江淮分水岭林地资源高分卫星监测研究

　　从2010年至2020年，在国家国防科技工业局、中共安徽省委军民融合发展委员会办公室 （安徽省国防科学技术工业办公室）、安徽省教育厅等有关部门的大力支持下，滁州学院、安徽师范大学、安徽省高分辨率对地观测系统数据产品与软件研发中心、滁州学院安徽省院士工作站、2018安徽省省属高校国产卫星应用领才团队等单位和平台充分发挥多专业、多部门优势，组成研发团队，利用国产民用高分辨率对地观测系统开展江淮分水岭地区林地资源监测研究。在项目实施过程中，先后有30多位专业技术人员与工作人员参与本项工作，利用遥感及地理信息系统技术，结合现有成果、基础工作及江淮分水岭区域特点，对该区域林地资源的总体现状及动态化情况，开展了全方位的遥感监测和系统集成，形成了大量有价值的成果。滁州学院陈冬花教授、安徽师范大学李虎教授组织汇总编写本书，本书不仅是对高分专项区域应用示范和产业化工作的一个总结，而且是对各个研究内容成果的汇总，更是全体研究人员集体智慧的结晶。

　　陈冬花，现任滁州学院教授，中组部“西部之光”访问学者，安徽省创新创业领军人才，安徽省高校优秀拔尖人才，安徽省高分辨率对地观测系统数据产品与研发中心首席专家，主要研究方向是资源环境遥感、国产卫星应用、空间信息应用。李虎，现任安徽师范大学教授，安徽省学术技术带头人，主要从事资源环境遥感分析方法、国产卫星在资源环境领域应用的教学与科研工作。先后主持高分系统国家重大科技专项，环境一号卫星星座等国家及省部级项目三十余项。

章总论1

1.1研究区概况1

1.1.1地形地貌1

1.1.2气候条件1

1.1.3土壤与森林植被2

1.2林地资源遥感监测的基础条件2

1.3研究内容和技术方案3

1.3.1研究内容3

1.3.2技术方案4

1.3.3总体功能结构与流程6

1.4卫星数据产品指标体系9

1.5数据采集与预处理13

1.5.1卫星影像数据13

1.5.2高分卫星数据预处理17

1.5.3森林资源数据库25
第2章高分卫星载荷森林树种识别研究29

2.1研究区概况及数据准备29

2.1.1研究区概况29

2.1.2数据源概况30

2.1.3数据预处理32

2.2特征因子集构建与分析37

2.2.1特征因子集构建37

2.2.2特征因子集分析44

2.2.3特征因子集组合方案49

2.3森林树种识别模型构建51

2.3.1模型原理51

2.3.2样本标记及扩充54

2.3.3模型构建56

2.4模型评价及分析62

2.4.1传统机器学习模型树种识别62

2.4.2模型评价和精度分析67

2.4.3小结71
第3章基于高分二号卫星影像的森林郁闭度估计研究73

3.1模型原理73

3.2数据源及预处理76

3.2.1高分二号卫星76

3.2.2高分二号卫星影像预处理76

3.3特征因子提取78

3.3.1地表反射率78

3.3.2植被指数78

3.3.3纹理特征80

3.3.4地形特征82

3.4模型构建84

3.4.1相关性分析84

3.4.2模型构建87

3.5模型精度验证90

3.6反演制图90
第4章基于高分卫星载荷的森林生物量估算研究91

4.1研究区概况92

4.2数据与方法92

4.2.1遥感影像数据预处理92

4.2.2样地数据预处理92

4.2.3辅助数据预处理94

4.2.4光谱特征提取94

4.2.5精度评价95

4.3结果与分析95

4.3.1建模因子确定95

4.3.2不同影像建模结果分析96

4.3.3多树种不同模型建模分析98

4.4结论与讨论98
第5章林地资源动态化遥感监测应用101

5.1遥感信息特征与林地匹配性101

5.2遥感信息特性与林地分类体系102

5.3遥感数据源选择与监测流程103

5.3.1监测尺度与遥感数据优空间分辨率选择103

5.3.2遥感数据时相选择104

5.3.3监测方法流程104

5.4林地资源动态化遥感监测106

5.4.1遥感影像和森林资源小班数据预处理106

5.4.2基于小班边界约束的高分遥感影像多尺度分割分类106

5.4.3化分类后处理和结果验证109

5.5示范应用111

5.5.1林地征占遥感监测111

5.5.2林地更高分遥感核查118

5.5.3林地化遥感监测118

5.5.4林区内基本建设监测121
第6章基于高分六号卫星数据的绿地信息提取127

6.1高分六号卫星数据预处理128

6.2基于SVM的绿地信息提取129

6.2.1基于图像分割的样本集构建129

6.2.2SVM算法与绿地提取138

6.3基于高分六号卫星数据的植被覆盖率估算145

6.3.1基于像元二分模型的城市绿地植被覆盖度提取原理145

6.3.2适宜植被指数选择146

6.3.3NDVIveg和NDVIsoil的确定148

6.3.4植被覆盖度估算150

6.3.5估算精度评价152
第7章林地资源监测高分业务化系统154

7.1系统需求分析154

7.1.1卫星数据需求分析154

7.1.2用户需求分析155

7.1.3业务需求分析155

7.2系统总体设计与功能设置156

7.2.1系统总体设计156

7.2.2系统功能设置157

7.2.3原型系统158

7.2.4业务化系统与移动终端系统158

7.3基于高分载荷的林地资源监测原型系统161

7.3.1系统设计原则161

7.3.2系统总体设计162

7.3.3系统功能模块163

7.3.4实现效果分析165

7.4森林资源管理与服务平台174

7.4.1系统设计原则174

7.4.2系统总体架构174

7.4.3系统功能模块175

7.4.4实现效果分析177

7.5高分卫星森林资源监测移动终端系统179

7.5.1系统设计原则179

7.5.2系统总体架构180

7.5.3系统功能模块180

7.5.4系统实现效果182

7.6系统研发关键技术186

7.6.1海量数据快速分发技术186

7.6.2林业专题应用系统集成技术187

7.6.3前后端数据同步协同技术187
参考文献189