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【解決方案】6.5世界環(huán)境日特輯——光譜遙感助力草原生態(tài)保護(hù)

2022-06-06 10:19 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:長光禹辰 來源:長光禹辰
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01行業(yè)背景及宏觀政策草原是重要的植被生長地區(qū),也是具備高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)類型之一,對(duì)草原的綜合監(jiān)測與生態(tài)保護(hù)是我國對(duì)林草資源統(tǒng)籌與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的...

01

行業(yè)背景及宏觀政策

草原是重要的植被生長地區(qū),也是具備高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)類型之一,對(duì)草原的綜合監(jiān)測與生態(tài)保護(hù)是我國對(duì)林草資源統(tǒng)籌與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

2022年3月國家林草局公布了“2021年草原監(jiān)測八大成果”,重點(diǎn)對(duì)草原樣地詳查、草原小班劃區(qū)、遙感技術(shù)引入與實(shí)施、草原監(jiān)測全流程系統(tǒng)化與信息化等工作成果量化通報(bào),同時(shí)表示將在后續(xù)的草原監(jiān)測中鞏固、完善所取得的優(yōu)秀成果。

同月,自然資源部聯(lián)合國家林草局發(fā)布了《國家林業(yè)和草原局關(guān)于開展2022年全國森林、草原、濕地調(diào)查監(jiān)測工作的通知》,要求針對(duì)草原每年產(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

主要草原應(yīng)用場景

04

空地一體化遙感監(jiān)測方案

草原地形復(fù)雜,草地類型眾多,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,充分適用草原各種類型自然環(huán)境監(jiān)測的多目標(biāo)、多專題、多維度的多指標(biāo)監(jiān)測需求。

— 地基方案 —

4.1

MS400系列多光譜相機(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人機(jī)遙感、地基樣方觀測和物候觀測等場景。

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,高性價(jià)比,滿足地基遙感領(lǐng)域應(yīng)用需求。

MS400(左)  MS401(右)

4.2

MS401G系列地基多光譜測量

MS401G地基多光譜測量儀是以MS401多光譜相機(jī)為核心裝備、以地基支架或野外信息樁為遙感平臺(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、植物生長狀態(tài)與物候觀測等近距離目標(biāo)探測的遙感應(yīng)用工作。

其中MS401G1為便攜式多光譜測量儀,通過將MS401多光譜相機(jī)與地基支架結(jié)合使用,可為草地樣方詳查提供高分辨率光譜數(shù)據(jù),為定量評(píng)估植被覆蓋度、植被生產(chǎn)力等量化指標(biāo)提供數(shù)據(jù)支撐。

設(shè)備組成

MS401G2為固定式多光譜測量儀,通過將MS401多光譜相機(jī)加裝防護(hù)外殼,使設(shè)備具有IP56防護(hù)等級(jí),加裝至固信息樁、觀測站等固定式平臺(tái),同時(shí)配合Yusense Net公網(wǎng)互聯(lián)模式,充分適應(yīng)野外惡劣環(huán)境,實(shí)現(xiàn)長期物候觀測需求。

相機(jī)保護(hù)殼(產(chǎn)品實(shí)物與上圖存在一定區(qū)別,具體以實(shí)物為準(zhǔn))

— 空基方案 —

4.3

AQ600系列機(jī)載多光譜相機(jī)

AQ600系列多光譜相機(jī)是一款視頻級(jí)多光譜相機(jī),擁有5個(gè)3.2M像素多光譜通道和1個(gè)12.3M像素RGB,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,光譜視頻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)植被探測、水體遙感的實(shí)時(shí)結(jié)果視頻級(jí)輸出,滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、河湖生態(tài)、目標(biāo)識(shí)別等多種行業(yè)應(yīng)用需求。

AQ600(左)  AQ600 Pro(右)

4.4

固定翼多光譜遙感系統(tǒng)

垂起固定翼光譜遙感系統(tǒng)基于AirCross 6 AIR飛行平臺(tái),掛載AQ600多光譜相機(jī)可同時(shí)獲取多光譜與高清可見光影像,其依托長航時(shí)、快拆裝、高性能的飛行特點(diǎn),適用于大面積草原、復(fù)雜地形植被覆蓋區(qū)等大范圍測區(qū)、多應(yīng)用場景的監(jiān)測需求。

AirCross 6 AIR

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高壓版電池滿電且循環(huán)次數(shù)≤10次條件下測得)。

小型垂起固定翼遙感系統(tǒng)在進(jìn)行AQ600多光譜相機(jī)單掛載時(shí)的飛行效率見如下表所示,飛行參數(shù)為默認(rèn)飛行參數(shù)。

4.5

預(yù)處理軟件 Yusense Map

航空多光譜影像需經(jīng)過二維建圖實(shí)現(xiàn)由單張光譜影像向測區(qū)正射影像的轉(zhuǎn)變,以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)草原屬性判讀、草原質(zhì)量評(píng)估以及草原生態(tài)評(píng)價(jià)的需求。

Yusense Map是一款功能強(qiáng)大、操作簡單的無人機(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題。

MS400(左)  MS401(右)

4.6

數(shù)據(jù)反演軟件Yusense Map Plus

基于生成的二維正射影像,通過Yusense Map Plus多光譜數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用軟件進(jìn)行草原的植被覆蓋度評(píng)估、長勢分析模塊,通過簡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,提高草原屬性調(diào)查和林草原質(zhì)量調(diào)查的準(zhǔn)確度與自動(dòng)化水平。

覆蓋率專題圖

長勢專題圖

05

應(yīng)用場景

在國家制定的草原監(jiān)測技術(shù)方案中,需對(duì)草原屬性、草地質(zhì)量等多指標(biāo)、多專題進(jìn)行草地班普查與樣地詳查,此外在針對(duì)草原生態(tài)環(huán)境評(píng)估中,還需對(duì)草原整體覆被的動(dòng)態(tài)變化與毒害草比例進(jìn)行量化評(píng)估。

5.1

草原屬性調(diào)查

草原屬性主要包括草地覆蓋率、草地面積等基礎(chǔ)信息,無人機(jī)載多光譜遙感設(shè)備可針對(duì)不同面積尺度的草地進(jìn)行覆蓋度評(píng)估,表征牧草空間分布的同時(shí)實(shí)現(xiàn)草地面積的數(shù)值統(tǒng)計(jì)。

草原屬性調(diào)查場景圖

5.2

草原質(zhì)量調(diào)查

草原質(zhì)量是綜合評(píng)價(jià)草原多植被生長狀態(tài)與生物特性的系統(tǒng)化指標(biāo),針對(duì)草原樣地調(diào)查與樣方普查的多尺度監(jiān)測需求,采用地基+航空遙感的技術(shù)手段可形成多光譜空地一體化的草原質(zhì)量監(jiān)測體系,構(gòu)建多角度、多尺度、多時(shí)序的草原綜合監(jiān)測系統(tǒng);同時(shí)結(jié)合地面采樣數(shù)據(jù),對(duì)植被生產(chǎn)力、生物量等植被理化指標(biāo)進(jìn)行數(shù)值反演。

草原質(zhì)量調(diào)查示意圖

5.3

草原環(huán)境評(píng)估

宏觀評(píng)價(jià)植被生長狀態(tài)、動(dòng)態(tài)評(píng)估草原重要指示物種發(fā)生情況是綜合評(píng)價(jià)草原生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的重要手段,草原災(zāi)后植被修復(fù)、草地退化面積與趨勢、毒害草分布比例與面積等指標(biāo)是評(píng)價(jià)草原生態(tài)發(fā)展情況的重要方法。航空多光譜遙感基于對(duì)植被、毒草、裸土間明顯的光譜差異,量化牧草面積比例、精準(zhǔn)提取毒草面積,實(shí)現(xiàn)對(duì)草原環(huán)境的綜合評(píng)估。

草原環(huán)境評(píng)估示意圖

06

成果提供

根據(jù)《2022年全國森林、草原、濕地調(diào)查監(jiān)測技術(shù)方案》與估價(jià)林草局、生態(tài)環(huán)境部關(guān)于草原生態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)監(jiān)測的成果要求,航空多光譜遙感技術(shù)可產(chǎn)出高分辨率影像,為影像判讀與目視解譯工作提供精細(xì)化底圖。

在草原屬性、草原質(zhì)量調(diào)查方面,針對(duì)多指標(biāo)、多專題的監(jiān)測目標(biāo),多光譜空地一體化監(jiān)測體系可輔助生成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值反演影像與矢量分級(jí)數(shù)據(jù),支持在GIS架構(gòu)的軟件或平臺(tái)中進(jìn)行分析與全局展示,在豐富草原調(diào)查數(shù)據(jù)成果的同時(shí),也提升了草原專題數(shù)據(jù)生產(chǎn)的準(zhǔn)確度與效率。

在草原環(huán)境評(píng)估方面,多光譜空地一體化監(jiān)測體系既可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位生態(tài)環(huán)境變化的指示物種,同時(shí)通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測的任務(wù)模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)紅線的實(shí)時(shí)把控,為草原生態(tài)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供及時(shí)的測報(bào)信息。

長光禹辰在蒙甘寧草原區(qū)開展了多次草原屬性與草原質(zhì)量調(diào)查,基于地基多光譜遙感系統(tǒng)與多旋翼航空遙感系統(tǒng)獲取多光譜影像,為草原植被覆蓋度、生物量反演、總生產(chǎn)力計(jì)算提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

07

技術(shù)優(yōu)勢

【1】提高草原、牧場狀態(tài)監(jiān)測準(zhǔn)確度與自動(dòng)化程度,節(jié)約人力物力成本,優(yōu)化草原監(jiān)測流程體系;

【2】延續(xù)光譜遙感應(yīng)用模式,提高遙感影像空間分辨率與數(shù)據(jù)可用性;

【3】豐富草類植被監(jiān)測工作成果,提升草原空間結(jié)構(gòu)與監(jiān)測指標(biāo)感知尺度,提高監(jiān)測成果可復(fù)制性。

關(guān)于我們

長光禹辰成立于2017年,是一家由中國科學(xué)院長春光機(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)來自長春光機(jī)所,形成了以MS600多光譜相機(jī)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、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)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(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)用場景,致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。


長光禹辰成立于2017年,是一家由中國科學(xué)院長春光機(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)來自長春光機(jī)所空間光學(xué)部,在光譜遙感、光電探測領(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)的嵌入式視覺開發(fā)、復(fù)雜場景定量遙感智能調(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)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、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)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(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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