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【解決方案】多光譜遙感技術(shù)助力濕地保護(hù)——立體感知，多源數(shù)據(jù)，成果溯源

2022-05-05 10:46 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：長(zhǎng)光禹辰 來(lái)源：長(zhǎng)光禹辰
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濕地是重要的自然資源和土地類(lèi)型，也是自然生態(tài)環(huán)境的具體表現(xiàn)載體，國(guó)家林業(yè)草原局作為濕地管理的主管部門(mén)，每年下發(fā)濕地監(jiān)測(cè)與濕地生態(tài)修復(fù)保護(hù)工作任務(wù)，同時(shí)...

濕地是重要的自然資源和土地類(lèi)型，也是自然生態(tài)環(huán)境的具體表現(xiàn)載體，國(guó)家林業(yè)草原局作為濕地管理的主管部門(mén)，每年下發(fā)濕地監(jiān)測(cè)與濕地生態(tài)修復(fù)保護(hù)工作任務(wù)，同時(shí)協(xié)調(diào)相關(guān)部門(mén)綜合開(kāi)展?jié)竦丨h(huán)境綜合監(jiān)測(cè)與治理，但近年來(lái)中央生態(tài)環(huán)保督查組仍在多地發(fā)現(xiàn)濕地公園管理混亂、濕地違規(guī)侵占、濕地保護(hù)不力等問(wèn)題。

2021年12月，我國(guó)制定了《中華人民共和國(guó)濕地保護(hù)法》，具體描述了濕地資源管理、濕地保護(hù)與利用、濕地修復(fù)、濕地檢查相關(guān)的工作內(nèi)容與具體政策，為后續(xù)濕地保護(hù)與管理相關(guān)工作開(kāi)展提供法律依據(jù)。

2022年3月，自然資源部聯(lián)合國(guó)家林草局發(fā)布了《國(guó)家林業(yè)和草原局關(guān)于開(kāi)展2022年全國(guó)森林、草原、濕地調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的通知》，要求針對(duì)森林、草原、濕地每年產(chǎn)出資源現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)變化情況，嚴(yán)格把控質(zhì)量、各級(jí)高度統(tǒng)一、成果積極共享。

02

行業(yè)現(xiàn)狀及痛點(diǎn)

03

濕地類(lèi)型

濕地類(lèi)型

注：《濕地公約》中定義濕地是天然或人造、永久或暫時(shí)的死水或流水、淡水、微咸或咸水沼澤地、泥炭地或水域，包括低潮時(shí)水深不超過(guò) 6 m 的海水區(qū)。濕地類(lèi)型可概括為：湖泊型、河流型、庫(kù)塘型、沼澤型、濱海型五類(lèi)。

04

空地一體化解決方案

多光譜遙感以其豐富的信息量、多元化的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，充分適用濕地各種類(lèi)型自然環(huán)境監(jiān)測(cè)的多目標(biāo)、多專(zhuān)題、多維度的多指標(biāo)監(jiān)測(cè)需求。

4.1

MS400系列機(jī)載多光譜相機(jī)

MS400系列多光譜相采用模塊化設(shè)計(jì)、一機(jī)多用，主要面向于微小型無(wú)人機(jī)遙感、地基表型觀(guān)測(cè)和物候觀(guān)測(cè)等場(chǎng)景。

MS400系列的多光譜通道為1.3M像素，RGB通道為8.0M像素，光學(xué)級(jí)玻璃窗口，大光圈、低畸變、寬帶透射、全玻璃鏡頭，高性?xún)r(jià)比，滿(mǎn)足地基遙感領(lǐng)域應(yīng)用需求。

MS400/MS401多光譜相機(jī)

4.2

MS600 V2系列機(jī)載多光譜相機(jī)

長(zhǎng)光禹辰自主研發(fā)的MS600 V2系列多光譜相機(jī)擁有6個(gè)1.2M像素多光譜通道，藍(lán)寶石光學(xué)窗口，大光圈、低畸變、寬帶透射、全玻璃鏡頭，鋁合金機(jī)身，大動(dòng)態(tài)范圍智能調(diào)光，滿(mǎn)足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、林業(yè)監(jiān)測(cè)、河湖生態(tài)、目標(biāo)識(shí)別等多種行業(yè)應(yīng)用需求。

MS600 V2/MS600 Pro 多光譜相機(jī)

4.3

MS401G系列地基多光譜測(cè)量儀

MS401G地基多光譜測(cè)量?jī)x是以MS401多光譜相機(jī)為核心裝備、以地基支架為遙感平臺(tái)、使用PC端控制軟件Yusense Net進(jìn)行狀態(tài)控制與參數(shù)設(shè)置的地基光譜遙感設(shè)備，適用于植物表型研究、植被覆蓋度評(píng)估、植物生長(zhǎng)狀態(tài)與物候觀(guān)測(cè)等近距離目標(biāo)探測(cè)的遙感應(yīng)用工作。

MS401G地基多光譜測(cè)量?jī)x

【1】系統(tǒng)參數(shù)

【2】系統(tǒng)特點(diǎn)

4.4

航空多光譜遙感系統(tǒng)

航空多光譜遙感系統(tǒng)基于不同的飛行平臺(tái)，可分為多旋翼光譜遙感系統(tǒng)與固定翼光譜遙感系統(tǒng)。

【1】多旋翼光譜遙感系統(tǒng)

多旋翼光譜遙感系統(tǒng)基于DJI M300 RTK飛行平臺(tái)，靈活便捷、操作簡(jiǎn)單，適用于科研團(tuán)隊(duì)、遙感服務(wù)團(tuán)隊(duì)、政企用戶(hù)進(jìn)行千畝級(jí)濕地圖斑進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)濕地內(nèi)水體污染情況與植被情況進(jìn)行光譜遙感實(shí)驗(yàn)與服務(wù)工作。

M300 RTK+MS600 Pro+H20T

多旋翼多光譜遙感系統(tǒng)作業(yè)效率與所掛載荷密切相關(guān)，具體飛行參數(shù)詳見(jiàn)下表（參數(shù)均為電池滿(mǎn)電且循環(huán)次數(shù)≤10次條件下測(cè)得）。

多旋翼遙感系統(tǒng)在進(jìn)行MS600 Pro多光譜相機(jī)單掛載時(shí)的飛行效率如下表所示，飛行參數(shù)為默認(rèn)飛行參數(shù)。

【2】固定翼光譜遙感系統(tǒng)

垂起固定翼光譜遙感系統(tǒng)基于A(yíng)irCross 6 AIR飛行平臺(tái)，可同時(shí)掛載高清可見(jiàn)光與多光譜相機(jī)，其依托長(zhǎng)航時(shí)、快拆裝、高性能的飛行特點(diǎn)，適用于大面積濕地圖斑、復(fù)雜地形濕地類(lèi)型等大范圍測(cè)區(qū)、多應(yīng)用場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)需求。

6 Air+MS600 V2+A6000

小型垂起固定翼多光譜遙感系統(tǒng)作業(yè)效率較高，具體飛行參數(shù)如下表所示（參數(shù)均為電池25000mah高壓版電池滿(mǎn)電且循環(huán)次數(shù)≤10次條件下測(cè)得）。

小型垂起固定翼遙感系統(tǒng)在進(jìn)行MS600 V2多光譜相機(jī)單掛載時(shí)的飛行效率見(jiàn)如下表所示，飛行參數(shù)為默認(rèn)飛行參數(shù)。

3.5

預(yù)處理軟件Yusense Map

航空多光譜影像需經(jīng)過(guò)二維建圖實(shí)現(xiàn)由單張光譜影像向測(cè)區(qū)正射影像的轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)圖斑判讀與地物解譯、數(shù)據(jù)建庫(kù)的需求。

Yusense Map是一款功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單的無(wú)人機(jī)多光譜影像預(yù)處理軟件，可以一鍵式進(jìn)行相機(jī)參數(shù)讀取、空中三角測(cè)量、波段配準(zhǔn)、生成正射影像和光譜指數(shù)計(jì)算等一系列任務(wù)，最終完成航空影像的二維建圖工作等問(wèn)題。

Yusense Map軟件截圖

3.6

數(shù)據(jù)反演軟件Yusense Map Plus

基于生成的二維正射影像，通過(guò)Yusense Map Plus多光譜數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行濕地區(qū)域的植被覆蓋度評(píng)估與水域提取，通過(guò)簡(jiǎn)單便捷的操作完成目標(biāo)分析、識(shí)別及成果輸出等一系列流程化處理，提高圖斑判讀的智能化與自動(dòng)化水平。

成果專(zhuān)題圖

05

應(yīng)用場(chǎng)景

根據(jù)國(guó)家針對(duì)濕地的監(jiān)測(cè)需求以及技術(shù)方案要求，濕地監(jiān)測(cè)主要分為圖斑監(jiān)測(cè)和樣地調(diào)查：

（1）圖斑監(jiān)測(cè)方面，無(wú)人機(jī)載多光譜遙感設(shè)備可進(jìn)行植被、水體情況與指標(biāo)參數(shù)的量化分析；也可針對(duì)廣域調(diào)查需求可進(jìn)行地物分類(lèi)與面積估算；同時(shí)掛載可見(jiàn)光/熱紅外載荷可對(duì)動(dòng)物、植物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與計(jì)數(shù)工作。

光譜遙感圖斑監(jiān)測(cè)示意圖

（2）樣地調(diào)查方面，地基多光譜遙感系統(tǒng)可進(jìn)行樣地植被面積、植物種類(lèi)、生物量等指標(biāo)的高精度量化觀(guān)測(cè)，同時(shí)可作為影像存檔數(shù)據(jù)共同納入數(shù)據(jù)庫(kù)，豐富樣地監(jiān)測(cè)成果，提高成果溯源性。

光譜遙感樣地調(diào)查示意圖

此外，針對(duì)濕地分布廣、面積大、地形多樣化的特點(diǎn)以及部分精細(xì)化、指標(biāo)化的監(jiān)測(cè)需求，可采用“衛(wèi)星大面積，航空小區(qū)域，地面近距離”的立體觀(guān)測(cè)方式。

濕地立體監(jiān)測(cè)示意圖

06

成果提供

根據(jù)《2022年全國(guó)森林、草原、濕地調(diào)查監(jiān)測(cè)技術(shù)方案》對(duì)濕地監(jiān)測(cè)成果的要求，航空多光譜遙感技術(shù)可應(yīng)用于圖斑監(jiān)測(cè)的精細(xì)化底圖制作過(guò)程，并基于航空多光譜二維建圖生成的高分辨率影像進(jìn)行遙感判讀與驗(yàn)證核實(shí)，最終生成遙感影像、濕地圖斑變化范圍、濕地圖斑侵占區(qū)域等重要數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)與濕地資源圖件提供重要支持，同時(shí)還可為樣地調(diào)查提供影像數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)溯源性。

濕地監(jiān)測(cè)成果類(lèi)型

07

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）提高遙感底圖空間分辨率與數(shù)據(jù)可用性，降低圖斑監(jiān)測(cè)中實(shí)地核查工作比例與外業(yè)強(qiáng)度；

（2）提升圖斑監(jiān)測(cè)自動(dòng)化程度，降低操作門(mén)檻，提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)速度與效率；

（3）提升數(shù)據(jù)成果可信度，增加監(jiān)測(cè)成果溯源性與準(zhǔn)確性，豐富濕地調(diào)查成果內(nèi)容。

關(guān)于我們長(zhǎng)光禹辰成立于2017年，是一家由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自長(zhǎng)春光機(jī)所，形成了以MS600多光譜相機(jī)為代表的無(wú)人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線(xiàn)、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺(tái)，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開(kāi)展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專(zhuān)注于無(wú)人機(jī)航空遙感與光電探測(cè)領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。


長(zhǎng)光禹辰成立于2017年，是一家由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自長(zhǎng)春光機(jī)所空間光學(xué)部，在光譜遙感、光電探測(cè)領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，掌握完整的光譜儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、先進(jìn)的嵌入式視覺(jué)開(kāi)發(fā)、復(fù)雜場(chǎng)景定量遙感智能調(diào)光、高精度自動(dòng)輻射校正、光譜數(shù)據(jù)半定量反演及應(yīng)用等核心技術(shù)，形成了以MS200、MS400、MS600、AQ600等系列多光譜相機(jī)為代表的無(wú)人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線(xiàn)、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺(tái)，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開(kāi)展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專(zhuān)注于無(wú)人機(jī)航空遙感與光電探測(cè)領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。


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