松材变色立木监测方案

发表时间:2021-03-19 09:49

一、前言

1】背景介绍

松材线虫病是全球森林生态系统中最具毁灭性的病害之一,被称作松树的“癌症”。目前,该病害在我国18个省发生面积达974万亩。松材线虫病具有蔓延速度快、影响面积广、治理窗口期有限等特点,严重制约着松材线虫病害的快速治理。

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2】行业痛点

目前松材线虫病精准监测主要有3种方法:

1)人工踏勘:作业效率低,危险系数高,以点概面的成果形式准确度较低;

2)无人机可见光遥感监测:人工目视数据量大且效率低,同时机器视觉识别方法需要高清影像的支持,很难兼顾大范围、高精度的应用需求。

3)卫星遥感:时间、空间分辨率低,单株枯死松树无法精细监测。

3】多光谱遥感优势

无人机载多光谱遥感同时具有光谱遥感信息丰富的优势和无人机作业高效率的特点,能够实现低成本、高分辨率、高频动态监测的任务模式,借助特定的光谱反演算法可实现松树枯死、松针变色等异常情况的精细化调查。


二、项目介绍

本次项目测区为青岛市城阳区林区,数据采集时间为5月20日、21日,测区概况见下表:

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本次外业数据获取采用SABER垂直起降固定翼,搭载未来智能MS600多光谱相机和SONY 5100可见光相机,系统如下图所示,主要指标参数见下表,多光谱相机主要参数见参数表。

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【外业数据获取系统】

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三、作业流程

本项目基于无人机搭载多光谱传感器获取多光谱数据,综合遥感、GIS技术混合建模的方法,实现自动化提取松材线虫病疫木,作业流程如下图所示。

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四、作业环境

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五、飞行参数

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六、架次及数据量

本次项目共计飞行10架次;总飞行时间约10小时;总作业时间约16小时;总数据量240G,其中多光谱数据135G,可见光105G。

七、数据处理

使用未来智能自主研发的多光谱数据反演软件航空遥感预处理软件对原始多光谱数据进行配准、拼接、辐射定标,得到测区的反射率影像,多光谱数据反演软件基于深度优化的预处理算法,在满足配准、拼接精度的基础上,极大提高了作业效率。

得到多光谱反射率影像后,导入至未来智能自主研发的行业应用软件多光谱数据反演软件+,该软件中的枯死树木识别与定位模块可自动识别枯死树木;模块算法主要基于枯死树木的典型光谱特性而构建,经大量数据验证、完善,可充分保证识别精度。

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【测区多光谱数据拼接影像(以NDVI指数为例)】

八、成果形式

业务监测成果主要包含以下三项:

1枯死树木分布图——标注枯死树木位置的遥感专题图,用于表示所提取枯死树木空间分布信息,使客户直观了解枯死木在林业小班内的分布位置;

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2枯死树木矢量文件——包含坐标、小班编号、树冠面积的的矢量数据集,标准的矢量数据格式可为实地巡查人员提供位置标注,同时还可执行数据交互;

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3枯死树木点位属性记录表——枯死树木点位属性数据表,包括坐标位置、小班编号、分区统计的小班面积等,记录了用于进行实地验证。

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九、未来智能多光谱遥感优势

1】自主研发MS600系列多光谱相机,为科研和行业应用而生;

2】兼容包含深圳大疆、成都纵横在内的各型多旋翼、固定翼无人机;

3】“装备+数据+服务”,提供覆盖多光谱遥感的全流程解决方案;

4】软硬件一体化、端云一体化,为第三方业务平台提供数据支撑。


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