林种、面积等信息,这样就很方便的可以将平面遥感图上的勘界结果转绘至有标注的地形图上,最后再转绘至没有标注的地形图上成为正式的林地宗地图,虽然操作有点繁琐但有很高的准确性。在森林资源管理系统中,可以在系统中选择添加图层利用制图工具直接转绘,编制成符合要求的宗地地图材料。
3 卫星遥感技术的应用优点
3.1 省时省力
利用系统中的三维立体影像,可全面直观的了解地形地貌和林地的分布状况,节省了实地对坡勾绘路途中的时间和技术员的体力,工作效率可提高3-5倍甚至更高。
3.2 工作时间灵活
实地勘界勾图受气候条件影响大,一旦气候变化将无法进行勾图工作。采用三维立体影像勾图作业不受气候影响,而且还避免勾图人员在外业作业中的不安全因素。
3.3 操作简单准确性高
关键词:3S;林业;现状;趋势
一、前言
3S即地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)和遥感技术(RS)的总称[1]。3S技术及其集成是当前定位技术、遥感技术、地理信息技术、测绘技术、地图制图技术、计算机技术等技术的结合与综合运用[2]。本文通过查阅参考文献,研究3S技术的发展运用现状,同时了解其在林业研究中的应用现状。
二、3S技术的发展现状与应用
(一)概念解析
1.地理信息系統(GIS)
地理信息系统是在计算机软、硬件系统的支持下,对整个或部分地球表层空间中有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[3]。GIS最初运用于地质体的建模、数据管理方面,后来开始运用了边坡监测等方面,运用范围逐渐扩大。
2.全球定位系统(GPS)
GPS是一种以军事为主要目的兼顾民用的全球定位导航系统,由卫星星座、地面控制以及用户设备三个部分组成,由美国军方研发[4]。随着北斗卫星导航系统区域导航系统投入正式运行,标志着中国的北斗卫星导航系统初步建立;截至到2016年,中国已发射了23颗北斗导航卫星[5]。
3.遥感技术(RS)
遥感即在远距离或高空利用传感器采集地面辐射的电磁波谱信息,根据地物产生的波普信息进行地物识别、分析与应用。遥感技术即相当于在高空中的一双“眼睛”,对地物实行信息采集与获取。
(二)3S技术的应用现状
3S技术在上世纪90年代被提出,在林业、农业、生态环境保护等众多领域得到广泛应用并产生出巨大的经济效益与社会效益。
1.林业
3S技术在林业技术方面的突破口可归为三个方面:①在常规育种技术和生物技术相结合方面有所突破,以解决林木生长率较低、森林质量较差和人工林病虫害较严重等问题,达到"高产、优质、高效和稳定”。②在森林资源管理与信息技术相结合方面有所突破,通过发展”3S”技术,在森林资源调查、监测和图像处理方面有较大的进步,不仅在全国森林资源管理上得到推广应用,同时逐步普及到县(市)林业局和林场生产管理上;③在多目标的森林资源培育技术方面有所突破,形成森林资源培育、农林复合经营、防护林建设等森林资源环境综合配套技术体系。随着高新技术的发展,我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃,加速了我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转移,使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。计算机技术是当代三大高新技术之一,随着以电子计算机为中心的”3S一体化"技术及网络技术的迅速发展,以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显,展示了广阔的发展前景。建立区域性森林资源地理信息系统(GIS),以高时空分辨率,多层次、动态描述森林资源的时空分布特征,描绘森林资源的动态变化规律,研究和探索森林资源在区域内的空间分布状况以及相应的时空演替规律,为科学合理地经营管理,实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。运用GIS技术,将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、专业调查数据等有机地结合起来,应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中,将会产生巨大的效益。“3S一体化”技术在多资源综合调查及动态监测中的应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展从各自相对独立发展阶段进入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。”3S一体化"技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经济属性转述为数字形式,从而为森林资源全方位多层次的综合管理提供有力的技术支持,在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上,进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的”3S”一体化技术与分析处理系统;开发网络GIS与微型GIS系统,逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业,为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务,提高林业生产整体水平。
2.生态环境监测
利用3S技术,结合RS遥感影像数据以及地形、气象等其他观测数据,构建评估模型,对生态环境质量进行动态监测。我国学者利用3S技术在生态方面进行了诸多研究:肖荣波等人利用3S技术对城市绿地进行覆盖清查、三维量估测、生态质量监测等研究,将3S技术用于城市绿化生态监测[6];胡广录等人利用3S技术构建模型模拟方法,分析干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究,将其应用于土壤风蚀研究领域[7];朱卫红等人利用3S技术构建湿地生态安全预测模型,对图们江流域湿地生态安全进行预测研究[8]。
关键字:土地利用、动态变化、遥感技术、动态监测
中图分类号:P285.2 文献标识码: A
0 前言
土地资源是重要的生产资料,是人们赖以生存和发展的基础。近年来,随着全球人口的不断增加,经济的不断发展,土地资源超量开发,人类生存环境受到了严重的威胁,土地利用/土地覆盖变化已经成为影响全球环境变化的一个重要原因。1993年“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球变化人类影响和响应计划”(HDP)共同将土地利用/土地覆盖变化(LUCC)列为全球变化研究的核心计划[1]。土地利用/土地覆盖现状既反映了过去土地利用历史,又强有力地影响着未来的土地利用方向,因此及时掌握土地利用变化信息已显得非常重要。遥感技术以其快速、准确、准时、周期性短等优点在土地利用/覆盖变化的动态监测中显示出明显的优势,在国内外得到了广泛应用。综合国内外学者的研究成果,现将遥感技术在土地利用类型调查中的研究方向从以下方向进行阐述。
1遥感图像的选择
1.1最佳时相的选择
正确选择遥感图像能大大提高解译的速度和精度。其中时相是反映遥感图像特征的重要因素之一。以植被景观为例进行研究,关于植被景观遥感最佳时相的选择,张银辉等指出不同时相遥感图像的选择对分类精度具有很大的影响,因植物物种、长势及生长阶段等不同而在遥感图像上有不同的光谱表现形式[2~3]。邹尚辉[4]根据植物光谱的种间变化及物候变化和太阳高度角对植物光谱的影响,研究了湖北省及北亚热带植被分类的最佳时相选择问题,指出最佳时期主要集中在4月下旬至5月中旬和10月下旬至次年3月下旬。程弘等[5]通过对TM影像在甘肃省白龙江林区(总面积56.8’万ha)森林资源调查中的应用实践,将遥感图像识别的最佳时期定为秋季和春季。姜晓华等[6]探讨了应用两期遥感数据目视解译调查新伐区的方法,以及所用数据的最佳时相,指出调查新伐区最理想的时相是8、9月份。林辉[7]以山东、河南、江苏、安徽的平原地区为例,结合生产实践对TM图像在森林资源清查中应用的处理问题作了探讨.并指出其时相选择最好在10月中下旬及11月上旬,而山区的选择,较为理想的则是4月、5月、10月、11月。一般时相的选择应在林木生长较为旺盛的时期,但这只是一个总的原则,还要根据不同地区、不同清查需求而定。杨朝俊等[8]概述了植被调查中利用遥感技术的最佳时相的选择,分析了四川森林植被的特点及其遥感干扰信息的物候特点。根据影响遥感时相选择的平台、太阳高度角和代表光谱等因素,针对四川不同地区森林植被遥感识别的特点,按照5个区域提出了四川森林植被遥感识别的最佳时期,主要集中在10月下旬至3月下旬。以上学者分别对不同研究地点的最佳时相进行了研究,最佳时相的选择除受遥感平台、太阳高度角和代表光谱等因素影响外,受地理位置和植被的特性影响也较大。因此,最佳时相的选择具有一定的地域性和特定性。同时,也有学者将最佳时相的选择,用于对农作物的分类,也得出了相同的结论[9~10]。
1.2图像类型和比例尺的选择
目前对图像类型的选择和比例尺的研究还不太成熟,没有统一的定论。张银辉等以对土地利用与土地覆盖的研究为例,指出大区域范围研究一般采用低分辨率的大尺度图像(如:NOAA/ AVHRR 1km数据),局部区域的土地利用调查一般采用高精度高分辨率的MSS图像、TM图像、SPOT图像或它们之间的结合等。姜晓华等除确定遥感判读的最佳时相以外,又将采伐区目视判读用图的最佳比例尺定为l:2.5万。
2解译范围在遥感图像上的定位
准确界定研究区的范围是遥感在土地利用类型提取中的首要工作。林桂兰等[11]以厦门市饮用水源中的北溪引水渠(管道)和坂头水库为例,根据饮用水源保护区划分原则,研究了基于数字化的地形图建立数字高程模型并自动生成汇水区盆地和流域范围的GIS技术、获取相关自然环境专题信息的遥感技术、以及综合利用社会和自然等多种数据源进行保护区范围界定的方法。利用GIS技术对区域界定确属一种精度较高的方法,但遥感图像的数据量一般都很大,少则几百兆,GIS软件很难处理如此大的图像数据。再者,利用GIS软件进行影像区域界定后,能被遥感判读软件如 Erdas Imagine分析的文件类型十分有限,导致图像的精度明显降低,甚至不能满足需要。
王小龙等[12]采用相似三角形原理,结合海岛多年的潮汐分析,在高分辨率遥感数据的支持下,可以比较准确地确定海岛潮间带范围,特别是对于分辨率为lm左右的IKONOS和 Quick Bird图像,提取结果保持了较高的一致性。使用该种几何方法对研究区域进行界定,虽然取得了较好的效果,但是此方法对图像资料的要求比较高、成本也较高,故也具有很大的局限性。
陆海英等[13]在ArcGIS和 Erdas Imagine软件的支持下,综合考虑建筑物的物理特性和光谱特征,以及城市扩展的规律,将遥感数据、城市建成区边界以及行政边界图叠置起来进行提取,该方法使用方便,操作简单,判读精度也比较高,是对生态旅游地范围精确界定问题的发展和完善。但特别注意的是必须使遥感影像与地形数据、行政区等矢量图层具有一致的坐标系统。
3几种土地利用类型的遥感采集技术
3.1常见的遥感解译方法
刘玉萍[14]以遥感的功能为基础,阐述了遥感目视判读在土地利用类型划分及森林生态变化监测评价研究中的应用和方法,应以常规法和遥感相结合。为森林生态系统恢复提供依据和决策支持。张飞等[15]主要是对遥感影像进行非监督分类,分类后采用合并类、上下文分析、聚类处理等,如果发现精度较低则再次进行解译,再评价,直至获得一个符合精度要求的非监督分类影像。田静毅等[16]采取监督分类和目视解译相结合的方法判读遥感影像,提取土地利用类型预解译图。在室内完成的图件往往存在错误或者难以确定的类型,需要进行野外实地调查与验证。全斌等[17]采用人机交互式解译并结合自动分类对2001年 Landsat TM影像进行解译。张玉进等[18]根据2001年野外实地考察的经验,采用最大似然分类法对上述3个时期的遥感影像进行监督分类,实际操作在软件PCI下进行,最终分类精度均在85%以上,符合研究所要求的精度.吴泉源等[19]利用多期遥感数据,采用目视解译和人机交互计算机分类技术提取 1984至2004年间龙口市海岸带土地利用信息,从土地利用总量变化、土地利用变化速度、土地利用类型之间的相互转化、土地利用类型变化的海岸区位效应等方面分析龙口市海岸带动态变化特点。梁伟等[20]据 1975年的Landsat MSS、1986年和 1997年的1月 Landsat TM影像资料,运用遥感影像计算机自动分类方法获取土地利用信息,用GIS空间分析方法以及数理统计方法全面分析了黄河中游多沙粗沙区1975~1986年和1986~1997年两个时期内各土地利用类型的变化幅度、变化速度、数量变化的区域差异、变化方向以及变化方向的区域差异等。
3.2 高分辨率图像的遥感解译方法
田建林等[21~22]利用Quick Bird影像数据进行土地利用类型调查过程中采用计算机图像预处理与人工目视判读的方法获取相对准确的土地利用类型信息。也利用高分辨率卫星遥感影像代替航空遥感影像进行土地利用现状调查。主要采用目视判读和外业调查的方法来完成遥感图像的判读。目视判读的难点是对易混淆地类和森林类型的判读,包括草地与农田、灌木丛与果园地、经济林与用材林、陡坡地与常年早地等。通过适当的前期图像处理,以建立解译标志为基础,采用综合的判读方法可将上述类型大部分判读出来。
3.3 遥感解译与其他知识相结合的方法
刘云等[23]借助TM遥感影像采用两种方法来解译北京昌平沙河区景观土地利用:其一是利用TM影像的4、5、3波段的假彩色合成来该地区的土地利用解译;其二是借助TM影像3和4波段计算的NDVI来判定土地利用,并与土地统计数据对比,结果表明第一种方法解译城郊景观的土地利用类型效果较好,而第二种方法对有植被覆盖的土地利用类型解译较好。李爱农等[24]针对我国西南地区地貌类型复杂、土地利用多元化的特征,着重研究了在大面积的土地利用调查中应用遥感图像自动分类方法来获取土地利用信息的一整套技术路线和方法;将非监督分类、监督分类以及野外调查、专家知识和特殊地区的分区分类有机地结合起来,大大提高了可操作性和分类精度。李春华等[25]以福州市琅歧岛土地覆盖/土地利用类型为例,以遥感影像解译知识为基础,使用TM、Aster的融合影像和NDVI生成的植被覆盖度影像,并结合DEM、土地利用等地理辅助数据,将DEM和NDVI因子作为待分类影像的波段加入其中,构成新的待分类影像,运用Bayes分类方法,通过循环迭代的方法消除先验概率对分类精度的影响,实例证明比运用单一的分类方法精度明显提高。张春桂等[26]应用新一代对地观测卫星EOS的MODIS数据,在地理信息系统的支持下,对2001~2005年福州地区不同地表类型的归一化植被指数年际动态变化进行计算分析,在此基础上开展福州地区土地利用/覆盖变化的监测研究,并初步分析了土地变化的驱动力。结果表明:基于MODIS的归一化植被指数对区域土地利用/覆盖的年际变化反映是敏感的,应用MODIS数据可以监测区域土地利用/覆盖变化的空间分布和面积大小。
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关键词 森林;病虫害;灾害监测;综述
中图分类号 S763 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)08-0177-03
森林病虫害监测,是森林病虫害防治体系的重要组成部分,也是森林病虫害预报、预警与防治作业规划、实施的基础,实时调查并掌握主要森林病虫害的发生危害情况,以为科学制定宏观防治决策提供重要依据。
1 地面调查技术
1.1 地面人工调查技术
地面人工调查是传统森林病虫害监测的重要方法,随着数学技术的发展,森林病虫害地面调查引入了现代统计学方法,抽样调查技术在森林病虫害监测中得到了广泛应用。森林病虫害监测地面调查,根据不同森林病虫害的生物学特性、发生密度和林间各种环境因子的分布差异,按照森林病虫害林间分布型,选用适当的取样方法和调查项目,开展林间调查,再选择适用的计算指标和计算方法,以准确描述森林病虫害发生和危害情况。
林业调查常用取样方法主要有分级取样、分段取样、典型取样、随机取样,其中随机取样常用方法主要有五点式取样法、棋盘式取样法、对角线取样法、“Z”字形取样法、平行线取样法。常用调查方法主要有捕捉法、搜索目测法,其中捕捉法包括网捕法、震落法等。
描述森林病虫害危害情况的指标主要有绝对指标和相对量指标。时间指标用发生期表示,如始见期、始盛期、高峰期、盛末期和终止期,也可以用发育历期和期距表示。危害程度用发生程度表示,常用指标主要有感病指数、虫情级、有虫株率等。发生范围一般用分布面积、发生面积、受灾面积、成灾面积等表示。
1.2 诱捕法调查监测技术
利用害虫的趋性诱捕害虫,根据诱集的数量来调查害虫的分布或发生状况,主要有性诱剂引诱法、灯光诱捕法、食物诱捕法等方法。
1.3 地面远程监测技术
利用雷达监测害虫迁飞动态,或者利用现有视频监控设备与网络对重点区域森林进行实时监测,以及利用化学传感器、声学传感器等实时监测重点区域森林背景信息变化状况并据此评估森林健康状况。
1.4 地面自动监测技术
利用虫情测报灯、孢子捕捉器、小气候信息采集系统等自动地面监测系统,或者将其组合成森林生态远程实时监测系统,用来监测森林病虫害发生发展情况。
1.5 GPS与GIS技术的应用
利用全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS),开展森林病虫害监测调查与数据处理,从而快速获得高质量的森林病虫害监测数据[1]。
2 遥感监测技术
森林病虫害对森林植物的危害,引起森林植物叶片中细胞活性、含水量、叶绿素含量等的变化,导致森林植物的光谱特性,尤其是其强吸收区和强反射区2个波段的反射率值的变化,使得林冠在蓝光、红光、绿光和红外波段的吸收率和反射率发生变化,这些变化反映在遥感影像上,然后根据遥感图像上的光谱反射率的差异和结构异常,运用图像增强处理和模式识别技术,在地理信息系统和专家系统的支持下,就可以实施对森林病虫害的监测。
2.1 空基平台遥感监测
航空遥感监测森林病虫害的方法主要有航空目视勾绘、航空电子勾绘、航空摄影、航空录像,随着航空摄像成本的降低,航空勾绘技术已经被淘汰。随着GPS与GIS技术在航空遥感上的应用,已经实现了遥感信息的快速提取与处理,大大降低了航空遥感监测森林病虫害的成本。
2.2 天基平台遥感监测
森林病虫害卫星遥感监测,主要是利用地球资源卫星照片的林冠光谱特征,对森林健康状况进行评估。随着高分辨率遥感技术、光谱分析技术、参数成图技术、数学技术、图像处理与模式识别技术的发展和GIS的应用,森林病虫害卫星遥感的时间与空间分辨率越来越精细,所获得的森林病虫害监测数据越来越精准。
2.3 地基平台遥感监测
除了远程视频监测之外,雷达遥感对害虫迁飞进行监测,能够获得较为满意的监测结果[2-3]。
3 监测数据处理技术
传统的森林病虫害监测数据处理都是采用统计学方法进行数据处理,随着数学和系统学技术引入,在森林病虫害监测数据处理中除了采用现代统计学方法之外,还普遍采用聚类分析、时间序列分析、灰色分析、神经网络分析等方法,再加上计算机技术和网络的应用,大大提高了现代森林病虫害监测数据处理与预测预报的时效性。
在我国,国家林业局开发了森林病虫害信息处理系统以及相关数据处理工具,并建立了国家级中心测报点基础数据库,解决了基层监测预警单位数据处理的难题。
3.1 国家级中心测报点基础数据库
我国目前建立的基于WebGIS国家级中心测报点基础数据库(图1),通过网络将中心测报点基础信息上报,随着数据库扩展和相应应用程序的开发,以及森林医院网站的建设,还可以实现远程咨询、培训、诊断等功能。
3.2 森林病虫害信息处理系统
国家林业局建立的以森林病虫害防治管理软件(图2)和病虫害防治信息中心处理网站(图1)构成的全国森林病虫害防治管理信息系统,搭建了虫情信息网络传输和管理通道,实现了对上报数据的有效管理,推进了森林病虫害监测信息的网络化、自动化管理。
3.3 研制监测预报工具软件
国家林业局自主研发的“森林病虫害预测预报软件”和“中国森林病虫指数系统”2个实用森林病虫害监测数据处理工具,这2个工具对国家级中心测报点上报数据进行分析处理,一方面为森林病虫害防治宏观决策提供依据,另一方面也为基层测报人员提供了简便、高效、准确的数据处理与病虫情预测工具,大大缩短了数据分析周期,提高了森林病虫害监测预报工作效率和质量。
4 监测技术的集成
传统的森林病虫害监测预报以地面人工调查为主,存在技术手段落后、劳动强度大、效率和预报准确率都不高的问题。现代的森林病虫害监测调查,在积极运用航天遥感技术的同时,还在地面调查中集成了自动虫情测报灯监测、性信息素诱集监测调查技术,以及GPS和GIS技术,我国还在监测信息处理中全面普及推广运用“森林病虫害预测预报软件”,大大提高了森林病虫害监测预警的水平。
5 预警技术
5.1 预报
现代信息技术的发展,互联网尤其是智能手机的普及,使森林病虫害预报已经实现了网络化。尽管如此,传统的电视预报与纸质预报,在一定的范围内,尤其是在欠发达地区,还起着不可替代的作用。
2006年,国家林业局组织成立了“林业生物灾害监测预报专家咨询组”,对于进一步提高我国森林病虫害监测预报工作的效率和质量,实现对重大突发性林业生物灾害做出及时准确的预测预报,起到十分重要的作用。自2007年开始,国家林业局还与气象局联合在中央电视台黄金时段“林业生物灾害预警信息”,为社会公众和广大林农提供了及时的森林病虫害预报服务。2009年建立的网络森林医院(图3),是一个综合性森林病虫害防治政府服务平台,对指导全国各地开展林业有害生物的监测预报、检疫检验、防治救灾及突发事件的应急处置,以及全国林业有害生物防治工作的行业管理,发挥着十分重要的作用。
5.2 预警
在森林病虫害防治中引入灾害管理理论,即林业生物灾害管理。预警是灾害管理中一个十分重要的环节,是林业生物灾害管理中的基础性工作。林业生物灾害预警包括潜在威胁分析、真实威胁检定、警情和威胁的响应。国家林业局和部分省市林业行政管理部门先后了重大外来林业有害生物应急预案或重大林业有害生物灾害应急预案,对森林病虫害的灾害事件进行了分级,规定了应急响应程序与应急管理办法[4-7]。
6 精细化监测预报技术
2006年,张国庆提出了生物灾害“双精”管理(precision monitor,precision management,2P)理论,2010年张国庆又在《生物灾害管理理论研究与生物灾害精确管理》和《生物灾害学》等文中,将“双精”管理理论提升为精确管理理论,其中就包括了森林病虫害的精密监测,即森林病虫害的精细化监测预报[8-13]。
森林病虫害精细化预报,是建立在生态学理论基础之上[14],通过长期的森林病虫害监测数据的积累,根据森林病虫害的生物生态学特性,建立起森林病虫害的种群变化动态与环境因子变化之间的关系模型,进行森林病虫情预测预报。
森林病虫害的精细化预报也包括“精”和“细”2个方面,即在预报准确率要高(“精”)的基础上,还要将预测预报的时间、空间、强度等维度的分辨率尽可能地做到小(“细”),最大限度地满足森林病虫害防治实践的需要。
7 参考文献
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[12] 张国庆.基于系统关键因子分析理论的林业有害生物防治关键期分析技术研究[J].现代农业科技,2014(19):199-201.
【关键词】:遥感(RS)技术;用途;分类;常用的遥感数据;图像处理;应用范围
中图分类号: P283 文献标识码: A 文章编号:
0引言
随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展,遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感技术已经成为测绘领域中对信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。
1遥感技术
1.1遥感的定义
“遥感”,顾名思义,就是遥远地感知。传说中的“千里眼”、“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践,发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式-电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。
1.2遥感图像的用途
就像我们生活中拍摄的照片一样,遥感像片同样可以“提取”出大量有用的信息。从一个人的像片中,我们可以辨别出人的头、身体及眼、鼻、口、眉毛、头发等信息。遥感图像一样可以辨别出很多信息,如水体(河流、湖泊、水库、盐池、鱼塘等)、植被(森林、果园、草地、农作物、沼泽、水生植物等)、土地(农田、林地、居民地、厂矿企事业单位、沙漠、海岸、荒原、道路等)、山地(丘岭、高山、雪山)等等;从遥感图像上能辨别出较小的物体如:一棵树、一个人、一条交通标志线、一个足球场内的标志线等。大量信息的提取,无疑决定了遥感技术的应用是十分广阔的,据统计,有近30个领域、行业都能用到遥感技术,如陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。
由于遥感技术是从人们一般不能站到的高度去“拍照”,故从宏观视野上,也有着人力所不能及的优势。
1.3遥感技术
遥感技术包括传感器技术,信息传输技术,信息处理、提取和应用技术,目标信息特征约分析与测量技术等。
遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为:电磁波遥感技术,声纳遥感技术,物理场(如重力和磁力场)遥感技术。
电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为:主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为:图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为:航天遥感技术,航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为:地球资源遥感技术,环境遥感技术,气象遥感技术,海洋遥感技术等。
2遥感的分类
2.1按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感
航天遥感又称太空遥感(spaceremotesensmg)泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统,以地球人造卫星为主体,包括载人飞船、航天飞机和太空站,有时也把各种行星探测器包括在内。
卫星遥感(SatelLiteremotesensing)为航天遥感的组成部分,以人造地球卫星作为遥感平台,主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。
地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统,地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。
2.2按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感,热红外遥感、微波遥感
可见光/反射红外遥感,主要指利用可见光(0.4-0.7微米)和近红外(0.7-2.5微米)波段的遥感技术统称,前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段,人眼虽不能直接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是,其辐射源是太阳,在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射,根据地物反射率的差异,就可以获得有关目标物的信息,它们都可以用摄影方式和扫描方式呈像。
热红外遥感,指通过红外敏感元件,探测物体的热辐射能量,显示目标的辐射温度或热场图像的遥感技术的统称。遥感中指8—14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段,在此波段地物的热辐射能量,大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。
微波遥感,指利用波长1—1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量,或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号,对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力,又能夜以继日地全天候工作。
2.3按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感
资源遥感:以地球资源作为调查研究对象的遥感方法和实践,调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化,是遥感技术应用的主要领域之一。利用遥感信息勘测地球资源,成本低,速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制,减少勘测投资的盲目性。
环境遥感:利用各种遥感技术,对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。由于人口的增长与资源的开发、利用,自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点,可以迅速为环境监测。评价和预报提供可靠依据。
2.4按应用空间尺度分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感
全球遥感:全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称。
区域遥感:以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程,它通常按行政区划(国家、省区等)和自然区划(如流域)或经济区进行。
城市遥感:以城市环境、生态作为主要调查研究对象的遥感工程。
3常用的遥感数据
常用的遥感数据有:美国陆地卫星(Landsat)TM和MSS遥感数据,法国SPOT卫星遥感数据,加拿大Radarsat雷达遥感数据。
4图像处理
遥感影像通常需要进一步处理方可使用,用于该目的的技术称之为图像处理。图像处理包括各种可以对像片或数字影像进行处理的操作,这些包括图像压缩、图像存储、图像增强、处理、量化、空间滤波以及图像模式识别等。还有其它更加丰富的内容。
5遥感应用范围
遥感应用范围:陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。
6结束语