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基于无人机的近地面遥感和高光谱技术在森林生态中的应用

18、地学仪器与系统 > 专题4：生态系统仪器

森林作为陆地生物圈的主体，是全球变化响应的主体，其生物多样性、生物量和生产力对于人类可持续发展具有无可比拟的作用。在全球变化的大背景下，评估和检测不同森林类型结构功能空间分异规律及其动态变化趋势，揭示森林变化的驱动因子，探讨森林群落内在生物学要素和外在生态条件，是众多生态学家关注的热点。生态学家基于传统样地调查和航空航天遥感等手段对森林生态规律进行了充足的研究。但限于成本和途径，对于多尺度的森林研究一直难尽如人意。
近些年来，小型无人机技术突飞猛进，于此同时，多种传感器的小型化和轻量化进步明显。近地面遥感是指在小型无人机上通过搭载不同的传感器以获取森林区域的多种数据，该技术在森林生态研究中的应用方兴未艾。现阶段，在森林生态研究中应用较普遍的近地面烟感有可见光影像、多光谱和高光谱以及激光雷达。无人机搭载相机，可获取森林冠层的正射影像，完成单木分割和林窗提取等研究；搭载多光谱和高光谱设备，可获取更丰富的森林光谱信息，在此基础上，可对森林物种进行分类与识别，也可森林的生化性质和病虫害状况进行评估；而搭载了激光雷达的近地面遥感系统，则可获取森林冠层的三维结构信息，对森林立体结构展开更深入的研究。
将无人机视角与近地面遥感引入经典森林群落生态学研究，一方面为地面调查手段为主的局域数据来源添加新鲜血液，扩展了研究范围与尺度，另一方面，也弥补了大尺度遥感数据的较为粗糙的缺陷，为更细致的研究打下基础。与此同时，无人机作业的方便灵活，可根据目的为森林监测与生态研究提供多时相的数据，使更深入细致了解森林动态成为可能。综上，近地面遥感在研究数据种类多样性和获取数据时空尺度灵活性方面在森林生态研究中具有独一无二的优势，是未来森林生态研究中的关注热点。