森林火災(zāi)是一種危害極大的自然災(zāi)害,是森林?jǐn)_動(dòng)的主要類(lèi)型之一,直接影響森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碳循環(huán)甚至全球氣候的變化。近年來(lái),航空平臺(tái)和傳感器的技術(shù)進(jìn)步有效地提升了機(jī)載遙感系統(tǒng)探測(cè)和監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)的能力,推動(dòng)了機(jī)載遙感在森林可燃物調(diào)查及載量評(píng)估、火險(xiǎn)測(cè)報(bào)預(yù)測(cè)、火場(chǎng)態(tài)勢(shì)及火情監(jiān)測(cè)、災(zāi)害損失評(píng)估以及火燒跡地生態(tài)修復(fù)治理等方面的應(yīng)用。本文首先介紹了中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院機(jī)載光學(xué)全譜段遙感系統(tǒng)CAF-LiTCHy （Chinese Academy of Forestry’s LiDAR,Thermal,CCD and Hyperspectral airborne observation system）,描述了激光雷達(dá)掃描儀、熱紅外相機(jī)、CCD相機(jī)和高光譜傳感器等傳感器的參數(shù);然后,闡明了集成方案和觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法;最后,以四川省西昌市"3.30森林火災(zāi)"作為該系統(tǒng)火后災(zāi)情遙感調(diào)查和災(zāi)情評(píng)估應(yīng)用示例,綜合多傳感器數(shù)據(jù)特征,進(jìn)行森林火燒程度評(píng)價(jià),分析該系統(tǒng)采集的正射影像、冠層高度模型、高光譜影像、熱紅外影像在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的潛力。研究結(jié)果表明CAF-LiTCHy機(jī)載遙感觀測(cè)系統(tǒng)能有效獲取森林火災(zāi)的災(zāi)情信... 

【文章來(lái)源】：遙感學(xué)報(bào). 2020,24(10)北大核心

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不同林火烈度的CAF-LiTCHy機(jī)載數(shù)據(jù)

為了進(jìn)一步反映這次西昌森林火災(zāi)林木受害程度，在Google Earth中選取2019-12-13由法國(guó)航天局（CNES) Airbus獲取的高空間分辨率影像與火燒后局部的機(jī)載CHM數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，其中位置A、B、C、和D分別對(duì)應(yīng)了圖3中未過(guò)火區(qū)域、輕度過(guò)火區(qū)、中度過(guò)火區(qū)和重度過(guò)火區(qū)。從圖4可以看出，林火發(fā)生前，該區(qū)域Google Earth影像中森林覆蓋完整，郁閉度較高（圖4 (a））；從林火發(fā)生后的CHM數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)（圖4 (b）），該區(qū)域森林發(fā)生了大面積的重度過(guò)火（圖4 (b）中的D區(qū)域），林木自下而上燃燒完全程度高，郁閉度和冠層高度信息急劇下降，但輕、中度過(guò)火區(qū)域的森林依舊保持了林木的部分垂直結(jié)構(gòu)信息（圖4 (b）中的B、C區(qū)域）。正常植被由于葉綠素對(duì)藍(lán)光和紅光吸收作用強(qiáng)，而對(duì)綠光反射作用強(qiáng)，因此其光譜曲線呈現(xiàn)出450 nm藍(lán)光和670 nm紅光處的吸收谷以及在550 nm綠光出現(xiàn)反射峰的現(xiàn)象。同時(shí)，植被葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)導(dǎo)致800 nm—1100 nm區(qū)域存在一個(gè)反射高峰。受到植被含水量影響，正常植被在1450 nm、1950 nm處反射率下降，形成吸收谷。圖5展示了機(jī)載高光譜影像中火燒跡地、正常冠層、中度過(guò)火冠層、水體、裸土、柏油路的光譜曲線特征。從該圖中可以明顯地觀察到，相較于未過(guò)火的正常冠層，中度過(guò)火冠層由于葉片由綠變焦黃、葉綠素喪失，導(dǎo)致藍(lán)、紅光的吸收作用減弱，同時(shí)由于火燒導(dǎo)致葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其葉片在800 nm—1100 nm的反射峰明顯削弱，另外葉片含水量的降低導(dǎo)致其在1450 nm、1950 nm的吸收率降低，反射率升高。此外，重度過(guò)火區(qū)的樹(shù)木已成碳灰狀，使得該火燒灰燼區(qū)域在400 nm—2500 nm區(qū)間內(nèi)的反射率在0.1附近。由此可見(jiàn)，過(guò)火區(qū)不同典型地物的光譜曲線反映了本次采集和處理后的機(jī)載高光譜數(shù)據(jù)具備有效刻畫(huà)地物光譜特性的能力，對(duì)確定過(guò)火區(qū)的林木冠層受害程度以及估測(cè)森林火災(zāi)受害面積具有重要的理論依據(jù)。

正常植被由于葉綠素對(duì)藍(lán)光和紅光吸收作用強(qiáng)，而對(duì)綠光反射作用強(qiáng)，因此其光譜曲線呈現(xiàn)出450 nm藍(lán)光和670 nm紅光處的吸收谷以及在550 nm綠光出現(xiàn)反射峰的現(xiàn)象。同時(shí)，植被葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)導(dǎo)致800 nm—1100 nm區(qū)域存在一個(gè)反射高峰。受到植被含水量影響，正常植被在1450 nm、1950 nm處反射率下降，形成吸收谷。圖5展示了機(jī)載高光譜影像中火燒跡地、正常冠層、中度過(guò)火冠層、水體、裸土、柏油路的光譜曲線特征。從該圖中可以明顯地觀察到，相較于未過(guò)火的正常冠層，中度過(guò)火冠層由于葉片由綠變焦黃、葉綠素喪失，導(dǎo)致藍(lán)、紅光的吸收作用減弱，同時(shí)由于火燒導(dǎo)致葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其葉片在800 nm—1100 nm的反射峰明顯削弱，另外葉片含水量的降低導(dǎo)致其在1450 nm、1950 nm的吸收率降低，反射率升高。此外，重度過(guò)火區(qū)的樹(shù)木已成碳灰狀，使得該火燒灰燼區(qū)域在400 nm—2500 nm區(qū)間內(nèi)的反射率在0.1附近。由此可見(jiàn)，過(guò)火區(qū)不同典型地物的光譜曲線反映了本次采集和處理后的機(jī)載高光譜數(shù)據(jù)具備有效刻畫(huà)地物光譜特性的能力，對(duì)確定過(guò)火區(qū)的林木冠層受害程度以及估測(cè)森林火災(zāi)受害面積具有重要的理論依據(jù)。高光譜影像（圖6 (a））以及其波段衍生的指數(shù)可以在空間上更有效地反映林火烈度，結(jié)合Haboudane等（2008）和Huesca等（2013）的研究結(jié)果，利用高光譜數(shù)據(jù)的最優(yōu)窄波段信息分別計(jì)算了修正型土壤調(diào)節(jié)植被指數(shù)（MSAVI）（圖6 (b））和歸一化燃燒率指數(shù)（NBR）（圖6 (c）），本文選取機(jī)載高光譜影像的673.34 nm（紅光波段）、804.22 nm（近紅外波段）以及2132.65 nm（短波紅外波段）的反射率來(lái)計(jì)算MSAVI與NBR，公式為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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