森林资源遥感监测技术与业务化应用获国家科技进步奖

    国家林业局政府网3月11日讯  森林资源清查(一类调查)和规划设计调查(二类调查)是我国森林资源调查的两大业务体系,传统五年一次的一类调查和十年一次的二类调查存在更新周期长、历经时间长、样地易被特殊对待、数据可比性差等缺陷,难以科学、准确评估森林资源和生态状况变化。“森林资源遥感监测技术与业务化应用”经过近十年的联合研究,解决以上难题,首次建立多阶遥感监测抽样技术体系,自主研发森林资源遥感监测应用系统,并在今年召开的国家科学奖励大会上获国家科技进步奖二等奖。项目参加人:李增元、周成虎、张煜星、倪金生、武红敢、黄国胜、陈尔学、杨雪清、骆剑承、庞勇;项目参加单位:中国林业科学研究院资源信息研究所、国家林业局调查规划设计院、中国科学院地理科学与资源研究所、北京东方泰坦科技有限公司、中国科学院遥感应用研究所。
  该成果分别以中、高空间分辨率卫星遥感数据作为基础数据源,首次建立了多阶遥感监测抽样技术体系,突破了森林资源遥感数据综合处理、分析及其集成应用的关键技术,规范了遥感技术应用的技术流程与标准,自主研发了森林资源调查遥感数据处理通用软件系统,建成了面向一类和二类调查两个服务层次的森林资源遥感监测业务应用系统,实现了森林资源遥感监测与信息管理的自动化、智能化和流程化。
  其创新成果体现在:1、将森林资源固定样地实测资料和多源遥感信息融合,建立了系列化森林资源专题信息提取与参数定量反演模型方法,充实了森林资源遥感监测调查的方法与技术基础。2、研制和开发了全自主林业遥感数据处理通用软件系统。3、开发了高空间分辨率遥感森林小班边界提取、森林资源变化概率的遥感估测、林分郁闭度和蓄积量的分级估测、森林类型的自动识别、遥感样地识别等组件化森林资源遥感监测关键技术专业模块;4、实现了森林资源遥感调查应用系统的业务化运行。
  项目首次建立了全国森林资源遥感调查综合样地系统和国家级森林资源遥感监测三阶抽样技术体系,完善了国家森林资源清查技术系统,填补了国内空白,达到了国际领先水平;提出了森林资源变化概率、郁闭度、蓄积量等级的遥感估测方法,发展了相应的技术平台,达到了国际先进水平;建立了国家级、县级森林资源遥感监测业务运行系统,满足国家相关技术规范要求,技术经济指标与技术应用水平达到国内领先、国际先进水平。首次建立了二类调查林相图的快速智能更新的技术体系;首次建立了基于星载激光雷达分解波形特征参数的林分平均高的估测方法;首次构建了基于不同物候期绿被指数图像的物候期修正的双正态模型和森林变化概率模型;首次完成了我国东北地区森林平均高的大区域估算;提出并建立了“影像-基元-目标”的高空间分辨率遥感影像分析方法体系,研发了目标特征提取和目标检测融于一体的识别算法,实现了包括GMRF、Gabor滤波器等十余种高分辨率遥感影像分割算法,发展了自适应高斯神经网络、局域自适应子波/高斯神经网络、进化子波网络和局域进化子波网络、模糊子波神经网络、多重分形和神经网络目标检测、进化模糊推理神经网络等地块边界自动提取模型,开发了通用、高效、功能齐备、自主知识产权的高空间分辨率遥感影像分割与地物特征提取专业模块。
  其主要经济技术指标为:遥感影像批处理能力达到准实时,几何校正中误差优于0.5个像元;人机交互有林地判别正确率优于95%,针叶林、阔叶林、混交林和竹林等森林类型的判识正确率优于85%;业务化运行系统满足国家相关规范的要求,国家级森林资源遥感监测业务运行系统的运行成本比常规体系降低20%;县级森林资源规划设计调查的林相图和森林分布图的制作效率比常规提高2倍以上。
  取得的主要成果有:获软件著作登记权8项;发表技术论文140余篇,其中SCI收录9篇,EI收录21篇,ISTP收录6篇;出版专著4部;国家级遥感监测系统在第七次全国森林资源清查中,得到了全面的业务化应用;自2005年起,县级遥感监测系统在辽宁、内蒙、山西、浙江等8省(区)得到全面的业务化运行;本项目的两个业务应用系统还在2008年初我国南方遭遇的特大冰冻灾害、汶川地震灾害的森林资源损失评估中发挥了巨大作用,产生了巨大的社会效益。

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