林業遙感
正文
套用遙感手段獲取林區地面物體信息的一整套技術。遙感儀器從高空或遠處接收的物體反射或發射的電磁波信息，經過處理後，成為能識別的影像，或成為計算機數字圖像處理用的磁帶記錄，可被用於觀察和認識森林生長發育的環境、調查森林資源、監測森林自然災害和進行林業生產管理以及科學研究工作。航空遙感和航天遙感均可套用於林業。第一次世界大戰以後，德國等國家首先把航空攝影測量技術套用於繪製森林地圖，進行森林調查等。20世紀70年代末至80年代初，許多林業先進的國家把航天遙感用於森林資源調查和森林災害監測。林業遙感具有巨觀性、獲取信息快、重複周期短和成本低等特點。航空遙感已成為森林調查和災情監測的必要手段。航天遙感已在全國性或大面積林區的森林資源清查和災情監測得到套用，都具有廣闊的發展前景。套用 林業遙感主要用在下述一些方面。
森林經理小班調查 運用航空像片按調查因子判讀（見航空像片森林判讀）勾繪小班輪廓，估測小班蓄積量。常用的方法有：①典型選樣法。在像片上選取足夠數量有代表性的樣點，然後持像片到樣點實測各項林分調查因子，計算出小班各因子的平均值和蓄積量；②樣地實測法。在勾繪的小班內設定帶狀或方形樣地，進行每木檢尺，然後計算樣地和每公頃蓄積量；③分層抽樣法。根據航空像片上林分影像特徵進行分層(即分類型)，判讀勾繪分層小班，套用分層抽樣法(見森林抽樣調查)估測總體森林蓄積量；④像片判讀與實測回歸法。即利用航空像片判讀蓄積量與地面實測蓄積量進行回歸估計；⑤多元回歸估測法。選擇影響森林蓄積量並能在航空像片上判讀的各種數量因子，建立多元線性回歸方程，然後根據小班判讀因子估測小班蓄積量。由於影響林分蓄積量的不僅有數量因子，而且還有質量因子如坡向、坡位、樹種等，需將這些質量因子賦予數量化之後，建立數量化的多元回歸數學模型，經計算機求解判讀因子的得分值，編製成航空像片數量化林分蓄積量表，進行小班林木蓄積量估測。
估測森林資源 在離地面不同高度平台上感測器所接收的航天和航空信息，配合抽樣技術來估測森林資源的一種方法，屬於多階不等機率抽樣。其特點是取其機率與單元大小成比例抽樣，簡稱 PPS抽樣。先用航天和航空遙感資料進行有林地或蓄積量判讀，然後將判讀所獲得的土地類型百分比（即成數）作為多階抽樣各階所含的機率，以此作為組織樣本的基礎，隨機不等機率抽取樣本單元。按多階順序由上而下逐級抽樣，在最後一階的地面樣地上精測森林蓄積量，按相應的可變機率進行森林蓄積量估測，由下而上逐級擴充，最後得到總體──即全林區的森林蓄積量。
林區土地類型自動分類 利用陸地衛星多光譜掃描影像的光譜亮度值數據，通過電子計算機數字圖像處理系統對林區土地類型進行識別分類（見森林遙感圖像計算機處理），是近年世界各國試驗研究的課題。常用的方法除通過圖像轉換和圖像增強以提取林地分類信息和套用林地圖像自動識別分類法外。近年來還發展了許多綜合分類方法，如空間信息分類法、逐層分類法和多時相分類法等。森林植被類型的自動識別分類，因受不同分類方法和許多因素的影響,其分類的精度仍然不高,誤差約為30％左右。
森林火災探測 利用遙感技術可以觀察火災發生條件，有利於儘早發現火情，以便及時採取預防救災措施。主要包括下列內容:①森林火災等級劃分。即為調查森林火災在地域上分布的特點而進行的大區域巨觀分類。可根據森林植被、氣候狀況及火源分布，利用衛星圖像目視判讀劃分；也可利用近紅外波段影像對林區水熱分布狀況反應比較靈敏的特性，套用電子計算機數字圖像處理，提取植被、氣候和火源分布的信息劃分火險區。最後根據所獲得的有關森林植被易燃性能、燃燒環境的和火源密度等信息,綜合確定火險等級,編繪森林火災危險分類圖。②森林火災探測。套用解析度較高的雙通道紅外掃描探測儀探測火情,儀器上採用3～4微米和8.5～11微米兩個波段探測裝置,可從5000米高空探測到0～50℃森林背景中0.09平方米的600℃火場目標,既能探測林火，又能掃描成圖顯示火情圖像。將儀器安裝在森林防火巡邏的飛機上，可以監視森林火災的蔓延發展情況，能夠發現地面上直徑6米的火情,以至地表下腐殖層里的火情。③森林火災損失調查。森林植被火燒以後，地被波譜發生變化，在陸地衛星多光譜圖像上就會發生與正常林地不同的異常反映。火燒跡地吸收紅光不反射紅外光，因此在0.5～0.6微米波段的圖像上偏淡變淺，而在近紅外0.7～1.1微米波段的圖像上又比正常林地偏黑。在實際工作中使用這兩個波段圖像配合判讀分析，不但可以正確識別火燒跡地的位置和輪廓，還能估計火燒跡地年齡，繪製火場和森林火災強度圖。
森林病蟲害探測 受害林木和正常生長林木比較，在光譜反射率和溫度方面都會發生異常現象。因此可用航空光譜輻射計和紅外輻射計加以探測。如松樹病蟲為害中期的針葉內部結構被破壞，葉綠素減少、針葉變黃，或因葉肉含水減少，針葉乾枯萎縮，在可見光波長範圍里（0.45～0.55微米）針葉的光譜吸收就減少，而光譜反射率增加。這樣，從不同長勢的松樹光譜反射曲線圖上（見圖），就可發現受害和健康樹反射特性曲線的明顯差異。在病蟲害初期，針葉內部和葉綠素含量發生變化，則會在近紅外波段里（0.7～1.3微米）發現受害松樹的光譜反射率較低，也可在彩色片或彩色紅外片大比例尺和特大比例尺航空像片上，早期探測到病蟲災害，甚至可從這種影像上統計受害株數，劃分受害程度。現在已可利用衛星上安裝的高解析度紅外掃瞄器和多光譜掃瞄器對同一地區進行重複探測以比較災情發展情況，可比目測提前幾天至十幾天發現病蟲害。 在組織生產中的套用 即利用遙感手段獲取自然條件和自然變化的信息，來指導林業生產。如在衛星像片上研究林木物候變化,可以獲得種子成熟的信息,以便及時組織採種作業。在衛星像片上發現地面冰雪覆蓋，可為利用冰雪滑道組織採運提供信息。根據遙感影像上的乾、濕界線，可以指導及時灌溉並可計算土壤中的含水量，以指導合理灌溉。在已知土壤水分和排水條件的地區,則可根據遙感信息可以探明地下水的深度。此外,還可套用航空像片勘測林區道路,調查木材流送河道,估算水上貯木場到材數量等。
發展趨勢 從航天遙感看，其發展趨勢主要表現在：①新一代衛星的分辨力將有明顯提高。如美國陸地衛星專題製圖儀的分辨力，已由79米提高到30米，法國地球觀測實驗衛星多光譜的空間分辨力為20米，全色波段為10米。經處理後，可以編繪1:25000～1:50000的林業專題圖，從而改變過去單純套用航空像片進行森林調查的方法。②新的衛星圖像處理技術日趨完善，新的圖像處理技術除考慮每個像元的光譜特性外，還著重於像元的聚集性、圖像的紋理和粗糙程度等空間特性的分析。加以在處理中引進了有關地形、土壤、地質、水文等資料的輔助數據，從而可改善森林分類的精度。③模仿林業專家判讀技術的人工智慧專家系統和森林資源圖像資料庫的建立和套用，對衛星資料套用於森林資源清查、監測將起重要作用。
雖然如此，航空像片由於分辨力高,易於判讀,迄今仍是森林資源調查最主要的手段。現代航空攝影技術如高空彩紅外片的分辨力比衛片的分辨力高得多，所提供的信息也遠比衛片豐富。特大比例尺 (1:500～1:2000)航空抽樣攝影能達到很高的判讀精度和量測精度，可用於樹高、樹冠直徑、立木材積等的量測。正射像片圖則對提高森林調查的成圖效率有重要作用。在多雲雨地區，現趨向於利用側視航空雷達影像,進行森林資源清查,編繪林業用圖。
