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北京數(shù)慧遙感+：林草生態(tài)綜合監(jiān)測解決方案

數(shù)據(jù)來源：北京數(shù)慧 2022-11-02 519

黨的二十大報(bào)告指出，“要推進(jìn)美麗中國建設(shè)，堅(jiān)持山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理”，“提升生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性、持續(xù)性，加快實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程，實(shí)施生物多樣性保護(hù)重大工程，推行草原森林河流湖泊濕地休養(yǎng)生息……”

2021年國家林業(yè)和草原局全面部署國家林草生態(tài)綜合監(jiān)測評價(jià)工作，旨在查清全國和各省林草資源的種類、數(shù)量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、分布，掌握年度消長動態(tài)變化情況，分析評價(jià)林草生態(tài)系統(tǒng)狀況、功能效益以及演替階段和發(fā)展趨勢。

為全面貫徹習(xí)近平新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)思想，聚焦新時(shí)期林草監(jiān)管與保護(hù)開發(fā)利用、科學(xué)管理的需求，提高科技對林草調(diào)查監(jiān)測預(yù)警及監(jiān)管的貢獻(xiàn)率，促進(jìn)林草生態(tài)保護(hù)修復(fù)，亟待建設(shè)系統(tǒng)、對標(biāo)、精準(zhǔn)、高效、智能的林草調(diào)查監(jiān)測技術(shù)及模式。

為解決林草資源底數(shù)不清、動態(tài)變化掌握不及時(shí)、健康狀況評價(jià)不準(zhǔn)等突出問題，北京數(shù)慧基于深厚的深度學(xué)習(xí)、圖像識別技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和多年的自然資源行業(yè)業(yè)務(wù)積累，建立業(yè)務(wù)驅(qū)動的技術(shù)研發(fā)模式，打造林草生態(tài)綜合監(jiān)測解決方案，支撐大范圍、全過程、多要素立體監(jiān)測能力，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的林草資源目視解譯判讀勾繪、評價(jià)指標(biāo)的人工測算向計(jì)算機(jī)快速識別、自動解譯提取、指標(biāo)一鍵式測算的轉(zhuǎn)型升級。

該方案利用高空間分辨率、高光譜分辨率的多源遙感數(shù)據(jù)以及人工智能、無人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，按照國土調(diào)查統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)智能識別與提取算法支撐下，快速、客觀、大面積地獲取森林、草原資源數(shù)量與空間分布情況、草地資源類別、生態(tài)質(zhì)量和利用狀況等，開展林草資源數(shù)據(jù)銜接分析研究，為落實(shí)嚴(yán)格依法治林治草和全面深化林草生態(tài)文明體制改革提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，為科學(xué)編制國土空間規(guī)劃，逐步實(shí)現(xiàn)山水林田湖草的整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)和綜合治理，保障國家生態(tài)安全提供基礎(chǔ)支撐。

一、林草資源分布數(shù)據(jù)庫建設(shè)

基于遙感、地面采樣樣本和深度學(xué)習(xí)分類技術(shù)，提取研究區(qū)域內(nèi)的森林、草原分布范圍，確定調(diào)查區(qū)域內(nèi)的草原類別分布和面積，厘清森林、草原界限，建立研究區(qū)林草資源分布數(shù)據(jù)庫。同時(shí)將標(biāo)本采集與存檔信息、地面調(diào)查照片統(tǒng)一匯總集成，按要求統(tǒng)一裝載入研究區(qū)林草資源數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合三調(diào)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行比對銜接，解決林草重疊問題，探究林草資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)更新機(jī)制。

野外樣地樣方調(diào)查與數(shù)據(jù)

二、草原植被蓋度監(jiān)測

基于遙感定量反演技術(shù)與地面實(shí)測數(shù)據(jù)，結(jié)合草地類別分布成果數(shù)據(jù)，通過高分辨率影像結(jié)合地面監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建草原植被蓋度反演模型，計(jì)算研究區(qū)草原植被蓋度，形成草原植被蓋度分布圖并分析其分布情況。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合草地類別面積權(quán)重，計(jì)算研究區(qū)的草原綜合植被蓋度指標(biāo)。

草原植被覆蓋分布專題圖

三、草原生產(chǎn)力監(jiān)測

基于遙感定量反演技術(shù)與地面實(shí)測數(shù)據(jù)，分析光譜指數(shù)與地上生物量間的相關(guān)性，篩選出適合于研究區(qū)的光譜指數(shù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法建立研究區(qū)草地資源分類型（荒漠類、草原類、草甸類）生物量最佳模型，測算草原生產(chǎn)力。

四、草原植被蓋度、地上生物量模型構(gòu)建

綜合考慮研究區(qū)的草原綜合植被蓋度、草原生物量的監(jiān)測結(jié)果，收集具有代表性的其他區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析、遙感反演等技術(shù)手段，建立研究區(qū)的草原植被蓋度、地上生物量監(jiān)測模型，并評估精度。

比如，對于草原地上生物量監(jiān)測，可根據(jù)不同類別草地地上生物量統(tǒng)計(jì)特征，將其分為荒漠類、草原類、草甸類等草地。然后使用Pearson相關(guān)系數(shù)，對歸一化植被指數(shù)NDVI、增強(qiáng)型植被指數(shù)EVI2進(jìn)行相關(guān)性分析。再選取相關(guān)性最好的植被指數(shù)，結(jié)合野外實(shí)測生物量數(shù)據(jù)，按荒漠類、草原類、草甸類等分組建立模型并評價(jià)精度。

某地蓋度反演模型建設(shè)實(shí)測效果

五、天然草原資源監(jiān)測云平臺

建設(shè)草地資源調(diào)查監(jiān)測云平臺，包括遙感影像自動處理模塊、草地資源深度學(xué)習(xí)自動識別模塊、草原植被蓋度與地上生物量反演模塊、草原綜合植被蓋度計(jì)算模塊、草原生產(chǎn)力監(jiān)測與合理載畜量計(jì)算模塊、成果輸出與下載模塊等，提升研究區(qū)的草地資源動態(tài)監(jiān)測能力與成果精細(xì)化管理水平，提高數(shù)據(jù)安全與管理效率。