我國的陸地衛(wèi)星自“十一五”以來，在民用航天、高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項、空間基礎(chǔ)設(shè)施等重大工程牽引下，在規(guī)模上已穩(wěn)居全球第二位，在衛(wèi)星數(shù)據(jù)性能、質(zhì)量、類型、服務(wù)能力等方面也緊跟美歐，取得了巨大進展，為其應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實基礎(chǔ)。陸地衛(wèi)星應(yīng)用是基于天空地一體化數(shù)據(jù)獲取、對地球系統(tǒng)的定量化感知、大數(shù)據(jù)運營以及多學(xué)科交叉、多領(lǐng)域集成，與衛(wèi)星通信/導(dǎo)航、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、人工智能、地理信息等手段融合，可及時、精準(zhǔn)地提取和反演相關(guān)重要參數(shù)（如大氣/地球物化參數(shù)、植被生化參數(shù)等）并挖掘其關(guān)聯(lián)性和推導(dǎo)時空變化規(guī)律，對政府部門信息獲知精確化、輔助決策精準(zhǔn)化和實施治理精細化，以及大眾消費升級和精致生活具有重要支撐作用，是典型的高技術(shù)服務(wù)業(yè)。但是，我國的陸地衛(wèi)星應(yīng)用和空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展還相對滯后于衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)，需要深入挖掘行業(yè)、地方和大眾需求，聚焦具體應(yīng)用場景，突破相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。

近年來，中國經(jīng)濟發(fā)展和人口增長的雙重壓力對國家資源環(huán)境的影響程度超過了歷史上的任何時期。為了保證國家資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，如何準(zhǔn)確及時地對自然資源進行有效監(jiān)管，進而指導(dǎo)人們正確開發(fā)利用自然資源、保護生態(tài)環(huán)境，已成為國家決策部門和國內(nèi)外科學(xué)家普遍關(guān)注的問題。江淮分水嶺地區(qū)在森林地理分區(qū)屬于亞熱帶常綠闊葉林帶的安徽中部北亞熱帶落葉、常綠闊葉林混交林地帶。該區(qū)域是長江、淮河流域的分界線，狀如“脊背”，在長三角區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展格局中占有重要地位。江淮分水嶺地區(qū)屬秦嶺、大別山向東的延伸部分，因其獨特的地理環(huán)境和氣候條件，擁有豐富的農(nóng)業(yè)資源，是安徽省乃至全國重要的糧棉基地，但同時旱澇災(zāi)害多發(fā)。擴大和保護森林資源，對于該地生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與保育，促進當(dāng)?shù)氐拿撠氈赂缓蜕鐣�可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。同時，江淮分水嶺地區(qū)在“長江經(jīng)濟帶”中具有重要的戰(zhàn)略地位，具有創(chuàng)新活躍強勁、制造特色鮮明、生態(tài)資源良好、內(nèi)陸腹地廣闊等優(yōu)勢。在該區(qū)域開展以林地資源監(jiān)測為主的國產(chǎn)陸地衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范，對于推進省級/地市級政務(wù)信息化聯(lián)動建設(shè)、探索大眾空間信息應(yīng)用和數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展新模式、促進長三角區(qū)域一體化具有重要意義。

從2010年至2020年，在國家國防科技工業(yè)局、中共安徽省委軍民融合發(fā)展委員會辦公室 （安徽省國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)辦公室）、安徽省教育廳等有關(guān)部門的大力支持下，滁州學(xué)院、安徽師范大學(xué)、安徽省高分辨率對地觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品與軟件研發(fā)中心、滁州學(xué)院安徽省院士工作站、2018安徽省省屬高校國產(chǎn)衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)軍人才團隊等單位和平臺充分發(fā)揮多專業(yè)、多部門優(yōu)勢，組成研發(fā)團隊，利用國產(chǎn)民用高分辨率對地觀測系統(tǒng)開展江淮分水嶺地區(qū)林地資源監(jiān)測研究。在項目實施過程中，先后有30多位專業(yè)技術(shù)人員與工作人員參與本項工作，項目各課題承擔(dān)單位克服了工作任務(wù)重、經(jīng)費少、環(huán)境條件艱苦等種種困難，利用遙感及地理信息系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有成果、基礎(chǔ)工作及江淮分水嶺區(qū)域特點，對該區(qū)域林地資源的總體現(xiàn)狀及動態(tài)變化情況，開展了全方位的遙感監(jiān)測和系統(tǒng)集成，形成了大量有價值的成果。項目完成的主要工作成果包括：

一、科研任務(wù)研究成果

（1）基于高分載荷的林地變化監(jiān)測軟件模塊與專題產(chǎn)品

基于高分衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)，提出了一種基于高分二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的林地變化監(jiān)測模型，并形成自動提取軟件模塊，為暖溫帶落葉闊葉林林地變化監(jiān)測提供理論依據(jù)與算法借鑒。

（2）基于高分載荷的林地樹種識別軟件模塊與專題產(chǎn)品

基于高分衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)，提出了一種基于高分五號和高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的暖溫帶落葉闊葉林樹種識別模型，并形成自動提取軟件模塊，為暖溫帶落葉闊葉林樹種識別提供理論依據(jù)與算法借鑒。

（3）基于高分載荷的林分郁閉度估計軟件模塊與專題產(chǎn)品

基于高分衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)，提出了一種基于高分一號和高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的森林郁閉度估計模型，并形成自動提取軟件模塊，為暖溫帶落葉闊葉林森林郁閉度估計提供理論依據(jù)與算法借鑒。

（4）基于高分一號及高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的生物量估算軟件模塊與專題產(chǎn)品

為探究高分一號和高分六號衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)對生物量的估測效果，分析不同影像不同模型對生物量估測的適用性，以滁州市皇甫山自然保護區(qū)為研究區(qū)，高分一號及高分六號影像為數(shù)據(jù)源，從影像中提取光譜信息、地形、紋理特征等共386個指數(shù)因子，結(jié)合實地調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)不同樹種分別篩選出合適的建模因子作為模型自變量，建立多元逐步回歸模型，分析不同數(shù)據(jù)源對研究區(qū)中多樹種和單一樹種森林生物量估測的影響，同時引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和隨機森林模型建立多樹種生物量估測模型。結(jié)果表明，應(yīng)用多元逐步回歸模型進行不同樹種生物量建模，聯(lián)合數(shù)據(jù)優(yōu)于單一數(shù)據(jù)建模；分樹種建模結(jié)果馬尾松和麻櫟優(yōu)于多樹種建模，決定系數(shù)R2麻櫟＞R2馬尾松＞R2多樹種＞R2濕地松；多樹種生物量估算中，聯(lián)合數(shù)據(jù)建立隨機森林模型效果最優(yōu)，其次為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，多元逐步回歸模型效果最差。

（5）基于高分一號及高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的城市綠地信息提取軟件模塊與專題產(chǎn)品

基于高分衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)，提出了一種基于高分一號和高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的城市綠地信息提取方法，并形成自動提取軟件模塊，為暖溫帶城市綠地信息提取提供理論依據(jù)與算法借鑒。

二、建設(shè)任務(wù)研究成果

研制開發(fā)完成了以區(qū)域森林資源遙感監(jiān)測為主要業(yè)務(wù)主體的三個系統(tǒng)：原型系統(tǒng)、業(yè)務(wù)化系統(tǒng)、移動終端系統(tǒng)。

（1）原型系統(tǒng)：“基于高分載荷的森林資源監(jiān)測原型系統(tǒng)”

該系統(tǒng)是面向林業(yè)管理部門、為區(qū)域林長制遙感監(jiān)測量身打造的綜合業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行于Windows平臺，可實現(xiàn)對國產(chǎn)高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、信息提取、產(chǎn)品生產(chǎn)，基于國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)的林地信息識別、林地郁閉度估計、林種識別、生物量/NPP估算、林業(yè)資源信息統(tǒng)計與分析、森林資源消長動態(tài)顯示與查詢，以及基于互聯(lián)網(wǎng)+云平臺的信息即時推送及同步更新、多形式用戶信息接收等功能，可以滿足林業(yè)部門專題產(chǎn)品生產(chǎn)需求。

（2）業(yè)務(wù)化系統(tǒng)：“森林資源管理與服務(wù)平臺”

該系統(tǒng)形成“終端設(shè)備+市級林長森林資源管理與服務(wù)平臺運營+市級林長制監(jiān)測服務(wù)專題產(chǎn)品”模式，構(gòu)建了市級林長制監(jiān)測體系，實現(xiàn)了森林資源二三維展示、現(xiàn)狀森林資源數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、林地工程統(tǒng)計與分析、森林資源消長動態(tài)監(jiān)測等功能，為市級林長、地方林業(yè)局提供資源監(jiān)測、森林管護、增綠護綠督察、輔助決策等衛(wèi)星監(jiān)測服務(wù)。

（3）移動終端系統(tǒng)：“高分衛(wèi)星森林資源監(jiān)測移動終端系統(tǒng)”

該系統(tǒng)是以森林資源管理與服務(wù)平臺為依托，結(jié)合移動終端開發(fā)技術(shù)，以林業(yè)信息化業(yè)務(wù)為目標(biāo)，按照森林資源業(yè)務(wù)需求設(shè)計原則開發(fā)的森林資源監(jiān)測移動端系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于云平臺+移動終端模式的森林資源監(jiān)測的業(yè)務(wù)目標(biāo)。實現(xiàn)了“地圖操作”“應(yīng)用工具”“數(shù)據(jù)管理”“數(shù)據(jù)查詢”“人員管理”等功能，主要服務(wù)于林業(yè)工作人員，為用戶在野外實時定位、數(shù)據(jù)瀏覽、林業(yè)信息查詢統(tǒng)計以及數(shù)據(jù)采集等提供有效服務(wù)支持。用戶可隨時隨地、實時快速地獲取地區(qū)遙感影像和林業(yè)信息數(shù)據(jù)，對林業(yè)信息進行查詢和編輯，及時地對林業(yè)信息進行采集和反饋。

三、示范應(yīng)用研究成果

（1）11類典型專題產(chǎn)品

包括：示范區(qū)遙感影像專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)基礎(chǔ)地理信息專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林地光譜專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林地動態(tài)監(jiān)測專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林分樹種識別專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林分林地郁閉度提取專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)森林生物量估測專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林地征占監(jiān)測專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)林長信息服務(wù)專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)綠地信息分布專題產(chǎn)品1套、示范區(qū)植被覆蓋度專題產(chǎn)品1套。

（2）3類原型系統(tǒng)及業(yè)務(wù)化系統(tǒng)

包括：基于高分載荷的森林資源監(jiān)測原型系統(tǒng)1套；森林資源管理與服務(wù)平臺1套；高分衛(wèi)星森林資源監(jiān)測移動終端系統(tǒng)1套。

（3）1套安徽森林資源監(jiān)測背景數(shù)據(jù)庫

包括：遙感影像數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、森林資源背景數(shù)據(jù)庫、林地光譜數(shù)據(jù)庫。

四、科技創(chuàng)新

（1）突破了暖溫帶落葉闊葉林森林資源調(diào)查因子提取關(guān)鍵技術(shù)

突破了安徽江淮北部丘陵地區(qū)暖溫帶落葉闊葉林基于國產(chǎn)高分衛(wèi)星光譜特征的樹種識別、郁閉度提取、林地動態(tài)監(jiān)測以及光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的森林生物量估測等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了基于高分光學(xué)和高光譜衛(wèi)星載荷的森林變化監(jiān)測、樹種、林分郁閉度、森林生物量、城市綠地等信息遙感自動識別，為后續(xù)國產(chǎn)高分數(shù)據(jù)應(yīng)用于森林資源調(diào)查、監(jiān)測管理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）構(gòu)建了森林資源信息化綜合服務(wù)平臺

針對森林資源監(jiān)測業(yè)務(wù)需求，應(yīng)用多平臺、多時相遙感數(shù)據(jù)載荷，融合“互聯(lián)網(wǎng)+天基”等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建集森林資源監(jiān)測和管理于一體的森林資源信息化綜合服務(wù)平臺。提出一種基于“SDIKWa”信息鏈的森林資源監(jiān)測技術(shù)，利用“數(shù)據(jù)-信息-知識-智慧-作業(yè)”閉環(huán)滾動模型優(yōu)化森林資源動態(tài)監(jiān)測信息鏈，針對不同類型的用戶需求分別提供基于B/S的服務(wù)模式與基于移動終端的服務(wù)模式，為政府、林業(yè)部門以及廣大群眾提供多樣化、多層次、定制化的林業(yè)專題信息，構(gòu)建安徽區(qū)域空間信息服務(wù)體系，并形成長效綜合服務(wù)模式。

（3）探討了高分衛(wèi)星林業(yè)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)體系

初步形成了安徽區(qū)域輻射長江經(jīng)濟帶區(qū)域的高分衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)及增值產(chǎn)品的銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，為政府和林業(yè)部門提供國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)加工、專題產(chǎn)品、數(shù)據(jù)分發(fā)、終端應(yīng)用等服務(wù)，推進安徽區(qū)域高分衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為長江經(jīng)濟帶區(qū)域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供典型范例。

五、研究成果的技術(shù)水平及其先進性

（1）實現(xiàn)了國產(chǎn)高分數(shù)據(jù)的“好用”

通過林分各要素提取關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)，突破了快速協(xié)同反演與共性處理中多源衛(wèi)星觀測所帶來的時間、空間、輻射與波譜差異性糾正和不確定性等諸多關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，初步解決了在華東地區(qū)落葉闊葉林監(jiān)測過程中，因國產(chǎn)高分數(shù)據(jù)噪聲、圖像清晰度、定標(biāo)精度等原因造成的“數(shù)據(jù)不好用”的問題，實現(xiàn)了國產(chǎn)高分數(shù)據(jù)的“好用”。

（2）實現(xiàn)了國產(chǎn)高分數(shù)據(jù)的“用好”

研建了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的陸地衛(wèi)星星群綜合數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，以及面向政府、科研、行業(yè)、大眾等多用戶多層次的衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品。通過行業(yè)與區(qū)域應(yīng)用示范，為林業(yè)、國土資源等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與運行，兩個省區(qū)以上的區(qū)域應(yīng)用提供技術(shù)支撐和產(chǎn)業(yè)化示范，解決了由于國外封鎖，無法從國際上引進先進的衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，定量遙感應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)缺乏、處理復(fù)雜、規(guī)�；�程度低，導(dǎo)致應(yīng)用難度大等問題，實現(xiàn)了國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)的“用好”。

在完成上述研究工作及任務(wù)的基礎(chǔ)上，滁州學(xué)院陳冬花教授、安徽師范大學(xué)李虎教授組織匯總編寫本書，本書不僅是對高分專項區(qū)域應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化工作的一個總結(jié)，而且是對各個研究內(nèi)容成果的匯總，更是全體研究人員集體智慧的結(jié)晶。其中前言由李虎執(zhí)筆編寫；第1章總論由李虎、陳冬花執(zhí)筆編寫；第2章高分衛(wèi)星載荷森林樹種識別研究由陳冬花、栗旭升執(zhí)筆編寫；第3章基于高分二號衛(wèi)星影像的森林郁閉度估計研究由陳冬花、劉賽賽執(zhí)筆編寫；第4章基于高分衛(wèi)星載荷的森林生物量估算研究由陳冬花、劉聰芳執(zhí)筆編寫；第5章林地資源動態(tài)變化遙感監(jiān)測應(yīng)用由李虎、陳冬花、黃萬里、趙俊鵬執(zhí)筆編寫；第6章基于高分六號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的綠地信息提取由李虎、陳冬花執(zhí)筆編寫；第7章林地資源監(jiān)測高分業(yè)務(wù)化系統(tǒng)由陳冬花、李虎執(zhí)筆編寫。

在本書付梓之際，衷心感謝錢桂侖、鄭超、陳劍、顧家山、吳德安、洪蔚、胡如忠、衛(wèi)征、陳桂林、王燕永、張培、蘇勤、陸欣等專家在本書成稿過程中的悉心指導(dǎo)與支持。同時，向支持過本項目的國家國防科技工業(yè)局、國家國防科技工業(yè)局重大專項工程中心、中共安徽省委軍民融合發(fā)展委員會辦公室 （安徽省國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)辦公室）、安徽省教育廳、安徽省科技廳、滁州市政府、滁州市科技局、滁州市林業(yè)局以及有關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)、專家表示衷心的感謝。

由于時間有限，書中疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。