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遥感学报 2020年第10期24卷 1280-1292页

作者：庞勇荚文覃先林斯林梁晓军林鑫李增元中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

森林火灾是一种危害极大的自然灾害,是森林扰动的主要类型之一,直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来,航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力,推动了机载遥感在森林可燃... 详细信息

森林火灾是一种危害极大的自然灾害,是森林扰动的主要类型之一,直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来,航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力,推动了机载遥感在森林可燃物调查及载量评估、火险测报预测、火场态势及火情监测、灾害损失评估以及火烧迹地生态修复治理等方面的应用。本文首先介绍了中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy(Chinese Academy of Forestry’s LiDAR,Thermal,CCD and Hyperspectral airborne observation system),描述了激光雷达扫描仪、热红外相机、CCD相机和高光谱传感器等传感器的参数;然后,阐明了集成方案和观测数据的处理方法;最后,以四川省西昌市"3.30森林火灾"作为该系统火后灾情遥感调查和灾情评估应用示例,综合多传感器数据特征,进行森林火烧程度评价,分析该系统采集的正射影像、冠层高度模型、高光谱影像、热红外影像在森林火灾监测评价中的潜力。研究结果表明CAF-LiTCHy机载遥感观测系统能有效获取森林火灾的灾情信息、火场及火环境参数,可为预防、预报预警、扑救指挥、灾害评估和生态修复提供支持。

关键词：遥感机载观测系统光学全谱段遥感西昌“3.30森林火灾” 林火烈度热红外影像高光谱影像

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中国林火卫星遥感预警监测技术研究进展

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遥感学报 2020年第5期24卷 511-520页

作者：覃先林李晓彤刘树超刘倩李增元中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

中国目前已形成了地面巡护、近地面监测、航空巡护和卫星监测等4级立体林火监测层次,但森林火灾仍是造成中国森林资源损失、森林生态环境安全和人身伤害的主要林业灾害。为对林火预警监测技术研究提供技术借鉴参考,本文从可燃物参数估... 详细信息

中国目前已形成了地面巡护、近地面监测、航空巡护和卫星监测等4级立体林火监测层次,但森林火灾仍是造成中国森林资源损失、森林生态环境安全和人身伤害的主要林业灾害。为对林火预警监测技术研究提供技术借鉴参考,本文从可燃物参数估测、烟区识别、着火点检测、森林大火燃烧动态监测、森林火烧迹地制图、森林火灾受害程度评价、森林燃烧生物量估算和火后植被恢复监测等8个方面,对中国近二十多年来开展的林火卫星遥感预警监测应用技术的研究进展、存在的技术问题和发展趋势进行了分析,并对构建服务于生态文明建设的天-空-地一体化的林火预警监测技术体系建设进行了展望。

关键词：卫星遥感技术林火预警林火监测森林防火

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中国林业遥感发展历程

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遥感学报 2021年第1期25卷 292-301页

作者：李增元陈尔学中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

根据林业遥感科研项目成果和行业应用表现出的阶段性特点,将中国林业遥感发展历程划分为3个阶段:1951年—1980年为以航空遥感像片为主的目视解译应用阶段,建立了航空摄影和地面综合调查相结合的森林调查技术体系;1981年—2000年为卫星... 详细信息

根据林业遥感科研项目成果和行业应用表现出的阶段性特点,将中国林业遥感发展历程划分为3个阶段:1951年—1980年为以航空遥感像片为主的目视解译应用阶段,建立了航空摄影和地面综合调查相结合的森林调查技术体系;1981年—2000年为卫星遥感开拓创新阶段,首次研发了针对森林资源调查的卫星遥感数字图像处理系统,在可再生资源遥感调查、遥感系列制图、生态效益评价等关键技术领域均取得了重大突破,并将应用领域扩展到湿地资源、荒漠化和沙化土地、林业灾害等遥感调查、监测领域;2001年—2020年为定量遥感发展与综合应用服务平台形成阶段,通过深入开展林业遥感应用基础理论和定量遥感技术与方法研究,促进了定量遥感技术的快速发展和林业综合监测技术体系的形成,并构建了林业遥感综合应用服务平台;最后就林草部门在新时期所面对的新要求、新任务,给出了未来林草遥感科研和应用发展建议。

关键词：中国林业遥感发展历程林业综合监测高分遥感

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多极化星载SAR森林覆盖变化检测方法

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林业科学 2019年第5期55卷 74-84页

作者：谷鑫志陈尔学李增元赵磊范亚雄王雅慧中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局遥感与信息技术重点开放性实验室

【目的】利用多极化星载SAR数据,分析后向散射强度比值影像的概率密度分布特征,融合后向散射强度信息和影像空间上下文信息,提出一种具有较高检测正确率及较低虚警率和漏警率的森林覆盖变化检测方法,为多极化SAR卫星数据的业务化应用提... 详细信息

【目的】利用多极化星载SAR数据,分析后向散射强度比值影像的概率密度分布特征,融合后向散射强度信息和影像空间上下文信息,提出一种具有较高检测正确率及较低虚警率和漏警率的森林覆盖变化检测方法,为多极化SAR卫星数据的业务化应用提供技术支撑。【方法】将"2期分别分类森林覆盖变化检测法"(CBFC)与"贝叶斯最大期望-马尔科夫随机场(EM-MRF)变化检测法"相结合,首先采用阈值分割法分别对2期多极化SAR影像进行森林-非森林分类得到初始森林覆盖变化图,然后以初始森林覆盖变化图作为训练数据对多极化比值影像进行Fisher特征变换和EM-MRF分类处理,2个时相的HH、HV极化比值影像经Fisher特征变换转化为一个综合差异影像,输入EM-MRF进行迭代分类得到森林覆盖变化检测结果。以黑龙江省逊克县为试验区,以2期ALOSPALSAR双极化数据为SAR遥感数据,以对2期Landsat-5影像、高空间分辨率遥感影像进行目视解译得到的森林覆盖变化图为参考,对本研究提出方法的有效性与CBFC方法及直接用CBFC提取的森林覆盖变化检测图掩膜EM-MRF地表覆盖变化检测图方法(CBFC-EM-MRF)进行比较评价。【结果】通过Fisher特征变换得到的差异影像可有效增强森林覆盖变化、未变化类别的对比度;CBFC通过阈值分割法进行森林-非森林分类,提取的森林覆盖变化图中出现很多面积很小的虚警检测,漏警率也很高,而本研究提出方法通过MRF加入影像空间上下文信息,提高了检测结果的空间连贯性,森林覆盖变化检测虚警率为1.58%,漏警率为11.87%,正确率为98.36%,检测效果和精度明显优于CBFC和CBFC-EM-MRF。【结论】多极化星载SAR森林覆盖变化检测方法具有收敛性好、检测结果可信度高、需要用户交互较少等特点,对我国高分三号及未来其他多极化SAR卫星的森林资源监测业务应用具有重要参考价值。

关键词： ALOSPALSAR 双极化森林覆盖变化检测马尔科夫随机场贝叶斯准则

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火线轮廓参数卫星遥感定量提取方法

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红外与毫米波学报 2014年第6期33卷 642-648页

作者：覃先林杨飞祖笑峰张子辉李增元中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术实验室北京100091 中国传媒大学北京100024 国家林业局森林防火预警监测信息中心北京100714

对Landsat TM/ETM+数据进行抽样统计分析基础上,把Landsat TM/ETM+的红外、短波红外和近红外等波段数据相结合,采用窗口动态阈值算法构建燃烧区识别模型;在此基础上,为定量生成火线轮廓参数,通过连通性判断、孔洞填充、小斑块去除和边... 详细信息

对Landsat TM/ETM+数据进行抽样统计分析基础上,把Landsat TM/ETM+的红外、短波红外和近红外等波段数据相结合,采用窗口动态阈值算法构建燃烧区识别模型;在此基础上,为定量生成火线轮廓参数,通过连通性判断、孔洞填充、小斑块去除和边缘细化等图像处理方法对识别的燃烧区进行处理;并在ENVI 4.8+IDL语言环境下,实现了基于Landsat TM/ETM+数据自动生成火线轮廓参数算法处理过程的程序化.结果表明,总体判对率为86.44%,总体误判率为13.56%(其中漏判率为1.77%,错判率为11.79%);该方法可满足林火扑救中对火线轮廓参数定量宏观监测的应用需求.

关键词：卫星遥感技术森林火灾火线轮廓林火扑救

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三江源典型区湿地景观稳定性与转移过程分析

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北京林业大学学报 2012年第5期34卷 69-74页

作者：赵峰刘华鞠洪波张怀清邹文涛中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术实验室北京市100091

基于1977、1990、1997和2007年4期遥感影像,对三江源典型区湿地景观稳定性和时空转移过程进行分析。结果表明:1977—2007年间河流斑块面积和数量的稳定性水平最高,其中1977—1990年间其特征稳定性指数接近于1,但结构稳定性较低。湖泊景... 详细信息

基于1977、1990、1997和2007年4期遥感影像,对三江源典型区湿地景观稳定性和时空转移过程进行分析。结果表明:1977—2007年间河流斑块面积和数量的稳定性水平最高,其中1977—1990年间其特征稳定性指数接近于1,但结构稳定性较低。湖泊景观稳定性呈增强趋势,且表现最稳定。沼泽景观稳定性表现为减弱趋势,至2007年稳定性水平降到最低,呈现最不稳定状态。河滩地面积和数量稳定性水平低,变化不稳定,结构稳定性也始终处于最低水平。1977—2007年湿地转移趋势主要表现为:1977—1990年湿地与非湿地类型转换最为突出,1990—1997年、1997—2007年转换平稳。湿地转出类型主要为草地,河流和河滩地转换频率较高,湖泊类型转化呈多元化,沼泽地转出类型几乎全为草地,转为其他类型的面积很少。

关键词：湿地景观稳定性转移过程三江源

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基于GF-2影像的崇礼冬奥核心区土地覆盖和树种分类

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林业科学 2022年第10期58卷 10-23页

作者：冯林艳谭炳香刘清旺周超凡于航张会儒符利勇中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 中国林业科学研究院华北林业实验中心北京102300

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参... 详细信息

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参考,促进国产高分系列数据的行业应用。【方法】以崇礼冬奥核心区为研究对象,以GF-2影像为数据源,分别从不同处理单元(像元、对象)、不同空间分辨率(1和4 m)、不同特征集(光谱特征、纹理特征、形状特征)、不同分类算法4个维度对比分析50种不同方法组合下的土地覆盖分类效果,同时识别白桦和华北落叶松2个优势树种。基于无人机航拍影像和二类小班数据获取训练和验证样本,采用总体精度和Kappa系数评价不同方法下的整体分类效果,由制图精度和用户精度计算的调和平均值(F1)评价优势树种分类精度。【结果】1)像元水平4 m分辨率光谱特征集的MLC法土地覆盖分类精度最高,总体精度为79.65%,Kappa系数为0.722;华北落叶松林最高F1为0.79,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理+形状特征集的Bayes法;白桦林最高F1为0.77,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理特征集的Bayes法;2)不同分类算法的分类精度与空间分辨率、特征集之间没有确定的响应规律,在控制其他条件尽可能相同的情况下,空间分辨率提高、特征增加不一定会提升分类精度;同一分类算法在不同空间分辨率或特征集下,对其他某一因素变化的响应方向和程度也不相同;3)土地覆盖分类在像元水平表现更好,华北落叶松林的像元和对象水平方法没有显著差异,白桦林在对象水平表现更好;4) SVM分类算法在不同处理单元、不同空间分辨率、不同特征集下均有稳定的高精度表现,监督统计分类算法MLC和Bayes也有很优异表现。【结论】GF-2数据在崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别方面表现较好,分类效果受空间分辨率、处理单元、特征集、分类算法等多因素影响。

关键词：冬奥核心区 GF-2影像土地覆盖树种分类空间分辨率

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基于GF-1 WFV数据森林叶面积指数估算

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国土资源遥感 2019年第3期31卷 80-86页

作者：李晓彤覃先林刘树超孙桂芬刘倩中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术实验室

以国产高分一号(GF-1)宽幅数据(wide field of view,WFV)为数据源,采用简单生物圈模型2(simple biosphere model2,SiB2)对黑龙江省漠河县森林植被叶面积指数(leaf area index,LAI)进行估算,并与增强植被指数(enhanced vegetation index,EVI)线性模型的估算结果进行对比,结合地面实测LAI数据分别对这2种模型估算结果进行精度评价。结果表明,采用EVI线性模型估算LAI,决定系数R 2为0.582,均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.701;而采用SiB2模型估算LAI,R 2为0.798,RMSE为0.358,均比EVI线性模型有所改善。该研究发现,结合中高空间分辨率的GF-1 WFV数据,SiB2模型更适宜于该研究区森林植被的LAI反演。

关键词： GF-1WFV数据 SiB2模型 LAI EVI线性模型

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青藏高原高寒沙区景观格局变化分析--以青海贵南县为例

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林业科学研究 2008年第2期21卷 182-187页

作者：冯益明吴波卢琦王学全杨恒华孙德福中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术实验室北京100091 中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 青海省沙珠玉治沙站青海共和813005

运用遥感和GIS技术,对青海省贵南县3个时期土地利用变化的景观格局进行了分析和预测。结果表明:(1)贵南县大的地貌特征是以草地为基本景观基质,在广布的草地基质中,又大量分布荒漠(如干沟、沙地等)景观。20世纪70年代的景观受人为干扰... 详细信息

运用遥感和GIS技术,对青海省贵南县3个时期土地利用变化的景观格局进行了分析和预测。结果表明:(1)贵南县大的地貌特征是以草地为基本景观基质,在广布的草地基质中,又大量分布荒漠(如干沟、沙地等)景观。20世纪70年代的景观受人为干扰相对较少,20世纪90年代以后,人为对景观的干扰力度增大;(2)1976年,景观斑块类型间优势度差异显著,景观破碎化指数小,多样性低;1996年以后,斑块格局发生了明显变化,景观趋于复杂;(3)30年来,贵南县景观要素中草地、耕地、林地、建筑用地、以及未利用地向其他类型转化的速度总体呈加速状态。在1976—1996年期间,大面积草地被开垦为耕地;在1996—2006年期间,生态环境的保护与破坏共存。另外,大面积的未利用地向其他景观类型转移数量很少,贵南县生态环境综合治理任重道远。(4)贵南县2016年景观格局预测显示:到2016年,草地、建筑用地、林地、水域面积增加,耕地、未利用地面积下降,贵南县生态环境逐渐趋于好转。

关键词：景观格局景观动态遥感高寒沙区

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基于林层的典型中亚热带天然阔叶林树种组成与多样性

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林业科学 2017年第10期53卷 13-21页

作者：马志波黄清麟庄崇洋郑群瑞王宏中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 建瓯万木林省级自然保护区管理处建瓯353105

【目的】分析各林层物种组成及多样性,探讨各林层之间的联系和群落结构的形成机制,以期为深入了解典型森林群落组成成分在垂直空间中的分布规律、揭示生物多样性维持机制提供依据。【方法】在福建万木林自然保护区内设5块50 m×50 ... 详细信息

【目的】分析各林层物种组成及多样性,探讨各林层之间的联系和群落结构的形成机制,以期为深入了解典型森林群落组成成分在垂直空间中的分布规律、揭示生物多样性维持机制提供依据。【方法】在福建万木林自然保护区内设5块50 m×50 m标准地,使用最大受光面法自上而下将乔木层划分为第Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ亚层,第Ⅰ,Ⅱ亚层属于受光层,第Ⅲ亚层为非受光层,采用常见物种多样性指标分析各层的组成与多样性,用相似性系数探讨各层之间的联系。【结果】5块标准地均表现为由第Ⅰ亚层降至第Ⅲ亚层物种丰富度和多样性增加;各样地相同亚层的物种组成及数量各不相同;调查到的所有树种中,有35个树种可生长到第Ⅰ亚层,最大树高为30~40 m,但是各样地累计只有10个树种在乔木层的3个亚层连续分布,有20个树种(含4种灌木)能生长到第Ⅱ亚层,最大树高约为25 m,有30个树种(含13种灌木)只能分布在第Ⅲ亚层,最大树高为16~17 m;受光层内的树种是乔木层的优势种和重要伴生树种,包括常绿树种木荷、浙江桂、香樟、刨花楠、观光木、福建含笑、乐东拟单性木兰和栲类等,也包括落叶树种枫香、拟赤杨、蓝果树和苦枥木;最大高度限于非受光层即第Ⅲ亚层的常绿树种有野含笑、水丝梨、椤木石楠、虎皮楠和厚皮香,落叶树种有合欢、野柿和南岭黄檀;标准地内的大部分灌木树种只分布在第Ⅲ亚层,但山矾、黄瑞木、弯蒴杜鹃和尖叶水丝梨除外,它们也可生长到第Ⅱ亚层;第Ⅰ和第Ⅱ亚层的物种组成相似性大于第Ⅰ和第Ⅲ亚层及第Ⅰ和整个乔木层的相似性;第Ⅰ亚层树种的更新储备主要分布于第Ⅱ亚层;受光层的树种丰富度与多样性和非受光层有明显差异,二者的分界面也是空间生态位分化最显著的界面,而该界面正是最大受光面。【结论】5块标准地乔木层内的优势种和重要伴生树种主要分布在受光层;生态位分化最显著的位置是最大受光面,按最大受光面划分出的受光层和非受光层,在组成种的丰富性和多样性方面也具有明显的差别,受光层和非受光层分化对近自然经营中目标树的选择具有潜在的指导意义;可生长到最高层的树种中,只有个别树种可在3个亚层连续分布,暗示受光层中的优势树种是不固定的,说明除了生态位分化,群落物种组成与丰富度还受随机因素影响。

关键词：天然常绿阔叶林中亚热带乔木层成层性相似性

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