影像解譯在貴州省森林資源連續(xù)清查中的應(yīng)用研究

甘桂春

(貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 貴州 貴陽(yáng) 550003)

影像解譯在貴州省森林資源連續(xù)清查中的應(yīng)用研究

甘桂春

(貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 貴州 貴陽(yáng) 550003)

為了提高貴州省森林資源連續(xù)清查中各類土地利用類型的監(jiān)測(cè)精度，在Landsat TM遙感影像處理的基礎(chǔ)上建立貴州省的土地類型解譯標(biāo)志，綜合利用“3S”技術(shù)建立能與圖形數(shù)據(jù)庫(kù)互查的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全省遙感樣地的計(jì)算機(jī)管理。

森林資源連續(xù)清查；遙感；“3S”技術(shù)；解譯；貴州省

遙感(RS)具有獲取時(shí)間快、覆蓋范圍廣、反映森林植被信息豐富等特點(diǎn)。在2010 年進(jìn)行的貴州省森林資源連續(xù)清查第六次復(fù)查中，采用遙感與地面調(diào)查相結(jié)合的方法開展森林資源連續(xù)清查工作，依據(jù)國(guó)家林業(yè)局2004年頒發(fā)的《國(guó)家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定》和1999年頒發(fā)的《遙感圖像處理與判讀規(guī)范》(試行)的有關(guān)規(guī)定，提高各類土地利用類型、沙化土地、石漠化土地和濕地資源面積的監(jiān)測(cè)精度，并期望通過遙感影像解譯等“3S”技術(shù)的應(yīng)用提高各類土地面積的估計(jì)精度[1]。在第六次復(fù)查中，對(duì)全部固定樣地進(jìn)行復(fù)查的同時(shí)，利用美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat TM遙感影像以人工解譯的方式結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)行森林資源信息的提取。

對(duì)于遙感影像解譯在森林資源清查中的應(yīng)用，前人有過一些研究，但真正將遙感(RS)技術(shù)應(yīng)用于森林資源清查中的案例還是不多。本研究根據(jù)中南森林資源監(jiān)測(cè)中心處理的Landsat TM遙感影像，建立適合貴州省Landsat TM遙感影像土地類型遙感解譯標(biāo)志表，綜合利用遙感(RS)等“3S”技術(shù)建立貴州省遙感樣地森林資源現(xiàn)狀分布數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 研究區(qū)概況

貴州省位于中國(guó)西南的東南部，地跨東經(jīng)103°36′—109°35′、北緯24°37′—29°13′之間。貴州省總面積為17616770hm2，占全國(guó)國(guó)土面積的1.84%，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，大部分地區(qū)氣溫在15℃左右，年均降水量在1300mm左右[2]。貴州省國(guó)土總面積17616770hm2，其中林地面積8771550hm2，占國(guó)土總面積的49.79%。全省森林面積為7033936 hm2，森林覆蓋率39.93%，其中有林地覆蓋率為31.82%，“國(guó)特灌”覆蓋率為8.11%。貴州省境內(nèi)以馬尾松、杉木為主，樹種相對(duì)來說比較單一[3]。

2 研究方法與步驟

首先，準(zhǔn)備最新Landsat TM遙感影像并收集各種相關(guān)資料，對(duì)Landsat TM遙感影像進(jìn)行處理，之后布設(shè)樣地點(diǎn)。其次，分時(shí)相、分景幅對(duì)處理的遙感影像建立解譯標(biāo)志[4]。最后，進(jìn)行目視解譯并建立遙感樣地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。研究步驟詳見圖1。

3 影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

3.1影像數(shù)據(jù)處理

本次遙感影像數(shù)據(jù)資料是通過地球資源衛(wèi)星獲取的中分辨率多譜段衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。應(yīng)用美國(guó)陸地衛(wèi)星的TM傳感器獲取數(shù)據(jù)，由中南森林資源監(jiān)測(cè)中心對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

圖1 研究流程Fig.1 Flow chart of the research

3.2影像分幅與樣點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)中南森林資源監(jiān)測(cè)中心提供的處理好的衛(wèi)星影像制作成以1∶5萬地形圖分幅為基本單元的TM影像圖。遙感判讀樣地原則上以2005年布設(shè)的遙感樣地為基礎(chǔ)，在1∶5萬TM影像圖上按2×2的公里網(wǎng)間距由北向南、自西向東布設(shè)樣地約44058個(gè)。樣地判讀范圍是以公里網(wǎng)交叉點(diǎn)為中心作為樣地西南角、右上3×3像素(地面90m×90m)，即0.81hm2。

貴州省的TM遙感影像共計(jì)17景，制作成1∶5萬的TM影像圖467張。

4 目視解譯

4.1制定土地分類系統(tǒng)

土地類型是根據(jù)土地的覆蓋和利用狀況綜合劃定的。根據(jù)貴州省森林資源連續(xù)清查的要求、遙感影像可判讀程度，制定了土地分類系統(tǒng)，包括林地和非林地兩個(gè)一級(jí)地類，其中，林地劃分為8個(gè)二級(jí)地類，非林地劃分為5個(gè)二級(jí)地類(見表1)。

表1 地類劃分及其代碼Tab 1 Classificationoflandandcode土地利用類型代碼林地有林地喬木林111竹林113疏林地120灌木林地130未成林地140苗圃地150無立木林地采伐跡地161火燒跡地162其他無立木林地163宜林地170林業(yè)生產(chǎn)輔助用地180非林業(yè)用地耕地210牧草地220水域230未利用地240建設(shè)用地250

4.2建立目視解譯標(biāo)志

外業(yè)建標(biāo)必須涵蓋貴州省所有的土地類型，每個(gè)類型至少有2個(gè)以上的樣點(diǎn)。樣點(diǎn)定位采用TM影像圖結(jié)合GPS進(jìn)行，并拍攝每點(diǎn)的地面實(shí)況。外業(yè)踏查路線主要根據(jù)遙感影像時(shí)相特征及交通等相關(guān)因素共設(shè)置4條外業(yè)踏查線路，覆蓋了全省所有的地級(jí)市和1/3以上的縣市，建立目視解譯標(biāo)志見表2。

4.3目視解譯

表2 目視解譯標(biāo)志Tab 2 Keysofvisualinterpretation序號(hào)類型解譯標(biāo)志色彩結(jié)構(gòu)影像1喬木林黃色、淡黃色、黃紅色、暗紅色、暗褐色紋理結(jié)構(gòu)均勻光滑①②2竹林黃色、金黃色紋理結(jié)構(gòu)均勻3疏林淡綠色紋理結(jié)構(gòu)均勻③④4未成林地綠色、淺綠色紋理結(jié)構(gòu)粗糙5灌木林地淡黃色、黃綠色、暗褐色紋理結(jié)構(gòu)均勻⑤⑥6苗圃地淡黃色、暗淺綠色紋理結(jié)構(gòu)均勻，邊緣清晰7采伐跡地白色或淡藍(lán)色、青色結(jié)構(gòu)均勻，邊緣清晰⑦⑧8火燒跡地淡藍(lán)色、淺綠色結(jié)構(gòu)均勻，邊緣清晰

續(xù)表2 目視解譯標(biāo)志ContinuedTab 2 Keysofvisualinterpretation序號(hào)類型解譯標(biāo)志色彩結(jié)構(gòu)影像9其他無立木林地淺青色紋理結(jié)構(gòu)粗糙⑨⑩10宜林地淡青色紋理結(jié)構(gòu)粗糙11林業(yè)生產(chǎn)輔助用地淺褐色紋理結(jié)構(gòu)粗糙 12耕地淺藍(lán)色、淡青色、品紅色紋理結(jié)構(gòu)均勻13牧草地淡青色紋理結(jié)構(gòu)粗糙 14水域藍(lán)色、深藍(lán)色紋理結(jié)構(gòu)均勻，邊緣清晰15未利用地白色、淡藍(lán)色紋理結(jié)構(gòu)粗糙 16建設(shè)用地白色、青色紋理結(jié)構(gòu)粗糙 注：①～ 為影像的序號(hào)。

根據(jù)所建立的解譯標(biāo)志和各種有關(guān)的文字資料、圖面資料，判讀每幅影像圖上的樣地。為確保解譯的精度，判讀要求“雙軌制”作業(yè)，即兩名判讀人員為一組，分別對(duì)同幅影像圖上的每個(gè)遙感判讀樣地進(jìn)行判讀登記。判讀類型一致率在90%以上時(shí)，可對(duì)“不一致”的樣地進(jìn)行協(xié)商修改，一致率達(dá)不到90%時(shí)，必須分別進(jìn)行重判，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)貴州省遙感判讀技術(shù)操作細(xì)則要求開發(fā)了C/S結(jié)構(gòu)的遙感判讀管理系統(tǒng)，利用GIS、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)人機(jī)判讀提供輔助判讀平臺(tái)及對(duì)判讀進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，以提高判讀效率和判讀質(zhì)量。在判讀結(jié)束后，隨機(jī)抽取總樣點(diǎn)的5%進(jìn)行野外實(shí)地驗(yàn)證(以GPS定位)判讀精度。貴州省的遙感樣地判讀以人工解譯結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)行森林資源的提取，即在監(jiān)督分類的基礎(chǔ)上采取人機(jī)交互方式進(jìn)行處理，解譯判讀部分結(jié)果見圖2。

圖2 影像解譯結(jié)果圖Fig.2 The result of image interpretation

5 建立遙感樣地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)

省遙感樣地現(xiàn)狀分布圖是對(duì)全省遙感樣地分布狀況直觀、形象的表達(dá)，而更詳細(xì)的樣地信息需要建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)來補(bǔ)充豐富[5]。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)在ArcGIS9.2中建立，也可以通過一般的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件如Visual Foxpro、Access 來建立，然后通過字段連接到空間數(shù)據(jù)上。根據(jù)要求，建立的遙感樣地屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括以下字段項(xiàng)：FID(系統(tǒng)自動(dòng)生成)、Shape(系統(tǒng)自動(dòng)生成)、樣地號(hào)、縣代碼、軌道號(hào)、時(shí)相、工組號(hào)、圖幅號(hào)、判讀日期、縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)、地類、優(yōu)勢(shì)樹種、齡組、郁閉度、濕地類型、沙化類型、沙化程度、石漠化類型、石漠化程度。本次在ArcGIS9.2中利用遙感判讀管理系統(tǒng)的判讀數(shù)據(jù)庫(kù)掛庫(kù)，樣地點(diǎn)與樣地屬性信息可以一一對(duì)應(yīng)，圖與庫(kù)能作到聯(lián)動(dòng)查詢與修改，查詢界面見圖3。

6 結(jié)論

運(yùn)用TM衛(wèi)星影像通過野外調(diào)查建立目視解譯標(biāo)志，并結(jié)合“3S”技術(shù)進(jìn)行森林資源遙感樣地判讀，具有快速、高效和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以節(jié)省外業(yè)調(diào)查時(shí)

圖3 圖查屬性數(shù)據(jù)界面Fig.3 Interface of inquiry

間，縮短調(diào)查周期。通過遙感目視判讀可以提高面積成數(shù)的估計(jì)精度，提高森林資源調(diào)查精度，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地查清森林資源現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)和消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。

[1] 智長(zhǎng)貴,李春靜,韓愛惠,等.固定樣地用于中分辨率遙感影像解譯精度的研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,41(6):629-630.

[2] 貴州獨(dú)特的環(huán)境和氣候[EB/OL].http://www.gzdrc.gov.cn/content.php?IndexID=277.

[3] 貴州森林資源概況[EB/OL].http://zt.gog.com.cn/system/2010/09/29/010914596.shtml.

[4] 林輝,熊育久,孫華,等.湖南省森林資源連續(xù)清查遙感應(yīng)用研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,27(4):34-38.

[5] 艾建林. TM影像在云南省森林資源“連清”中的應(yīng)用效果及問題分析[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2003,28(4):1-5.

(文字編校：張 珉，龔玉子)

ApplicationofimageinterpretationinthecontinuousforestinventoryinGuizhouProvince

GAN Guichun

(Forest Inventory and Planning Institute of Guizhou Province, Guiyang 550003, China)

In order to improve the monitoring precision of various land in the continuous forest inventory in Guizhou Province, the type of land’s interpretation signs based on TM remote sensing images was established. And the property database coordinating to graphic database was built by using 3S technology. So that the computer management of RS plots can be realized in Guizhou Province

continuous forest inventory; remote sensing; 3S technology; interpretation; Guizhou Province

2011-07-24

2011-08-11

教育部重點(diǎn)項(xiàng)目(209111)。

甘桂春(1979-)，男，江西省萍鄉(xiāng)市人，助理工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)及“3S”技術(shù)等方面工作。

S 757.2

A

1003-5710(2011)04-0045-03

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 04. 014