中科院空天院首創(chuàng)超高分辨率光學(xué)森林三維遙感新方法
近日,中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員倪文儉帶領(lǐng)的森林遙感團(tuán)隊(duì),在利用超高分辨率光學(xué)遙感立體觀測(cè)數(shù)據(jù)提取森林三維結(jié)構(gòu)研究方面取得重要進(jìn)展。現(xiàn)有研究認(rèn)為,光學(xué)多角度立體觀測(cè)數(shù)據(jù)在林區(qū)不具備穿透能力,故在缺乏林下地形數(shù)據(jù)時(shí),無法獨(dú)立進(jìn)行森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)的直接測(cè)量,特別是在濃密山地林區(qū)。本研究發(fā)現(xiàn):分辨率優(yōu)于0.2 米的光學(xué)立體觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠?qū)沃陿淠镜墓陧斀Y(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)刻畫;受樹木異速生長(zhǎng)方程啟發(fā),創(chuàng)建了“生長(zhǎng)關(guān)系約束的林下地形逼近算法”(AGAR),打破了傳統(tǒng)的認(rèn)知局限,實(shí)現(xiàn)了僅利用光學(xué)立體觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)森林垂直結(jié)構(gòu)的直接測(cè)量。相關(guān)研究成果發(fā)表在Remote Sensing of Environment上。 森林作為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)之一,準(zhǔn)確估算其碳儲(chǔ)量是遙感研究的主要方向,可服務(wù)于我國(guó)的“雙碳”戰(zhàn)略和地球系統(tǒng)碳循環(huán)過程研究。過去,國(guó)內(nèi)外開展了基于遙感影像光譜或微波散射強(qiáng)度等“二維”特征的森林碳儲(chǔ)量估算原理與方法研究,而“地形影響”“遙感信號(hào)飽和”仍是難以逾越的兩大科學(xué)難題。因此,國(guó)際學(xué)界逐漸轉(zhuǎn)向以衛(wèi)星測(cè)距技術(shù)為基礎(chǔ)的“三維”遙感,包括以激光測(cè)距為基礎(chǔ)的激光雷達(dá)遙感、以微波測(cè)距為基礎(chǔ)的合成孔徑雷達(dá)干涉以及以視覺測(cè)距為基礎(chǔ)的光學(xué)多角度立體觀測(cè)。美國(guó)科學(xué)家致力于發(fā)展具備冠層穿透能力的星載激光雷達(dá),包括早期搭載在航天飛機(jī)上的激光高度計(jì)SLA01和SLA02、2003年至2009年運(yùn)行的ICESat/GLAS衛(wèi)星、2018年發(fā)射的ICESat-2衛(wèi)星以及2019年放置在國(guó)際空間站上的GEDI。歐洲科研人員則積極發(fā)展穿透能力較強(qiáng)的L波段Tandem-L和P波段BIOMASS合成孔徑雷達(dá)干涉衛(wèi)星,并計(jì)劃2024年發(fā)射。相較于激光雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)干涉,光學(xué)多角度立體遙感具有圖像直觀形象的顯著優(yōu)勢(shì)但受穿透能力的限制,目前主要用于地表高程的測(cè)量,且需要依靠其他數(shù)據(jù)源提供的林下地形才能對(duì)森林垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量,應(yīng)用價(jià)值和場(chǎng)景受限。 |




