SilviLaser 2017参会总结

黄华国

2017-10-19

2017年10月9日到14日，受美国弗吉尼亚理工大学林学系邀请，参加两年一度的林业激光雷达应用会议Silvilaser 2017。不同于爱沙尼亚的新鲜之旅，这次参会乃是故地重游。整个行程极其紧凑，收获较大。同时，时差明显，也让身体经受了一次考验。为了保持良好的习惯，仍然花点时间小作总结，以了却一桩心事。

1.重回黑堡

2017年10月9日下午，由于下雨推迟了1个小时的美联航班机终于起飞，直奔芝加哥，而后转机到罗阿诺克(Roanoke)，然后坐上预定的出租车，直奔黑堡(Blacksburg)，到达酒店的时候，已经是凌晨1点多了。时隔五年，又回到VT，自然是思绪飞扬，午夜时分，困意全无。几个小时后，就将开始3天的会议了。

旅程中，有位老太不懂英文，却只身一人前往芝加哥探亲。感动于其勇气，也想到了自己的父母，我全程帮助登机、拿行李、填写入境单、转机等。最后，为了联系到他的儿子，在尝试WIFI未果之后，在芝加哥漫游打了个国际电话。虽说耽误了点时间，但心情很不错。

在转机的航班上，竟然碰到了5年前黑堡的熟人冷老师，而且就在前后座。第二天在中餐馆吃饭竟然又碰到了。只感叹世界太小，缘分似乎真的是存在的。

三天的会场中，陆续见到了2012年访学期间的3个合作导师（Burkhart,Randy和Val）和Phil。也作为半个主人带着几个参会朋友参观了VT校园、林学系楼、downtown，品尝了华园和Happy work中餐馆。一切都显得如此自然。想象中重访的激动和感慨，并未出现，就好像我从来没有离开一样。

图1. 重回黑堡

2.Silvilaser会议简介

Silvilaser主要关注如何应用激光雷达技术解决森林生态系统评估和管理。之前曾在10个国家举办过，今年是第15届。2012年我第一次参加该会议，可参见我的科学网博文首次参加SilviLaser (2012 First Return in Vancouver)的体会。2013年，中国林科院在北京承办了第13届会议。下面是举办的历史国家和城市。

Australia (Brisbane, 2002 &Hobart, 2011)

Canada (Victoria, 2002 &Vancouver, 2012)

China (Beijing, 2013)

Germany (Frieburg, 2004 &2010)

Japan (Matsuyama, 2006)

Finland (Espoo, 2007)

France (La Grande Motte, 2015)

Sweden (Umeå, 2003)

United Kingdom (Edinburgh,2008)

USA (Blacksburg,Virginia, 2005 & College Station, Texas, 2009)

下届会议将在巴西举办，和国际林联大会合办，会场紧邻伊瓜苏大瀑布。

图2.巴西伊瓜苏瀑布

会议最后一天经过讨论，澳大利亚将最后可能承办下下届。

3.密集紧凑的会议

会期三天，主题较多。作为科学委员会的一员，我自己也负责了一个分会场主持。午餐几乎只有1个小时的时间。Coffee break的时间有20分钟，但考虑到拖堂因素，大概只有10分钟可以稍微歇息一下。论文的报告也都很精彩，都不想放弃，所以听起来很累。

根据会议口头报告的题目，我利用wordcounter(https://wordcounter.com/)和Worditout（http://worditout.com/）绘制了关键词的分布图。可以看到航空lidar还是主流，冠层结构和生物量仍然是大家的关注重点。

图3.会议关键词分布图

邀请的几个Keynote都很棒。比如，第一个Keynote报告人Thomas Fox在国际知名的森林工业产品企业雷约尼尔有限公司(Rayonier Inc)担任森林生产力和可持续部门副主席，曾是VT的荣誉教授，主导VT的森林生产力促进中心。他讲的报告题目以美国南部为例，阐述lidar怎么用于精准森林培育，包括施肥、采伐、播种。

图4. 精准森林培育决策支持框架和管理前后的差异（Thomas Fox,2017）

第二个主旨报告是University College London大学的Mathias Disney。这个人也很牛。本科物理背景，硕士遥感专业，博士做三维辐射传输模型，后来转到lidar，尤其是地基激光雷达。这次的报告主要讲解在热带雨林用TLS进行详细密集的点云参加和单木重建，获得了超级详细的生物量数据。结论是基于DBH的生物量公式不准，显著低估。他的ppt也很炫。

图5. MathiasDisney做的热带雨林点云可视化图

      加拿大林务局的Joanne C. White评估了航空摄影测量DAP在加拿大大面积调查森林中的性价比，类似文献综述，也有他们自己的对比实验。总体上完全是从实用和业务化运行的角度来看问题。

      奥地利的Günther Bronner应用遥感解决林业问题有三十年，实践经验非常丰富。他提出用点云直接进行森林区划和采伐设计，摈弃传统的小班和林班概念。想法很好，也有一些案例。不过感觉推广难度较大。

图6. Bronner的点云森林概念图

NASA的Douglas Morton分析了亚马逊森林对退化和干旱的响应。采伐、火灾和干旱会产生不同的森林组成和结构。比如，在采伐过的林区，木材密度要比低强度采伐的林区低15%。但是整体分析太多，没有太听懂。

      第一天会场结束后参观了点云可视化实验室。看到了虚拟现实眼镜和Cave。

图7.参观VT虚拟现实实验室

      第二天会场结束后穿过蓝岭山，到了一个著名的酒馆，风景很好，品尝了各类葡萄酒，然后享用晚餐。期间和Alan,Randy, Val等进行了深入的交流。

图8.酒馆风光

4.有借鉴意义的报告

除了Keynote的报告外，还有很多有价值的分会场报告。和自身相关较大的有几个，这里简单描述一下。

立地指数：有两个报告联合时序遥感数据和lidar高度，提取了大范围的立地指数，为森林经理提供了参考。

生长模型：有个报告扩展了单木生长模型，并用lidar进行了验证。

三维重建：用SFM（Structurefrom motion）方法，基于地面照片获得样地三维场景;Wageningen大学用TLS进行飞行的尝试，试图代替TLS，看到他们课题组的网页，做了不少工作。

图9.采伐前后的地基扫描对比（http://www.wur.nl/）

可燃物管理：可燃物结构指数COMPOSITEburn index、火烧后不同演替阶段的树高重建、木材密度与森林结构的关系;可燃物管理对动物生境的影响。

边缘木：分析和边界距离不同的林木生长的差异性。

还有光子计数的滤波处理确实还能有些信息，说明Icesat2还是有应用前景的。

图9.火烧演替图（Bergeron et al., 2002）

5.思考

每次会议后，我都会思考lidar的未来在哪里。Lidar的发展无非是技术本身和林业应用两个方向。从技术上看，又分硬件和算法两块。硬件包括新的传感器，比如GEDI、Icesat2；或者新的平台，如无人机、背包。算法则针对点云的处理，包括自动配准、分割、压缩、特征信息提取等。单纯的技术发展不是林业人的长项，我们想要的技术必然是应用需求驱动下的技术。因此，还是应该抓住林业应用本身，也就是森林资源的本身的科学问题，比如生物多样性的形成机制、森林高生产力的维持机制、生长模型、森林抗干扰的能力来源入手，发挥lidar在三维结构上的优势，去寻求结构和功能的关系。当然，如果现有的技术搞不定我们的需求，我们就找电子工程专业合作，自己做硬件和软件。