遙感技術的樹木健康監測

1. 基於遙感技術的樹木健康監測

遙感技術可提供有關植物生長、狀態和健康的信息，因此可用於城市樹木管理。路政署在全港護養了大量樹木。樹木的現場檢查是需要耗費人力，以識別健康狀況較差或者處於較大倒塌風險的樹木。遙感技術和地理信息系統相融合的監測方法，可繪製城市樹木的分佈和健康狀況的分析，藉此可輔助樹木的現場檢測。路政署進行了一項研究，利用遙感數據，尤其是多光譜航空照片在監測樹木健康方面的適用性和可行性，藉此制定樹木健康指數和開發樹木健康監測系統，以輔助樹木的現場健康檢測。

2. 從 LiDAR 數據中獲取基本樹數據

機載光探測和測距（LiDAR）是獲取樹木結構和生物物理屬性的先進遙感技術之一。 LiDAR 系統的主要組成部分包括激光掃描儀、慣性導航系統和飛行平台搭載的全球定位系統 (GPS) 系統。具有高點云密度的高空間分辨率 LiDAR 數據可用於提取高精度樹木屬性，例如樹高、樹冠大小和胸高直徑 (DBH)。路政署進行了一項 LiDAR 研究，使用名為 HawkScan HS300 的集成無人機 LiDAR 系統，以提取樹木的基本數據。

樹數據的分割和提取
我們應用高級算法將點雲分割為單獨的樹、樹高和樹冠大小。胸高直徑 (DBH) 是通過使用基於 3D 樹模型導出的樹形參數開發的回歸模型來估計的。通過對比分割出來的單棵 樹木和參考數據中的單棵樹來評估共單木檢測的結果。

短片: 使用地面激光雷達數據進行樹枝分割的結果

3. 高光譜成像用於研究樹種分類及健康狀況

高光譜成像是現代遙感技術之一，它運用了光譜學和提供高分辨率光譜數據的精細光譜分辨率相機。高光譜數據包含100多個連續的窄波段，10nm甚至更精細帶寬。 它已被廣泛用於基於光譜反射特征的物種識別和植物監測，而其他植物參數，如葉面積指數、活的和衰老的生物量、水分含量和植物色素含量（例如葉綠素和花青素）都可以通過光譜反射響應來評估檢測。

常見樹種的高光譜圖像
路政署使用高光譜相機建立了香港首個常見城市樹種的光譜庫，包括可見光和近紅外（400至1000納米）中的204個波段。一共使用該高光譜相機採集了6科19種75棵城市樹木的450張高光譜圖像。這些樹木是基於物種多樣性、健康狀況、場地可行性和適宜性精心挑選的。

光譜庫
樹冠由不同組合的樹葉組成——健康的、不健康的、陽光照射的、陰影的、新的、嫩的和成熟的葉子。樹枝、樹幹和樹冠陰影也會影響樹冠的累積反射率。通過計算並繪製每棵樹的平均冠層光譜特征，來建立香港19種城市樹種的高光譜庫。