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森林遥感研究团队完成大兴安岭林区无人机野外调查“开放实验”
时间:2018-08-27

  2018810日至21日,中科院空天信息研究院遥感科学国家重点实验室碳循环遥感研究室倪文俭研究员带队,完成大兴安岭林区无人机野外调查开放实验第三阶段的实验任务,标志着开放实验圆满收官。 

  森林植被碳储量是地球系统碳循环过程的重要组成部分,利用遥感数据的森林植被碳储量监测面临着地形影响饱和点尺度变换三大科学难题。为此,碳循环遥感研究室森林遥感团队以发展对森林空间结构具备直接探测能力的遥感原理和技术为突破口,经过多年的努力,构建了景观尺度多波段一体化森林垂直结构遥感探测机理模型,提出了“光学多角度光谱几何一体化森林冠层三维结构探测仪”,通过一系列关键技术突破,形成了复杂地表森林生物量多维度遥感立体观测方法,特别是针对由遥感所见非地面所测而引起的尺度问题,历经三年的时间,以消费级无人机为基础,开发了低成本的森飞三号森林航空影像数据获取平台,进而提出了以无人机影像为基础的森林遥感可视化野外调查方法 

  为了对上述研究成果进行系统性的测试验证,遥感科学国家重点实验室于20184月发起了大兴安岭林区无人机野外调查开放实验’”,得到了中国林业科学研究院资源信息研究所、内蒙古大兴安岭重点国有林管理局、大兴安岭林业集团公司天保办、黑龙江工程学院、中国科学院测量与地球物理研究所、内蒙古大兴安岭国家野外科学观测研究站等多家单位鼎力支持和积极参与。 

  按照设计,开放实验在整个大兴安岭林区(南北长约800公里、东西宽约350公里),分三个阶段进行了实施,共辗转约三万三千公里。第一阶段任务于2018424日至517日展开,共完成了141(大小约为1.0平方公里)的样区“无叶季”无人机航空影像的获取; 第二阶段于2018627日至718日展开,共完成了122(大小约为1.0平方公里)的样区“有叶季”无人机航空影像的获取,并进行了“光学多角度光谱几何一体化森林冠层三维结构探测仪”测试数据的获取; 第三阶段于201881021日展开,共对57个直径为30米的样圆内的单木进行了现场解译和“可视化”测量工作,包括树种、胸径、树高和代表性单木的冠幅,并同步获取了鱼眼照片。 

  该实验本着“共建、共享、共赢”的原则,随着数据处理工作的推进,拟逐步向学界提供分辨率为30米、覆盖范围为公里级、具有较高可信度的真实性检验产品,包括“森林郁闭度”、“叶面积指数”、“森林生物量”、“林分密度”、“森林高度”等产品。 

数据获取样区的空间分布图,白圈为无叶季数据获取样区位置,蓝点为有叶季数据获取样区位置,白圈内嵌蓝点表示无叶季数据和有叶季数据都有获取;黄色气球为野外单木测量样圆位置

无人机影像数据获取团队

野外单木测量团队

同一样区的无叶季影像(左图)和有叶季影像(右图) 

利用无人机立体影像获取的三维森林场景

布设的落叶松样地(左图)和布设的白桦样地(右图) 

以无人机底物为参考进行的单木现场解译结果(左图)和对应的单木测量结果(右图) 

鱼眼照片 

在第三阶段实施任务过程中,团队克服蚊叮虫咬、阴雨、冰雹、桥毁路断等不利因素的影响,辗转近八千公里。图为调查路途中遭遇暴雨

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