森林資源管理的遙感技術應用探究

喬和文

（山西省桑干河楊樹豐產林實驗局，山西大同 037046）

遙感技術在森林資源管理中的應用，主要是監測和調查森林資源的現狀，為森林資源管理提供準確的依據，比如，通過對衛星遙感圖像的分析，并參考實地調查的信息，可獲知森林各個年度的變化情況。運用無人機遙感技術，可對森林資源進行全面的監測，可航拍出高精度的遙感影像，使該項技術在森林巡查、森林資源調查、森林防火、有害生物監測中得到有效的應用，并發揮出良好的監測作用，為森林資源管理提供了高質量的數據信息。

1 衛星遙感圖像在森林資源管理中的應用

確定森林資源研究對象區域后，從某衛星獲取遙感圖像，一共需要三期衛星遙感圖像數據，分別是2015 年、2017 年、2019年，遙感圖像要具有代表性，然后使用專業的地理信息軟件與圖像處理軟件，對這些遙感圖像進行處理分析。

1.1 處理地面調查數據

（1）將地面調查獲取的森林資源數據導入計算機中作為輔助性資料，幫助遙感圖像處理軟件（ERDAS IMAGINE）進行遙感圖像處理，并且采用地理信息軟件（ARC-INFO）進行數據分析、管理、顯示、轉換；

（2）為保證地面調查分析符合遙感技術的需要，需結合當地森林資源管理的實際情況進行地面調查，但是地面調查數據不可當做主要依據，只可作為參考數據，以保證遙感技術在森林資源管理中應用的準確性。所以先要確定遙感圖像數據處理所需的項目，包括了森林資源所在區的編號、林班、小班、小塊小班、小班面積；森林資源所處位置的地形地貌、海拔、邊坡信息；以及樹木信息，像樹種、胸徑、樹高、郁閉度、林種等；還有造林信息，包括時間、密度、方式以及間伐時間等；

（3）為了加快圖像處理的速度，進行分時操作，將地面調查獲取的數據信息輸入至計算機中，保存為DBASE 格式，然后使用地理信息軟件將DBASE 格式進行轉換，保存為INFO 格式，進而完成地面數據處理與輸入數據庫的工作。此外，地面調查不只是文字數據，還有圖形數據，需將圖形進行數字化處理，然后將數據輸入至數據庫中。

1.2 遙感圖像解譯

本次選擇的是某衛星三期圖片，由于成像的時間差異，需要在遙感圖像處理軟件中分別解譯，首先進行的是常規解譯，需要對遙感圖像進行處理，包括了轉換格式、變換坐標、幾何糾正等。

1.2.1 切割圖像

依據監測對象的實際面積，對遙感圖像進行切割，比如，設定此次切割的坐標為，左下角：X=610000，Y=3010000；右上角：X=604000，Y=2900000，完成切割后，獲取了三個圖形文件，設定為TM70，TM80，TM90。

1.2.2 圖形指數化

本次獲取的遙感圖像一共有7 個波段，在圖像指數化時，需依據圖像的實際應用，針對不同波段的數據采用不同的圖像指數化計算方法，由于本文論述的是森林資源管理，應依據植被光譜反射和土地覆蓋的情況，進行圖像指數化的計算，具體公式如下：

通過公式計算得到TMVI 值后，將遙感圖像處理為16-bit unsigned 格式，使圖像可以在其他軟件中能被打開。從而使圖像切割獲取的三個圖形文件轉化為TMVI70、TMVI80、TMVI90。

1.2.3 圖像迭加

將處理好的三期圖像進行迭加，以獲得森林資源在三個時期發生的變動情況，三個時期的圖形文件要使用不同顏色進行顯示，設定TMVI70 為RED，TMVI80 為GREEN，TMVI90 為BLUE，完成圖像配色后，將圖像迭加在同一坐標系內，就可通過顏色發生的變化，獲得森林資源在這三個時期的變化情況。

1.2.4 構建色彩識別圖

借助森林資源調查獲取的地面數據，解讀迭加后帶有色彩的圖像，進而運用三期圖像構建了森林資源變化色彩圖，用H 表示高色彩濃度，L 表示低色彩濃度，以此來構建色彩是別圖。

2 無人機遙感技術在森林資源管理中的應用

2.1 森林巡查

森林中的樹木、動植物具有經濟價值，違法人員為了自身的經濟利益，亂砍濫伐、亂采亂挖，對森林資源造成損害，為了保護森林資源，林業部門會安排護林人員對森林進行巡護，在巡護工作中，有固定的時間和路線，巡護的范圍有限，并且會受到森林中樹木植物的遮擋，而需要巡護的森林面積廣大，導致巡護工作不夠全面。在使用無人機進行巡查后，可從空中對巡查區域進行全面的巡護，無人機配備高清監控設備，可實時將巡護現場的圖像反饋給控制中心，并且也可收集違法人員損害森林的證據，以追究其法律責任。在評估森林資源遭受破壞的現況時，無人機可對破壞區域進行正射拍攝，然后使用圖像處理軟件進行加工，進而形成高分辨率的航拍圖像，可對破壞區域進行精確的勾繪、計算出實際的破壞面積，通過使用該方法，可以避免人工勾繪的誤差，并可在惡劣天氣下進行該項工作，以為森林資源管理提供可靠的現場信息。

2.2 森林資源調查

森林中樹木種類豐富，但是內部地形復雜，資源調查工作難度較大，調查的內容包括了蓄積量、面積、營林情況等，以往森林資源調查工作一般采用的是樣地法，并且還需要深入森林內部進行實地的測量，資源調查效率較慢，而且手工測量樹木胸徑，或者是使用測高器，結合數據模擬去預測樹木的高度，這些方法存在著一定的誤差，測量的精確度不夠。而使用無人機的遙感技術可以精確地獲得這些數據，以推進森林資源管理的現代化、信息化發展。比如，運用無人機航拍需要測量的林木，獲得的遙感圖像使用Pix4D Mapper 軟件進行處理，然后構建數字模型，獲取林木的實際高度。或者預測林木的生物量，通過無人機拍攝的高分辨率遙感影像，計算出樹冠面積，并評估單木生物量，根據實地測量的數據，構建胸徑模型，然后可計算出生物量。無人機遙感技術通過航拍獲取遙感圖像，可作為森林資源分析調查的依據，可識別森林中的植被，估算生物量，為森林資源管理提供技術支持。

2.3 森林防火

森林火災會對森林資源造成毀滅性的打擊，具有不可預測性，并且火災救援難度非常大，森林大火一旦發生，將造成巨大的經濟損失，甚至是導致人員的傷亡。森林深處很少有人類活動，也是巡林員巡護不到的位置，借助無人機上的高清攝影設備和紅外線設備，可實現森林深處的日常巡護，及時發現起火點，為森林火災處置和救援提供準確的信息，提高了森林防火的工作效率。而且在火災過后，可快速評估出火災造成的森林資源損失。無人機遙感技術在森林火災防護中的應用具有成本低、監測面積廣的特點，森林防火成效良好，比如，將無人機拍攝的遙感圖像格式轉換為HSV，然后選擇徑向基函數作為支持向量的核函數，以此來識別起火點，準確度高達85%以上，而通過設定林火圖像閾值，與遙感圖像進行比對，當比值超過0.08 時，則可確定為發生了森林火災。

2.4 有害生物監測

無人機遙感技術可獲取森林任何一個角度的高清圖像，使其在有害生物監測中得到了普遍的應用，目前，該項技術在監測線蟲、薇甘菊方面取得了良好的效果。我國松林面積非常大，而線蟲對松林的危害極大，其被稱之為松樹的癌癥，現階段還無有效的治療與預防手段，一旦松林發生線蟲入侵，整個松林的損失將無法估計。因此，森林有害生物監測工作需要做到實時、全面，利用無人機遙感技術對森林中樹木生存現狀進行航拍，獲取高分辨率的航片，然后使用圖像處理軟件進行處理，從中獲取樹木遭受病害侵害后的特征圖像，以確定樹木是否遭受到病害，并為病害防治提供準確的數據信息。比如，研究人員使用ASD 野外光譜儀對林木進行拍攝，獲得了線蟲侵害松樹后松樹不同階段的病態特征，以作為識別線蟲病害的依據。薇甘菊生長速度快，具有很強的繁殖能力，入侵森林后，會對森林資源造成極大的破壞，使用無人機遙感技術，結合運用RGB 波段運算，以及聯合使用深度學習等方法，可找到該病害的發病源頭，評估出病害的覆蓋面積，進而為森林病害防治提供可靠的數據信息。

3 結語

森林資源對社會經濟的發展有促進性的作用，本身其是可再生資源，由于人們的過度開發，或者是遭受火災與病蟲害等的破壞后，影響到了森林資源的可再生能力，通過對森林資源的高質量管理，實時監測森林資源的發展狀況，確定森林資源樹木種類、生物量、優勢樹種、造林情況等信息，以為森林資源管理提供依據，其中遙感技術的應用，使森林資源調查與監測工作變得更加快捷，森林資源管理運用計算機軟件、衛星遙感圖像、無人機等，就可獲取精確的數據信息，提高了森林資源管理的現代化水平。