中科院植物研究所成功绘制30米空间分辨率的全国森林冠层高度分布图

IT之家 2月6日消息，据中科院植物研究所网站，国家与全球尺度的高分辨率森林冠层高度产品对估算森林碳储存、理解森林生态系统过程以及制定森林经营政策等至关重要。现有的森林冠层高度产品的空间分辨率一般是500米或1000米，难以满足应用需求。

新近发射的星载激光雷达传感器 GEDI 与 ICESat-2 ATLAS 可以获取全球范围内分米级空间分辨率的森林冠层高度脚点数据，为大尺度森林冠层高度的高分辨率绘制提供了可能。但是星载激光雷达获取的脚点数据是沿卫星轨道离散分布的，无法直接生成空间连续的森林冠层高度产品。以往的研究通常利用星载激光雷达脚点数据与遥感影像和环境因子建立回归模型生成空间连续的大尺度森林冠层高度产品，但是该方法难以充分利用 GEDI 与 ICESat-2 ATLAS 较为密集的脚点数据，并且容易受到遥感影像饱和效应的影响。如何充分高效地利用新一代星载激光雷达数据生成大尺度高分辨率森林冠层高度产品，亟需进一步探讨。

中科院植物所苏艳军研究组设计了一种深度学习指导的空间内插模型 NNGI（Neural Network Guided Interpolation）。该模型利用深度神经网络自动学习权重的能力，解决了如何在内插模型中均衡考虑空间、环境与光谱等特征距离的权重贡献，突破了常用内插模型仅使用空间距离的局限。借助研究组积累的 140 平方公里的无人机激光雷达数据训练了 NNGI 模型，内插 GEDI 与 ICESat-2 ATLAS 星载激光雷达脚点数据，成功绘制了全国 30 米分辨率的森林冠层高度产品。通过与三套独立的验证数据集（超过 100 万个的 GEDI 脚点数据、33 平方千米的无人机激光雷达数据和近 6 万条的森林清查数据）相比，本研究得到的产品精度较高。此外，受益于空间内插策略，NNGI 生成的产品在森林冠层较高的地区几乎没有出现饱和。这套高精度、高空间分辨率的全国森林冠层高度产品表明了 NNGI 模型在监测国家乃至全球尺度森林冠层高度方面有着较好的应用潜力，所生成的全国森林冠层高度产品有助于提升大尺度森林生物量估算的准确性，为制定气候减缓政策与实现“碳中和”目标提供数据支持。

30 米空间分辨率的全国森林冠层高度分布图 | 图源：中科院植物研究所网站

IT之家了解到，该研究成果于 2021 年 12 月在线发表于国际学术期刊 Remote Sensing of Environment。