高分辨率遥感数据增强的森林生态跨尺度时空仿真研究

Aim to resolve the difficulty of verifying the authenticity and accuracy in forest ecological visualization, the research work of this project focuses on using high-resolution remote sensing data to enhance the forest growth model and tree morphological simulation model on different spatial and temporal scales. It will analyze the correlations of high-resolution remote sensing data on different scales and establish a forest data model through multiple scale levels. By the mapping of forest data and ecological simulation models, together with the mutual verification, integration and fusion of ecological computing model and morphological changing model on the different spatial and temporal scales, a simulation framework consisting of macroscopic, middle and microcosmic levels is constructed to achieve cross-scale spatial and temporal simulation of forest ecology. Further progress will be made in forest ecological simulation which is expanded on the multi-scale spatial and temporal levels based on the research work of this project. With the enhancement of high-resolution remote sensing data, we can show the dynamic changes of forest ecosystems more accurately and realistically, and provide a more effective simulation means for forest ecological management and planning.

本项目针对森林生态可视化中真实性和准确性难以验证的问题，采用卫星高分辨率遥感数据增强的思想，研究高分辨率遥感数据在不同时空尺度上对森林生长计算和形态仿真模型的增强效应，并分析高分辨率遥感数据在各层次尺度上的相关性，建立贯穿多个层次的数据模型。通过数据模型与仿真模型间的时空尺度映射、生态计算和形态变化模型的相互验证和集成融合，构造由宏观、中观、微观三个层次尺度构成的仿真架构，实现森林生态跨尺度时空仿真。通过本项目的研究，能够将森林生态仿真在多尺度时空上进行更大的拓展，利用高分辨率遥感数据的增强作用，把森林生态系统的动态变化更准确、真实地展示出来，从而提供更有效的仿真手段为森林生态管理和规划服务。

本项目分析不同时空尺度上遥感数据与仿真模型的对应关系，利用高分辨率遥感数据对森林生态仿真模型的增强作用，主要开展面向高分遥感卫星影像和机载点云数据的微观尺度下树木形态增强仿真技术、中观尺度下森林生态计算的增强仿真技术、森林跨尺度时空仿真架构和原型系统研制等方面的研究。在中观尺度上研究遥感数据与森林生态计算模型之间的映射关系，开展支持森林生态仿真的遥感数据时序表达和特征提取，以实现森林生长计算的增强仿真。在微观尺度上建立遥感数据与树木形态仿真模型之间的关联，根据机载雷达数据和遥感影像数据，采用多种方法来获取树木个体相关的特征和信息。综合各时空尺度遥感数据对仿真模型的增强效应，研究森林生态多层次仿真架构，并设计构造了相应的原型系统，实现森林生态跨尺度时空仿真，从真实性和准确性上更好地支持森林生态可视化。