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【解决方案】绿水青山就是金山银山,多光谱遥感助力生态脆弱区监测

2022-07-01 10:37 性质:转载 作者:长光禹辰 来源:长光禹辰
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01● 行业背景及宏观政策●生态修复是近年来的热点话题,维护生态稳定,保护生态环境是全球环境保护的重要议题。我国幅员辽阔,是世界上生态脆弱区分布面积最大...

01

● 行业背景及宏观政策●

生态修复是近年来的热点话题,维护生态稳定,保护生态环境是全球环境保护的重要议题。

我国幅员辽阔,是世界上生态脆弱区分布面积最大、脆弱生态类型最多、生态脆弱性表现最明显的国家之一,对于生态脆弱区的生态环境修复是国家“十二五”规划的重点工作。

2020年6月,国家发改委与自然资源部发布了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021-2035年)》,明确了到2035年全国生态保护和修复工作的总体要求和主要目标,提出了各项重大工程的重点任务和政策措施,形成了推进全国重要生态系统保护和修复重大工程的基本框架。

02

行业现状及痛点

03

●主要应用场景 ●

图源网络

04

航空遥感监测解决方案 

生态脆弱区多为岩土裸露、植被稀少、地形复杂的恶劣场景,参考生态脆弱区修复植被修复与生态稳定保持与发展的核心要求,多光谱遥感以其丰富的信息量与多元化的数据表现形式,对植被的自动化探测与范围展示有更明显优势。

4.1

MS600 V2系列机载多光谱相机

长光禹辰自主研发的MS600 V2系列多光谱相机拥有6个1.2M像素多光谱通道,蓝宝石光学窗口,大光圈、低畸变、宽带透射、全玻璃镜头,铝合金机身,大动态范围智能调光,满足精准农业、林业监测、河湖生态、目标识别等多种行业应用需求。

MS600 V2/MS600 Pro

4.2

MS600 V2系列机载多光谱相机

高效高精度的数据采集性能是航空多光谱遥感系统的最主要任务。航空多光谱遥感系统基于不同的飞行平台,可分为多旋翼光谱遥感系统与固定翼光谱遥感系统。针对植被观测的后期统计分析多样化需求,航空多光谱遥感系统基于MS600 V2/MS600 Pro多光谱载荷实现不同需求的快速响应。

4.2.1  多旋翼系统

多旋翼光谱遥感系统基于DJI M300 RTK飞行平台,灵活便捷、操作简单,适用于科研团队、遥感服务团队、政府用户进行小范围重点区域生态脆弱区的综合监测。

M300 RTK+MS600 Pro+H20T

多旋翼多光谱遥感系统作业效率与所挂载荷密切相关,具体飞行参数详见下表(参数均为电池满电且循环次数≤10次条件下测得)。

多旋翼遥感系统飞行效率如下表所示,飞行参数为默认飞行参数。

4.2.2  固定翼系统

垂起固定翼光谱遥感系统基于AirCross 6 AIR飞行平台,挂载MS600 V2多光谱相机可同时获取多光谱与高清可见光影像,其依托长航时、快拆装、高性能的飞行特点,适用于大面积矿山、复杂地形岩溶山地等大范围测区、多应用场景的监测需求。

6Air+MS600+A6000

小型垂起固定翼多光谱遥感系统作业效率较高,具体飞行参数如下表所示(参数均为电池25000mah高压版电池满电且循环次数≤10次条件下测得)。

小型垂起固定翼遥感系统在进行MS600 V2多光谱相机单挂载时的飞行效率见如下表所示,飞行参数为默认飞行参数。

4.3

数据预处理软件Yusense Map

对于后期统计的应用需求,航空多光谱影像需经过二维建图实现由单张光谱影像向测区正射影像的转变,以实现用户对重点区域植被面积评估、植被空间分布展示与分析、植被长势监测的需求。

Yusense Map是一款功能强大、操作简单的无人机多光谱影像预处理软件,可以一键式进行相机参数读取、空中三角测量、波段配准、生成正射影像和光谱指数计算等一系列任务,最终完成航空影像的二维建图工作等问题。

Yusense Map软件

4.4

数据反演软件Yusense Map Plus

基于生成的二维正射影像,通过Yusense Map Plus多光谱数据行业应用软件进行生态脆弱区的植被覆盖度评估,通过简单便捷的操作完成目标分析、识别及成果输出等一系列流程化处理,其中植被覆盖度计算模块可同步输出植被范围与网格化的植被覆盖度计算结果,提高植被范围提取的准确度、可信度与自动化水平。

植被覆盖度专题图

05

●应用场景●

针对生态脆弱区复杂多样的地形地貌与生态特征,光谱遥感可实现以矿山、荒漠、干旱区、岩溶山地等岩土裸露严重区域为应用场景,在遭受自然侵蚀、人为破坏、自然灾害后而导致的土地退化、植被面积消减、植物生长受损等现象的直观观测与信息统计,并以准确的信息统计结果为生态修复策略制定提供数据支撑。

5.1

土地退化评估

土地退化是指土地在遭受自然因素、人为因素干扰后,内部结构与稳定性遭到破坏,最终导致土地沙化、植被消失的现象。

无人机载多光谱遥感基于裸土的多波段高反射特定实现对土地退化范围的准确划界与面积统计,实现对荒漠化、石漠化等土地退化情况的监测,并可通过定期监测、多时序数据叠加分析的方式实现植被消减的动态监测。

5.2

植被恢复状态监测

多光谱遥感技术对植被探测有独特优势,在恶劣环境下提取植被生长范围是评价植被恢复状态的主要任务。通过健康植被在近红外波段的高反射特征准确提取植被范围,可实现灾后植被恢复状况监测,同时对于荒漠复绿工程也可对复绿效果和植被成活状态实现数值统计,并可通过定期监测、多时序数据叠加分析的方式实现植被增长的动态监测。

5.3

生态修复策略评估

准确评估植被生长状态与生物多样性情况是综合评价生态修复情况的重要手段。通过监测生态脆弱区内植被生长状态与空间分布特征,可辅助评估生态修复的重点方向与区域,以实现生态修复的均匀性和针对性。

06

●成果提供●

生态脆弱区生态修复需要多样化的数据成果对修复策略制定与修复状态评价进行数据支撑。

低空多光谱遥感技术可产出高分辨率光谱反射率影像,为生态脆弱区的目标综合判读提供精细化底图。

准确评估生态脆弱区的裸土与植被分布面积是生态修复的主要任务之一,基于光谱遥感的自动化划界、面积统计等图像处理优势,为生态修复状态的综合评估提供准确的土地/植被范围与土地/植被动态变化专题数据,可为生态修复策略的针对性制定与修复程度评估提供重要参考数据。

同时,所生成的土地/植被范围支持在GIS平台中进行展示,通过多时序提取成果叠加分析的方式实现土地/植被变化态势的感知。

07

●技术优势●

【1】降低生态脆弱区实地调查工作中的人员安全隐患,提高调查效率;

【2】延续航天遥感监测的数据应用模式,提升遥感影像分辨率,补充重点区域监测遥感监测技术手段;

【3】丰富环境恶劣区域调查成果内容,为生态修复与区域保护政策的制定提供有效数据支撑。

长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司(简称长光禹辰)成立于2017年6月,注册资本1000万元,地点位于青岛市高新区中科研发城,是由中科院长春光机所和青岛市高新区共同投资设立的高新技术企业。公司现有员工20余人,研发人员比例85%,其中高级职称人员超过20%,硕士及以上学历近80%。

长光禹辰核心团队来自中科院长春光机所的空间光学部和航空测量部,在大口径光电侦察载荷的研发,可见光、红外、激光成像系统的研制与集成,机载、车载、船载光电稳定吊舱/平台研制,偏振、光谱成像仪器的研制等方面均具有10年以上丰富的工程经验,先后参与了921载人航天、探月工程、风云系列卫星、碳卫星等航天项目,以及多型号军用车载、机载、舰载光电侦察载荷的研制。

公司依托长光所在无人机航空遥感领域的技术优势和灾害现场信息空地一体化获取领域的核心装备,通过与国内外灾害预警、风险分析、损失评估等领域的优势单位深度合作,构建灾情信息天空地一体化管理与服务平台,利用大数据、人工智能、物联网等先进技术手段,实现灾害信息的快速获取、及时处理、定量分析和精准应用,满足灾前预警、灾中监测和灾后重建对应急信息的需求,成为国内领先的灾害应急装备供应商、灾害应急数据提供商、灾害监测预警及灾害救援信息服务商。

“原子弹、导弹中的光学设备一定要让长春光机所来做”,半个世纪前钱学森先生的这句话至今仍然回荡在长光人的耳畔;在军民融合发展的今天,长光禹辰将依托自身在光学仪器、光电装备领域的优势,着眼于解决无人机航空遥感和应急信息服务领域的应用需求,努力提升我国综合防灾减灾能力,植根青岛、立足山东、面向全国、服务世界!

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