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解译“光谱”密码———风天林草公司(规划院)推进自然资源光谱数据库建设及应用赋能绿色发展

包文君
2025-05-30
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编者按

在首届东北“三省一区”国有企业“星火”创新创意大赛中,森工集团凭借硬核实力脱颖而出,一举斩获优秀组织奖,并以1个内蒙古赛区一等奖、5个优秀奖的亮眼成绩,展现了森工集团深耕五大产业板块,在科技创新领域的强劲实力。

即日起,本报推出相关报道,带您深入了解这6个科研项目的由来、研发过程、成果意义等,展现科技成果为集团高质量发展注入的磅礴动能。敬请关注。

■本报记者 赵兴祖 通讯员 于家强

在东北“三省一区”国有企业“星火”创新创意大赛中,风天林草公司(规划院)研发的《内蒙古大兴安岭自然资源光谱数据库建设暨在调查监测中应用》项目摘得内蒙古赛区一等奖,彰显了森工集团在林草设计咨询、服务国家国土绿化行动战略、大数据管理和应用、空天监测、创新科技研发等方面的强劲实力和创新力。

内蒙古大兴安岭林区资源丰富、生态类型多样,是我国北方生态安全屏障的重要组成部分、国家重要的木材战略储备基地。精准高效摸清林区自然资源状况及动态监测自然资源变化趋势,是保护好林区生态环境,筑牢我国北方重要生态安全屏障的重要一环。

然而,传统人工实地调查模式需要识别树干、枝叶、果实等特征进行分类,采集乔木林信息因子等,不仅耗时耗力,且数据获取困难。如何精准高效地掌握森林资源动态变化,成为森工集团亟待解决的关键课题。

2024年1月,风天林草公司(规划院)组建10人核心团队,以自治区测绘地理信息中心的光谱数据库建设工作为契机,开启技术攻关之旅。团队以内蒙古大兴安岭林区的乔木林为研究对象,融合多源遥感影像和森林二类调查数据,通过野外调查采集光谱样本,分析光谱数据与森林生态指标的相关性,结合使用五种植被归一化指数进行遥感特征变量筛选,通过反演结果,基于三库合一的林班矢量来进行针阔混树种分类,成功构建了地物分类模型和基于森林蓄积量反演的针阔混交树种分类模型。

为改进抽样调查法,提高自动化水平,风天林草公司(规划院)通过该项目建立遥感光谱信息数据库,提升森林调查监测的数智化水平。同时,样地群融合了“天空地”多层数据,为林区发展低空经济、推动“机器换人”以及完善现代林业产业体系的数据基础提供了有力支撑。

期间,共完成光谱信息样本采集样地203块,提取不同物候下地类(典型地物)的遥感光谱信息,建立标准地调查数据库完成光谱数据解译特征分析,建立地表覆盖分类模型和森林蓄积量反演的针阔混分类模型。利用混淆矩阵对地表覆盖分类模型现地验证,每个地类采集50个坐标点,共计验证点300个;基于森林蓄积量反演的针阔混分类模型预测纯针叶林、纯阔叶林、针阔混交林各50个样地,总计150个位置坐标。

据了解,本项目基于像素级多层感知卷积地物分类神经网络(M PCN et)和随机森林算法,构建了高精度的地物分类模型和针阔混交树种分类模型,显著提升了森林资源调查监测的精度和效率。其核心技术主要围绕内蒙古大兴安岭自然资源光谱数据库的构建及其在调查监测中的应用展开,成功开发了地物光谱数据库、地物分类模型、基于森林蓄积量反演的针阔混交树种分类模型、光谱与生态指标反演技术等关键技术及产品。通过精准的森林资源调查监测,能够更好地掌握森林生态系统的动态变化,为森林生态系统的保护和修复提供科学依据,有助于维护生态平衡,保护生物多样性,增强森林生态系统的稳定性和服务功能。

同时,该项目在多源数据融合与分析、高精度地物分类模型、针阔混交树种精细化分类、光谱与生态指标反演技术等领域实现了技术创新和突破,填补了国内外在该领域的研究空白,为森林资源的精细化管理和生态保护提供了新的技术手段,推动了森林资源调查监测技术的创新发展。

2024年10月12日,森工集团科技分公司(生态研究院)组织有关专家召开“内蒙古大兴安岭林区自然资源光谱信息研究暨在调查监测中的应用”项目鉴定会。期间,鉴定委员会通过审阅相关材料、听取汇报、质询答辩、评议后,一致认为,该项目在运用光谱数据技术对高质量开展自然资源调查监测评价中具有重要意义,研究方向正确、技术方法科学、试验数据翔实可靠,达国内领先水平。

“目前,《内蒙古大兴安岭自然资源光谱数据库建设暨在调查监测中应用》项目已完成模型构建,通过野外调查数据对模型进行初步验证,正着手开发光谱数据库和分类模型的数据产品。”风天林草公司(规划院)相关负责人介绍,将对模型进行优化和调整,提高分类精度,开发出基于光谱数据库和分类模型的应用系统,将光谱信息应用于构建“天空地”一体化智慧调查监测体系的实践中。同时,组织人员进行市场推广,与客户建立合作关系,推广项目成果和技术服务,为森工集团构建现代林业产业体系贡献力量。


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