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  • 森林航空摄影测量

    森林航空摄影测量是一种科学的测量方法。是利用空中拍摄的林区像片确定地物形状、大小和位置的方法。

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      利用空中拍摄的林区像片确定地物形状、大小和位置的方法。简称森林航测。主要用于林业测量、森林资源调查、 林区土地利用区划、 规划设计和经营管理等,是航空摄影测量的一个分支。用它可以大量减少外业工作,改善工作条件,提高测图的速度和精度。由于森林资源随时间变化而消长,宜定期进行;发达国家摄影间隔期一般为5年。
      概况  第一次世界大战后,欧洲一些国家开始用航空像片绘制森林地图和进行森林调查。30年代已能利用航空像片反映林分结构的特点, 借以区分林分的树种、密度和年龄,准确地绘出林分界线,从而提高了森林分类和制图的精度。到40年代由于可通过在像片上直接量测树木的影像,而获得树冠直径、树高、林分郁闭度、单位面积株数等因子的测定值,编制航空像片材积表,大大减轻了野外的测树工作。50~60年代,航空像片配合抽样技术(见森林抽样调查)广泛用于森林调查。此后随着非摄影传感器如多光谱扫描、侧视雷达和人造地球卫星的出现,森林资源调查技术又进入新阶段,并形成新的学科“遥感”。森林航测在新的学科中隶属于摄影遥感探测系统。80年代起结合电子计算机数据库的建立形成现代林业资源信息系统,其中,森林航测是一个有效的信息采集手段。中国森林航测工作起步较晚。20世纪30年代曾在秦岭利用航空拍摄像片进行教学和科研活动。1952年10月建立了森林航测队,开始了大规模的森林航测和调查。至今大部分林区已完成第 3次航空摄影任务,航空像片广泛用于林业调查。森林航测程序主要包括森林航空摄影、像片判读和分类、像片调绘调查和编制林业用图等。
      航空摄影  应用安装在飞机上的摄影机收集林区信息的工作。为使获得的图像便于成图和包含完善的信息,森林航空摄影主要采用摄影机光轴垂直于地面的摄影方式,按测图规范,以地形图的图幅范围作为摄区进行摄影。所用比例尺取决于判读和成图要求。通常 1:500~1:12000的像片称为大比例尺像片,用于量测林分调查因子;1:12000~1:30000的称中比例尺像片,用于森林区划调查;小于以上限度的为小比例尺像片,多用于定期监测森林资源的变化,林业中常用中比例尺。为减少地面工作,某些地段用直升飞机进行森林调查时可用1:500的大比例尺,这种比例尺摄影称为抽样摄影或点状摄影。为迅速获得大面积林区的信息,特别是地类变化的信息,降低航空摄影成本,则往往采用 1:60000以上的超小比例尺高空摄影。胶片有全色片、天然彩色片、红外片和红外彩色片。针叶树和阔叶树在红外部分反射率差别较大,因此在两种感红外的胶片上易于识别。在标准红外彩色片上,植被呈红色,其中阔叶树种为品红到红色,针叶树种则出现褐红色或紫红色。如受病虫为害的林木生长衰退,叶色枯黄,红外线反射能力锐减,在红外彩色片上表现为青色。由于植被能指示基岩和土壤的性质,这种感光片还能估计林地质量。这两种红外片的共同缺点是:分辨力低,阴影过深,成本较高。高空拍摄的红外彩色片上,林区区划精度与较大比例尺的黑白像片相同。常规的全色片和天然彩色片则有较强的分辨力,量测精度高。
      航空摄影宜选择在秋季落叶之前或早春发叶之后进行。因这两个时期特别是秋季,各树种的叶色差别最大,易于在航空像片上区别,以便分类。在干旱和半干旱地区,森林多分布在阴坡,因此拍摄时要注意太阳高度,最好选在接近中午时间,以避免过大的阴影。在陡峭山区,更要注意太阳高度。 在高云层天气采用长焦距摄影机,可减少地形和阴影的影响。
      像片判读和分类  判读的目的是提取和分析航空像片上的林业信息。通过判读进行森林区划,分类和估测林分调查因子。判读前要收集有关资料,组织线路调查(贯穿有代表性的森林航测地段)、收集和分析各种森林类型的像片影像特征,编制立体样片作判读参考(见航空像片森林判读),按经营和调查工作要求,把林场界、林班网和小班轮廓勾绘在像片上,即航空像片的森林区划。小班的区划要考虑到像片可能识别的详细程度,在小比例尺像片上只能识别大的地类、少数几个树种和3~4个郁闭度级。大比例尺像片上可以按树种、林龄、林分高来分类。应用航空像片代替地面测绘工作进行小班区划,不仅面积准确,还可以缩小内部的变动,以提高调查精度。为缩小蓄积量的变动而进行的森林判读区划称为分层判读。航空像片森林区划和分类的主要方法是目视判读和计算机分类。目视判读分类是现阶段采用的主要方法。计算机图像分析又称自动分类,是具有广阔前景的方法。
      航空像片调绘和调查  根据林业要求,将航空像片上未能显示出来的信息、现象、地物经过实地测量、调查核实后,描绘和记载到像片上去的工作。林业调绘的主要项目常为摄影后的林区变化、经营区划和林业设施等。利用像片进行现地调查工作,除要完成调绘外,还要利用像片选设地面样地,进行林业调查。航空像片是寻找明显地物、确定调查点位的有效工具。森林调查工作利用航空像片量测林分调查因子,通常在像片上的小斑界内或一定面积的样地上进行测定。大比例尺像片上直接进行定量判读的林分调查因子是面积、林分高、树冠直径、郁闭度、株数等。可利用航空像片上进行间接判读的林分调查因子是胸径、形级、立地指数、生长量、年龄、林分结构、材积等。林分蓄积量常通过查阅航空蓄积量表或对照有林地地面数据的判读样片来估计。
      像片判读结合地面工作估计用材林面积比单纯地面样地方法可提高效率 6~15倍。像片定量判读结合航空蓄积量表估计森林蓄积可节约60%的地面工作量。应用象片分层和地面结合的双重抽样方法,比全部利用地面抽样方法进行总蓄积量估计约可提高效率1倍。
      森林航测成图  包括将判读、调绘好的航空像片图像归整为统一比例尺的正射林业用图的过程。有图解法、立体测图法和编制照片图等几种方法。图解法编制林业用图的主要环节是制基图、 转绘碎部和清绘几道工序。林业中常用的基图是经过辐射三角测量加密了的控制点位图、较大比例尺的地形图或照片图。按林业用图的图例,将像片上调绘好的森林区划、各种信息有控制地转绘到基图上去的工作称为转绘。林业常用目视转绘、格网转绘和仪器转绘。转绘在林业航测成图工作中工作量最大,是决定图面精度的关键之一。
      森林航空摄影测量的发展方向是研制适合林业的感光片,提高树种分辨能力和改进航摄系统。如采用卫星图象或在高空拍摄红外彩色片的全面覆盖下,探测出森林资源变化地区,以及针对这些地区组织较大比例尺的森林航空摄影,可以提高航摄效率。近代大面积森林资源调查,往往采用卫星资料,小比例尺航空摄影,中比例尺或大比例尺抽样摄影的航空像片组成多层次遥感系统,最大限度地发挥各种遥感资料的作用。

     

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