箩筐技术分享中国林业遥感发展历程
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1引言
中国林业遥感的起始时间可追溯到年—年,到今天为止已经有了近70年的发展历史。近70年来,林业部门紧紧围绕国家林业资源开发利用、林业生态工程实施、灾害防治等重大需求,开展林业遥感科学研究和应用,林业遥感的主题也表现出了鲜明的时代特点。
在建国初期,百业待兴,林业的主战场主要是摸清森林资源家底,组织木材采伐,支援国家建设。因此,在年—年这段时间,遥感在林业上的应用局限于森林资源调查,有些林火和病虫害方面的应用,也是围绕森林资源的保护展开的。
虽然自20世纪50年代开始,中国就开始有计划地在东北西部、永定河下游、新疆农垦区等地开展防护林营造工作,但直到年才正式启动“三北”防护林体系建设工程。年—年,林业遥感科研和应用由单一的森林资源调查走向比较综合的“三北”防护林调查、可再生资源调查评价等,为国家在防护林建设成效的评估和后续规划决策提供了遥感技术支撑。
-02,国务院批准了林业6大重点工程。以6大重点工程实施为标志,中国林业建设进入了“生态效益优先,生态效益、经济效益和社会效益兼顾”的新的发展阶段。年也是21世纪的开始之年,“十五”的开篇之年,随后计划首次设立了地球观测和导航技术领域,计划、国家科技支撑计划、高分辨率对地观测重大专项、国家重点研发计划等国家科技计划陆续组织实施。在这些国家级科研项目支持下,年—年成为了中国林业遥感创新发展、硕果累累的20年。
以上从中国国家需求和林业遥感技术的阶段性特点,说明了本文将中国林业遥感70年的历程划分为年—年、年—年和年—年共3个阶段进行回顾的原因。从遥感技术进步角度来看,中国直到年左右才进口了遥感数据处理软硬件设备(李留瑜,),并有能力开始基于计算机的遥感数据数字化处理和分析系统研发工作,这无疑是林业遥感发展的一个里程碑。年第一颗高空间分辨率卫星IKONOS发射(林辉等,),年“数字地球”概念提出,这都预示着在新世纪中国林业遥感将走向发展快车道,因此,林业遥感第3个阶段自年开始似理所当然。如果说在第3个发展阶段的前10年(年—年),中国林业遥感还严重依赖国外卫星数据源的话,年开始的后10年则开启了中国高分辨率对地观测的新时代。
李增元等()以“中国林业遥感技术与应用发展现状及建议”为题,对年之前的林业遥感研究和应用进行过综述,采用的是以科学论文分析为主,辅以国家科技项目和成果分析的总结方法。本文在此基础上补充了年至今的材料,以林业部门牵头承担的国家级科技项目及成果的分析为主,以科学论文分析为辅的归纳分析方法,划分不同的时期,按时间先后顺序对林业遥感近70年的发展历程进行了梳理和总结。
2林业遥感发展的3个阶段
2.1年—年:航空遥感像片为主的目视解译应用阶段
林业是中国最早应用遥感技术并形成应用规模的行业之一。赵宪文()对当时中国林业遥感应用和研究概况进行了综述,重点就森林资源调查方向,回顾了航空像片30年的发展历史和自20世纪70年代开始的卫星林业遥感应用和研究进展。李芝喜()对林业遥感进行了回顾和展望,指出中国从建国初期就利用遥感资料进行森林资源调查,其中包括森林航空目视调查和通过森林航空摄影测量,利用航空像片勾绘小班和森林成图。丁世昌()和孙司衡()在回顾林业遥感进程时都曾指出中国自20世纪50年代初就开始森林资源航空摄影调查工作。早在年,中国就创建了“森林航空测量调查大队”(孙司衡,),首次建立了森林航空摄影、森林航空调查和地面综合调查相结合的森林调查技术体系。年,利用美国陆地资源卫星(Landsat)MSS图像首次对中国西藏地区的森林资源进行清查,填补了西藏森林资源数据的空白(孙司衡,),这也是中国第一次利用卫星遥感手段开展的森林资源清查工作,相关成果获年全国科学大会奖。
在这一时期,森林资源调查、森林火灾监测等林业应用所采用的遥感数据,无论是航空摄影测量遥感数据还是LandsatMSS卫星数据,主要是采用胶片提供的。将胶片洗印得到像片后再用于目视解译、判读分析。由于受当时计算机发展水平的限制,目视解译和判读也主要是在像片上通过人工勾绘、测量完成调绘任务。总之,这一时期遥感科研仪器设备和软件都依赖进口,林业遥感科研能力弱,遥感应用总体处于看图识字阶段。
2.2年—年:卫星遥感的开拓创新阶段
2.2.1森林资源调查
在“六五”期间,林业部门承担了一项针对林业遥感关键技术研究的项目,这就是徐冠华院士主持的“用于森林资源调查的卫星数字图像处理系统”。该项目研发了遥感卫星数字图像处理系统,并在森林资源调查遥感应用技术方面取得了重要突破。创新性地提出了快速有监分类、专家系统分类、蓄积量估测模型,实现了基于卫星遥感数据进行大面积土地覆盖和森林分类及蓄积量的估测,开启了卫星遥感林业信息提取的先河,并用计算机辅助绘制大比例尺森林分布图与蓄积量分布图,铺就了中国航天遥感技术的实用化道路。这项达到国际同类研究先进水平的开拓性成果于年获得国家科技进步三等奖。
“七五”期间,林业部门承担了第一个以国家需求为驱动的多部门联合研发项目。年—年,在徐冠华院士的带领下,赵宪文、虞献平等老一辈科学家联合林业部、中国科学院、教育部、农业部、测绘局共37个单位余名科技人员协同攻关,首次制定了再生资源遥感综合调查技术规范,在信息源评价(航天和超小比例尺彩红外航空摄影)、遥感图像处理、专业遥感调查、遥感系列制图、生态效益评价等遥感应用关键技术领域均取得重大突破,并成功研制了应用微机的资源与环境信息系统,实现了多种资源数据管理、分析和预测(徐冠华,),彻底改变了传统的资源调查结构和模式,成为推动中国卫星遥感技术进步和应用的重要里程碑。相关成果“三北防护林公共实验区遥感综合调查技术研究”,于年获得国家科技进步三等奖。
“八五”期间,年—年,由联合国开发计划署(UNDP)援助的“中国森林资源调查技术现代化”项目,建立了卫星遥感(基于Landsat卫星数据)监测与地面调查技术相结合的二阶抽样遥感监测体系,通过统计方法估计出全国森林资源数据,并通过区划形成森林资源分布图。通过承担计划“星载合成孔径雷达(SAR)森林应用研究”,在中国率先开展了将SAR应用于森林资源信息提取方法的研究,利用单波段、单极化星载SAR数据,建立了后向散射系数与森林参数的经验关系模型(李增元等,),研发了森林类型分类专家系统(白黎娜和李增元,)。
“九五”期间,主要承担了SAR和干涉SAR用于植被监测和制图的国家计划,建立了植被主动微波非相干散射机理模型,发展了基于多时相、多频SAR和干涉SAR等星载SAR数据的植被类型、森林分类制图方法。
2.2.2湿地遥感监测
中国在80年代初期以芦苇为主要研究对象,开展了植被光谱特征测量分析和湿地生物质资源遥感调查工作,年后开始基于航片和美国陆地卫星数据开展湿地景观结构分析及动态监测(张柏,)。90年代以来,基于多光谱、高空间、高光谱(童庆禧等,)等多源遥感数据的湿地监测应用技术逐步得到发展。基于全国年,年及年3个时期的陆地卫星遥感数据建立了比例尺为1∶10万的沼泽湿地分布动态解译数据库(张树清,)。
2.2.3荒漠化遥感监测
年,联合国荒漠化大会在内罗毕召开,自此荒漠化问题开始得到国际社会广泛
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