基于航空多光譜遙感的松材線蟲病疑似疫木監(jiān)測一、前言 【1】背景介紹 作為我國唯一一個一級林業(yè)有害生物物種，松材線蟲病對森林生態(tài)系統(tǒng)具有極高的危險性與毀滅性，現(xiàn)已擴(kuò)散至18個省（區(qū)、市）、672個縣級行政區(qū)，累計造成超過6億株松樹死亡。 近年來，因遭受林業(yè)有害生物侵害的森林面積逐漸增加，國家林草局在7月29日召開會議提出，將在國家“十四五”期間開展松材線蟲病防控五年攻堅行動，遏制松材線蟲病快速蔓延勢頭，維護(hù)國家森林生態(tài)安全。 【注：松材線蟲病疫木表征之一為針葉全呈紅黃色，所以松材變色立木識別與監(jiān)測可輔助松材線蟲病疫木監(jiān)測】
【2】行業(yè)痛點 近年來遙感技術(shù)不斷發(fā)展，林業(yè)有害生物監(jiān)測對高頻性、全覆蓋性以及準(zhǔn)確性提出越來越高的要求。衛(wèi)星遙感分辨率低，影像質(zhì)量難以保證，無法實現(xiàn)單株變色立木的準(zhǔn)確提取；無人機(jī)可見光遙感雖可獲取高分辨率的精細(xì)化影像，但目視解譯、算法識別的方式難以適應(yīng)大面積、常態(tài)化的林業(yè)監(jiān)測需求。
【3】多光譜遙感優(yōu)勢 航空多光譜兼具無人機(jī)監(jiān)測與光譜遙感的綜合特點： （1）信息更豐富：可更精準(zhǔn)描述變色立木理化差異的外在表征信息； （2）投入產(chǎn)出比更高：多光譜遙感物美價廉，應(yīng)用場景更豐富，使用更廣泛； （3）特征差異更顯著：復(fù)雜背景的抑制能力更強(qiáng)、變色立木識別更準(zhǔn)確，適用于不同場景、批量作業(yè)； （4）作業(yè)更靈活：衛(wèi)星遙感時間、空間分辨率低，航空監(jiān)測是重要的林業(yè)遙感監(jiān)測手段； （5）門檻低上手快：平民化的飛行平臺、智能化的處理軟件，內(nèi)外業(yè)作業(yè)上手快。 二、項目介紹 安徽省黃山市是松材線蟲病發(fā)生的較嚴(yán)重地區(qū)，本次項目位于黃山市某縣林場，主要通過航空多光譜遙感技術(shù)進(jìn)行松材變色立木的識別與提取。 項目作業(yè)采用DJI M210多旋翼，搭載MS600 PRO多光譜相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)如下圖所示。
三、作業(yè)流程 本次監(jiān)測旨在通過無人機(jī)多光譜遙感平臺獲取部分林業(yè)小班的多光譜數(shù)據(jù)，通過松材變色立木光譜特征構(gòu)建植被指數(shù)，并通過光譜、紋理等信息組合，綜合提取變色立木位置信息。作業(yè)流程如下圖所示。
四、作業(yè)環(huán)境
五、飛行參數(shù)
六、架次及數(shù)據(jù)量 本項目共計飛行4個架次；總飛行時間約2小時；總數(shù)據(jù)量21.7G。 七、數(shù)據(jù)處理 本項目中無人機(jī)遙感平臺獲取的多光譜數(shù)據(jù)由未來智能自主研發(fā)的未來智能 Map航空遙感軟件進(jìn)行預(yù)處理。 未來智能 Map可實現(xiàn)基于影像POS信息和特征相結(jié)合的無人機(jī)遙感影像快速拼接算法，多通道光譜影像的亞像素級配準(zhǔn)、多景影像的實時拼接及輻射定標(biāo)，生成具有地表真實反射率的冠層正射影像，部分處理過程如下圖所示。
八、示范成果 本次項目輸出成果包括多光譜正射影像、專題地圖、變色立木矢量點、變色立木屬性表與監(jiān)測成果報告。
為確保提取精度，本項目在提交成果后專門進(jìn)行了實地踏勘查驗，通過將提取的矢量點導(dǎo)入奧維地圖進(jìn)行導(dǎo)航，本次查驗共抽樣踏勘40處變色立木點位，其中39處均提取準(zhǔn)確，整體精度達(dá)98%。
九、應(yīng)用現(xiàn)狀 截至2020年8月31日，未來智能已使用無人機(jī)載多光譜遙感系統(tǒng)完成了9個省市地區(qū)共計10萬畝的林業(yè)有害生物的監(jiān)測，其中松材變色立木達(dá)8萬畝，積累了超萬株變色立木的圖譜樣本。隨著2020年林業(yè)秋季普查的到來，未來智能旨在使用無人機(jī)載多光譜遙感技術(shù)，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、自動化的松材變色立木的監(jiān)測，力求改善目前人工踏查上山難、監(jiān)測效率低且不準(zhǔn)確的行業(yè)痛點。 十、未來智能多光譜遙感技術(shù)優(yōu)勢 【1】自主研發(fā)MS600系列多光譜相機(jī)，為科研和行業(yè)應(yīng)用而生； 【2】兼容包含深圳大疆、成都縱橫在內(nèi)的各型多旋翼、固定翼無人機(jī)； 【3】“裝備+數(shù)據(jù)+服務(wù)”，提供覆蓋多光譜遙感的全流程解決方案； 【4】軟硬件一體化、端云一體化，為第三方業(yè)務(wù)平臺提供數(shù)據(jù)支撐。 |
