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從高光譜視角了解森林概況

2020-08-03

從高光譜視角了解森林概況

 

透過高光譜成像進行林業管理,為做出數據驅動的決策或制定管理策略提供了堅實的基礎。2Excel geo是一家專門從事林業和環境監測行業的遙感公司,在此篇應用中說明了高光譜林業管理的一些可能性。

 

林業管理對於滿足日益增長的林業產品和環境保護的需求是非常必要的,然而人工查點和實驗室分析既費時又費力。高光譜成像是獲得有價值的森林概況資料的強大工具,裝備在機載平台上的先進高光譜相機能夠快速、方便地掃描感興趣的廣大區域,高分辨率下所收集的高光譜數據可提供從景觀到單一樹木的詳細信息。

 

下圖為全彩、多光譜和高光譜技術之間的比較,包括波段數和儀器示例

 

高光譜圖像分析能夠從空間和光譜兩個方面揭示生物化學和結構組成,可以多樣化地地應用於對森林的了解。

 

植被種類的分類

高光譜成像有助於識別景觀中不同樹種的位置和分佈,從而為管理樹木和森林提供有價值的信息,例如高光譜圖像加上創新的機器學習技術,可用於對混合林地環境中的主要樹種進行分類。

 

圖為石楠Heathland 1 (左) 和 Heathland 2 (右)的高空影像分類

 

樹木健康&疾病評估

機載高光譜圖像能夠評估灌木叢環境中因真菌Hymenoscyphus fraxineus感染並枯死的白蠟樹,從環境中識別單一染病樹冠的準確度高達89%,根據高光譜圖像計算出的窄帶植被指數被用於對枯萎現在的樹木進行分類,整體準確率可達87%

 

使用高空高光譜圖像對電力沿線的白蠟樹枯死分析實例,以確定個別樹木位置、樹種、高度和健康狀況,所有資料都可以整合起來生成最終風險圖。

 

樹形圖

先進的高光譜相機有助於高分辨率的數據採集,因此有能力識別大面積的單一樹冠,利用此重大優勢,可以從單一樹冠尺度的高光譜數據中得出具體指標,以用於管理和監測森林環境。

 

Lodge RSPB保護區内部分樹木高度地圖

 

此外,高質量的高光譜成像技術在量化樹冠覆蓋率,以及識別枯死立木、小面積(<5m特徵)土地覆蓋圖繪製(如灌木樹籬)、放牧壓力和樹木風害等變化檢測方面表現出優越性能。

 

高光譜成像技術能夠直接地反映森林當地生化信息,為林業部門做出數據驅動的決策,或制定管理策略時提供堅實的基礎,還可以擴展到農業、景觀規劃以及其他農業相關應用。