国产卫星数据助力我国森林资源监测：基于国产陆地卫星数据的西天山森林资源环境监测研究

遥感可以支持政府部门实现信息获知精确化、辅助决策精准化和实施治理精细化，也是服务大众消费升级和精致生活的基础性生产资料，对解决我国人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾具有重要意义，正成为全球发达国家和新兴国家激烈竞争的重要手段。陆地卫星是指以陆表为主要观测对象的遥感卫星，其正向高（空间、时间、光谱）分辨率、高精度等方向发展，在自然资源监管、现代农/林业发展、生态环境保护等多个领域具有不可替代的作用。陆地卫星应用基于天空地一体化数据获取、对地球系统的定量化感知、大数据运营以及多学科交叉、多领域集成，与卫星通信/导航、大数据、物联网、云服务、人工智能、地理信息等手段融合，可及时、精准地提取和反演相关重要参数（如大气/地球物化参数、植被生化参数等）并挖掘其关联性和推导其时空变化规律，是典型的高技术服务业。当前，我国已形成规模位居全球前列的专业卫星星群，如何综合、高效地利用这些卫星获取的数据服务于国土安全、生态安全、资源安全已成为国家科技创新的重大需求。结合重点区域的典型行业，实现综合、高效地利用多源国产陆地卫星数据，对于挖掘和释放国家空间基础设施的应用效能和服务数字中国建设、数字经济发展具有重大意义。

▲试验区典型的云杉林景观

西天山林区位于新疆伊犁境内，其分布范围为80°09′42″～84°56′50″E，42°14′16″～44°55′30″N，林区总面积203.373万hm2。主要分布于天山西部的阿吾拉勒山、那拉提山、科古尔琴山和伊什格力克山等山脉。林区位于伊犁河谷大小支流的上游，西与哈萨克斯坦共和国接壤。伊犁盆谷和昭特盆谷特有的向西开口的喇叭状地形地貌，使得北大西洋和北冰洋的湿润气流源源而入，形成了丰沛的冷锋雨和地形雨，加之林区的黑钙土和暗栗钙土壤，促进了生产力极高的原始天然云杉林、灌木林、落叶阔叶林、河谷次生林的形成。东起新源、尼勒克，西至察布查尔和霍城，连绵450多千米的山地森林，犹如绿色环带，对新疆地区和中亚区域的水源涵养和生态环境起着关键作用，生态地理区位极为重要。

自“十一五”以来，在民用航天、高分辨率对地观测系统重大专项、国家卫星应用产业专项等重大工程牵引下，本书作者及其研发团队依次利用中巴资源卫星数据、环境一号卫星数据、高分辨率对地观测系统系列数据，面向国家卫星区域应用示范和林业部门实际需求，开展了西天山林区的森林资源环境监测、公益林区划与资源补充调查、护林防火系统构建等工作。在研究实施过程中，研发团队人员克服了工作任务重、经费少、环境条件艰苦等种种困难，利用遥感及地理信息系统技术，结合现有成果、基础工作及新疆的区域特点，对西天山森林资源和环境的总体现状及动态变化情况，以及多重遥感信息特征进行了监测、分析与评价。全面完成了各项研究任务，形成了大量有价值的遥感研发成果。完成的主要研究工作包括以下几点。

1）基于中巴资源卫星数据的森林资源监测评价利用CBERS图像数据，在相关专题数据（如地形图、林相图、前期森林调查成果等）和地理信息系统（GIS）的支持下，依据现有的森林资源调查监测规范和卫星遥感判读区划标准，建立了基于CBERS数据的监测指标体系和解译标志，提取了有林地、疏林地、灌木林地、未成造林地等林业用地信息和地形地貌、林分郁闭度等森林立地信息。应用上述成果，对新疆天山西部林区进行了山区国有公益林区划界定和新增林业用地补充调查。共区划林业用地面积84.33万hm2，其中利用CBERS遥感图像区划新增林业用地45万hm2。以此为基础编制了各类专题图及森林资源分布图。以应用为目的，结合1∶5万地形图、地面调查数据及其他遥感影像等，对CBERS02B-HR全色波段图像质量、几何定位与校正、影像空间分辨率、类内与类间方差、纹理、噪声及融合等方面进行分析、比较和评价。在前期研究成果的基础上，针对西天山森林资源监测及森林资源管理业务化信息系统的运行要求，研究基于CBERS02B-HR数据的森林资源专题信息提取、林业区划及更新，并对该影像在森林资源监测中的应用进行了分析评价。

2）基于环境一号卫星的森林生物量与生产力监测研究基于历史、遥感与地面数据，凝聚地学、生态学、林学、空间信息理论、地统计学等学科理论与技术手段，建立了新疆西天山小尺度生物量遥感信息模型（分4种情形建立36个模型）以及改进的大尺度森林生产力综合模型。反演了新疆西天山云杉林生物量与生产力的时空动态变化，探讨模拟了西天山云杉林生物量与生产力的空间异质性及时空分异规律，并对这种分异规律的驱动要素进行了分析评价。

3）基于国产高分系列卫星的森林资源环境监测研究开展了新疆西天山山地云杉林林地光谱测定、征占边界测定、移动终端系统测试等野外监测工作，突破了森林遥感图像特征分析、基于多源高分卫星数据的小班郁闭度估测、基于高空间分辨率遥感影像的SVM小班界线提取等关键技术；建立了区域数据库；初步形成遥感影像专题产品、样地专题产品、光谱数据专题产品、森林资源专题产品、林地征占监测典型专题产品、生物量/生产力专题产品等6类产品；研发了数据管理模块、森林调查因子提取模块、森林资源动态监测模型模块、林地征占监测模块等11个模块，建立了新疆森林资源环境高分载荷遥感监测评价子系统。

本书得到安徽省科技重大专项项目（ 202003a06020002）、安徽省重点研究与开发计划项目（ 2021003， 202104a07020002，2022l07020028， 2022m07020011）、安徽省第五批“特支计划”（ 2019）、安徽省高校协同创新项目（ GXXT-2021-048）共同资助

本文摘编自《基于国产陆地卫星数据的西天山森林资源环境监测研究》一书前言，有删减，图片来源于本书，标题为编者所加。

《基于国产陆地卫星数据的西天山森林资源环境监测研究》

ISBN 978-7-03-071180-9

李 虎 陈冬花 等 著

责任编辑：黄 梅

本书以新疆西天山为研究区域，总结了中巴资源卫星、环境与灾害监测预报小卫星、高分辨率对地观测系统在森林资源环境监测方面的初步研究成果，突出了国产陆地卫星的鲜明特色，根据新疆西天山林区的森林资源环境监测、公益林区划与资源补充调查、护林防火系统构建等业务需求，深入探讨基于系列国产陆地卫星数据的森林资源专题信息提取、云杉林生物量和生产力估算、小班郁闭度估测、小班边界提取、新疆森林资源环境高分载荷遥感监测评价子系统等应用的学术思想与关键技术。
本书可作为高等院校遥感相关专业研究生的参考书，也可供从事林业遥感研究的科技人员阅读参考。

（本文编辑：洪弘）

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