智慧林業(yè)：遙感技術(shù)助力林業(yè)碳匯監(jiān)測(cè)工具升級(jí)

導(dǎo)語(yǔ)

森林生長(zhǎng)產(chǎn)生的巨大碳匯是實(shí)現(xiàn)碳抵消、達(dá)到碳中和的關(guān)鍵，因此準(zhǔn)確計(jì)算森林生長(zhǎng)量和碳匯量不僅是開展森林經(jīng)營(yíng)、制定林業(yè)方針政策的必然要求，也是推進(jìn)林業(yè)信息化和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的客觀需要。

隨著《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》的提出碳監(jiān)測(cè)越來越受到重視。

1 遙感技術(shù)在林業(yè)碳匯中的應(yīng)用現(xiàn)狀

遙感技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：森林資源遙感調(diào)查、森林火災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)、森林病蟲災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)及林業(yè)資源遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等。

遙感技術(shù)在空間分辨率和光譜分辨率方面的提高，以及雷達(dá)遙感、航空遙感和無人遙感飛機(jī)的發(fā)展，為林業(yè)遙感提供了豐富的信息源，拓寬了林業(yè)遙感應(yīng)用的深度和廣度，給森林資源清查和監(jiān)測(cè)工作帶來了新的契機(jī)，為“數(shù)字林業(yè)”的順利推廣提供了強(qiáng)大的信息保證。

不管是CCER的碳匯造林方法學(xué)（AR-CM-001）還是VCS的造林再造林方法學(xué)（AR-ACM0003），大都使用傳統(tǒng)的林業(yè)調(diào)查技術(shù)來獲取項(xiàng)目地塊面積、項(xiàng)目邊界、碳儲(chǔ)量等數(shù)據(jù)。

相比較于傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查技術(shù)難以獲取大面積的調(diào)查數(shù)據(jù)，存在耗時(shí)久、費(fèi)用高、效率低等問題，不能滿足森林資源調(diào)查和生態(tài)過程監(jiān)測(cè)大范圍、高覆蓋、多時(shí)相、時(shí)空連續(xù)觀測(cè)等要求等問題，遙感技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用具有直觀、快速、對(duì)環(huán)境無破壞以及沒有時(shí)空限制等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于無樣地?cái)?shù)據(jù)、不方便采集樣地?cái)?shù)據(jù)的地區(qū)，也可以進(jìn)行不限時(shí)空的橫縱向碳匯能力對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)全季節(jié)，全天候，近實(shí)時(shí)獲取森林碳匯更多要素信息，大幅度提高目標(biāo)區(qū)碳匯整體監(jiān)測(cè)的精度和準(zhǔn)度效果。

遙感方法可以使最終估算結(jié)果以空間分布圖形式呈現(xiàn)，可以更加直觀地看出碳儲(chǔ)量地分布情況，對(duì)于后續(xù)我國(guó)想要提高和改善碳匯能力的區(qū)域位置選擇具有指導(dǎo)意義，方便對(duì)后續(xù)碳匯項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)范圍管理。

2 遙感技術(shù)在林業(yè)碳匯中的技術(shù)應(yīng)用模式

隨著智慧林業(yè)的提出，遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息技術(shù)被廣泛運(yùn)用于森林資源的科學(xué)管理。在這一背景下，“天空地一體化”碳監(jiān)測(cè)體系被提出，它結(jié)合了衛(wèi)星遙感技術(shù)、無人機(jī)和地面的傳感器網(wǎng)絡(luò)與信息管理技術(shù)，形成了一種全新的森林監(jiān)測(cè)和管理模式。

?衛(wèi)星遙感技術(shù)?通過獲取不同波段的反射率信息，可以分析森林的健康狀況，評(píng)估干旱、病蟲害等生態(tài)壓力的影響，并應(yīng)用于森林覆蓋變化分析、碳儲(chǔ)量估算等領(lǐng)域。

?無人機(jī)/有人機(jī)?能夠攜帶多種傳感器飛行于森林上空進(jìn)行高精度的圖像采集。通過裝備的熱感攝像頭、多光譜攝像機(jī)和激光雷達(dá)（LiDAR）等設(shè)備，獲取森林的樹高、冠層密度、生物量和地形等信息。

?地面?zhèn)鞲衅?可以測(cè)量土壤濕度、溫度、光照等環(huán)境因子，對(duì)森林生態(tài)環(huán)境的變化提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，了解森林在生態(tài)系統(tǒng)碳匯服務(wù)功能的潛力。

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星遙感、航空遙感、有/無人機(jī)遙感和地面遙感等都在林業(yè)資源調(diào)查中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 遙感技術(shù)在林業(yè)碳匯中的應(yīng)用案例

“句芒號(hào)”發(fā)射衛(wèi)星遙感技術(shù)的新起點(diǎn)

2022年8月4日，我國(guó)首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星“句芒號(hào)”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射?！熬涿⑻?hào)”衛(wèi)星是一顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，也是世界首顆森林碳匯主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)的遙感衛(wèi)星。后續(xù)將廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)、陸地生態(tài)和資源調(diào)查監(jiān)測(cè)、國(guó)家重大生態(tài)工程監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化中氣溶膠作用研究等工作，還將服務(wù)高程控制點(diǎn)獲取、災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估、農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)等。

山西嵐縣利用無人機(jī)監(jiān)測(cè)典型植被及碳匯分析

近日，云智慧科技子公司-山西艾弗萊航空科技有限公司，受山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院邀請(qǐng)，前往嵐縣進(jìn)行山西典型植被及碳匯分析。利用衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、無人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)字化智能化治理系統(tǒng)體系，彌補(bǔ)現(xiàn)有地面監(jiān)測(cè)和核查方法的不足，大幅提高監(jiān)測(cè)效率，降低監(jiān)測(cè)成本。

南寧高峰林場(chǎng)通過有人機(jī)技術(shù)進(jìn)行森林資源調(diào)查

通過有人機(jī)技術(shù)獲得正射影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品后，利用圖像處理技術(shù)提取森林區(qū)域的植被信息，如植被覆蓋率、植被高度、植被類型等。再通過提取的植被信息，結(jié)合森林碳匯的估算模型，對(duì)森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算，大大提高工作效率，降低監(jiān)測(cè)成本。

長(zhǎng)江中下游區(qū)域長(zhǎng)江林帶碳匯的計(jì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

項(xiàng)目數(shù)據(jù)的采集基于RS技術(shù)、利用Landsat遙感影像，綜合實(shí)地調(diào)查信息與遙感影像的目視解譯，選取合適的監(jiān)督分類方法，對(duì)長(zhǎng)江蕪湖段進(jìn)行種植樹種識(shí)別、土地利用分類，進(jìn)而通過固定公式計(jì)算出碳儲(chǔ)量等重要數(shù)據(jù)。

4 遙感技術(shù)服務(wù)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略助力林業(yè)碳匯高質(zhì)量發(fā)展

“雙碳”戰(zhàn)略是國(guó)家未來幾十年的宏觀大布局，碳市場(chǎng)作為國(guó)家政策的市場(chǎng)化工具發(fā)揮著重要功能。但現(xiàn)階段認(rèn)定的林業(yè)碳匯計(jì)算方法需要耗費(fèi)大量人力物力，而遙感法對(duì)比傳統(tǒng)方法，具有直觀、快速、對(duì)環(huán)境無破壞以及沒有時(shí)空限制等優(yōu)點(diǎn)，可以使最終估算結(jié)果以空間分布圖的形式呈現(xiàn)，讓碳儲(chǔ)量分布情況更加直觀。

林業(yè)碳匯碳匯監(jiān)測(cè)計(jì)量方面應(yīng)堅(jiān)持使用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)，不僅能加速建立基于遙感技術(shù)的森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)核算體系，加速開發(fā)、更新有利于林草碳匯交易的計(jì)量方法學(xué)，豐富碳匯計(jì)量方法學(xué)體系矩陣，還能為碳匯交易提供更準(zhǔn)確、更便捷的計(jì)量工具。

在碳匯金融、保險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，應(yīng)重視遙感等強(qiáng)有力的監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)期貨、權(quán)屬交易、財(cái)政補(bǔ)貼、保險(xiǎn)業(yè)務(wù)、碳排放權(quán)交易等眾多領(lǐng)域，起到控制交易成本和提高效率、穩(wěn)定性等作用，進(jìn)而促進(jìn)林業(yè)碳匯等金融產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

結(jié)語(yǔ)

雖然現(xiàn)階段遙感技術(shù)還面臨著數(shù)據(jù)獲取通道不夠通暢，遙感圖像處理領(lǐng)域的技術(shù)還不夠成熟，因遙感數(shù)據(jù)的顯示方式不同，可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的解讀，受傳感器不穩(wěn)定、地球曲率、大氣條件、光照變化和地形變化也會(huì)影響數(shù)據(jù)質(zhì)量等問題。但隨著高分辨率遙感技術(shù)，人工智能與遙感技術(shù)結(jié)合以及對(duì)算法的不斷優(yōu)化下，“遙感+”技術(shù)將成為林業(yè)碳匯監(jiān)測(cè)最主要、最不可或缺的的手段之一?！半p碳戰(zhàn)略”作為國(guó)家戰(zhàn)略是國(guó)家未來幾十年的宏觀大布局，碳匯監(jiān)測(cè)發(fā)揮著重要的功能。林業(yè)碳匯遙感創(chuàng)新應(yīng)用國(guó)家高分衛(wèi)星、國(guó)家碳衛(wèi)星的數(shù)據(jù)資源和專業(yè)林草遙感算法算力，深入推進(jìn)行業(yè)應(yīng)用，建立更快、更準(zhǔn)、成本更低的碳匯監(jiān)測(cè)手段和標(biāo)準(zhǔn)量化測(cè)算平臺(tái)，讓碳匯交易各方受益，服務(wù)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略，打造美麗中國(guó)。

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