现代林业、生态文明建设和气候变化等重大发展、以及全球环境保护等政治问题均迫切需要快速、连续地掌握森林资源现状和变化信息。然而,我国现有的森林资源监测体系以五年为周期,无法提供更短周期、连续和实时的监测数据。面向国家林业信息化建设的行业重大需求,从森林资源监测技术、可视化模拟技术与经营管理技术出发,突破森林资源信息获取时间长、精度低,可视化程度低、预测模拟困难等技术难点,实现森林资源高时效、高精度监测,直观模拟与预测,为林业科研、生产和科学决策提供技术支持与模拟平台,促使森林经营管理者从宏观、全局和空间角度了解和掌握森林生长与变化动态。取得了一系列科研成果:
1.基于时间序列影像数据的大尺度森林覆盖与类型快速提取技术
利用MODIS遥感影像,研发了模糊分类、线性/非线性混合像元分解、多端元混合分类等分类技术,通过分析时间序列数据光谱特征、亚像元特征以及植被指数序列特性,解决了光谱混合和地类光谱重叠问题,总体精度提高5%以上,信息提取周期小于0.5年,突破了森林资源信息获取周期长,连续监测难等技术难点。
2.微波与光学遥感联合的森林类型识别技术
将RADARSAT2全极化数据与Quickbird数据融合,研建了光学遥感数据空间分辨率及光谱信息与SAR全极化特性的多源信息提取技术,实现了多源数据优势互补的森林类型综合识别,树种识别精度达到90%以上,大大减少了错分现象。
3.基于高分辨率影像和雷达数据的协同反演反演技术
针对大尺度森林生物量/碳密度反演与尺度转换问题,提出了一种基于块的点位协同克里格模拟的多尺度嵌套抽样方法,研建了基于高分辨率影像和极化雷达数据(ALOS PALSAR)的生物量反演技术,利用统计模型和BP神经网络两类模型,研发了基于高分辨率影像和地基LiDAR数据的生物量协同反演模型,反演精度提高了6-8%以上。
4.树木形态、结构与生长耦合技术
研建了树木形态结构参数及其分布特征快速、高效精准获取方法,突破了分形算法IFS的在树木形态结构模型中过于自相似的难题,创建了树木形态与分枝结构的耦合模型,研发了树木形态结构三维模型的快速构建算法,突破了树木形态结构、生长、环境之间的相互作用过程模拟,研发了树木形态结构与生长耦合算法、模型与软件系统,实现了树木不同冠形及其生长动态可视化模拟。
5.不同环境下林分结构与生长可视化模拟技术
研发了自适应林分结构可视化模拟算法,构建了不同数据源的林分结构分布二维/三维可视化自适应模型。研建了基于最小结构单元的林分空间分布格局可视化模拟模型,建立了林分属性结构分配方法,实现了林分空间结构可视化模拟。突破了不同环境影响下的林分生长建模难点,创建了基于过程模型的林分生长可视化模拟方法
6.林分生长与经营交互过程可视化模拟技术
采用流程式的设计理念,突破了林分经营建模的交互弱、操作性差等难点,研建了实基于工作流技术(WF)的林分经营过程自定义、林分经营措施方法决策、经营措施条件判断与3类采伐木决策可视化模型,通过定义工作流运行时引擎与自定义活动跟踪服务,实现了林分经营过程模拟以及林分生长与经营交互过程的可视化模拟。
7.人工林生长收获模型自动更新算法与技术
构建了人工林一体化生长收获培育模型,实现了人工林生长收获模型决策分析,生长收获解析木数据实时解析与生长收获模型的逆向建模,满足决策支持模型的重新拟合与自动更新。
8.森林生境因子精准获取与评价技术
结合森林环境特点,通过森林生境因子精准获取设备获取在同一树种、同一立地条件,采取不同的抚育措施,设计了森林生境因子无线传感器网络系统及部署方案,解决了森林环境中无线通信不稳定、尤其与公网连接困难的问题,为森林生境因子的精准获取,评价经营技术措施效果提供关键技术支撑。
项目共发表学术论文142篇,其中SCI/EI收录32篇;申请国家专利44项(公开发明专利35项),其中授权专利20项(发明专利11项);获得软件著作权登记58项;编制行业标准2项;出版3部专著;建立4个实验示范区;培养研究生74人,其中博士生8人。项目在森林资源高效与精准监测技术、森林模型与可视化模拟技术、森林经营管理技术方面取得了显著成果,先后在多个试验区进行了应用推广。
项目在森林资源高效与精准监测技术、森林模型与可视化模拟技术、森林经营管理技术方面取得了显著成果,先后在多个试验区进行了应用推广。