淺析Spot5遙感影像在森林資源調查中的應用探討

韓 旭，邱家瑞，孟 承

(天津市林業調查規劃設計院天津 300112)

1 基于Spot5遙感影像的森林資源調查

1.1 Spot5遙感影像概況

Spot5衛星是法國空間研究中心 CNES于2002年5月發射的一種地球觀測衛星系統。Spot5遙感數據的多光譜波段空間分辨率為10 m 短波紅外空間分辨率為20 m 全色波段空間分辨率最高可達到2.5 m。Spot5遙感影像的專業制圖比例尺為1∶25000 概覽成圖比例尺極限為1∶10000。

Spot5遙感影像已經大量應用于我國的森林資源調查中 為森林資源調查提供了準確、豐富、可靠、動態和經濟的地理信息源。相比森林資源調查中使用的其它類型遙感影像 Spot5遙感影像具有明顯優勢。例如 雖然航空像片價格比較昂貴 但影像分辨率非常高 目視判讀解譯工作量大 TM空間分辨率較低 無法滿足森林資源調查中準確判讀解譯的需要。

1.2 Spot5遙感影像判讀識別能力

Spot5遙感影像分辨率最高可達到2.5 m 判讀識別能力較強 能夠識別絕大部分地物 但是很難識別林地中樹種組成、郁閉度和齡級等。

1.3 基于S pot5遙感影像進行森林資源調查的 過程

基于Spot5遙感影像進行的森林資源調查 中 目視判讀解譯是核心 影響森林資源調 查成果的整體質量。

表1 Spot5遙感影像地類判讀識別能力評價簡表

圖1 基于Spot5遙感影像進行森林資源調查流程圖

2 建立目視判讀解譯標志

2.1 目視判讀解譯標志的概念

目視判讀解譯標志 也稱判讀要素 它是遙感圖像上能直接反映和判別地物信息的影像特征 包括形狀、大小、陰影、色調、顏色、紋理、圖案、位置和布局。建立目視判讀解譯標志是目視判讀解譯的前提條件正確的建立目視判讀解譯標志可以提高目視判讀解譯的正確率。

2.2 建立目視判讀解譯標志的過程

首先 要熟悉本期遙感影像的圖像特性 選擇幾塊能覆蓋區域內所有地類、色調類型齊全且有代表性的樣地 然后 利用GPS定位 找到樣地位置 進行樣地野外調查 現地拍照建立檔案 記錄森林資源調查信息 最后 根據影像上反映的顏色、光澤、幾何形狀、結構紋理及分布等與判讀因子的相關關系 結合樣地野外調查信息 運用簡單的文字描述 建立目視判讀解譯標志卡片。

表2 Spot5遙感影像目視判讀解譯標志卡片（2011年9月天津市）

2.3 建立目視判讀解譯標志時需要注意的問題

第一 建立目視判讀解譯標志前 必須確定判讀遙感影像的投影坐標和比例尺 不同的投影坐標和比例尺下建立的目視判讀解譯標志都會產生不同的效果 直接影響遙感影像目視判讀解譯的正確率。

第二 建立目視判讀解譯標志必須結合森林資源管理資料并進行樣地野外調查。同時 要根據多塊樣地的野外調查結果 綜合分析后再建立目視判讀解譯標志。

第三 個別地類的影像標志特征不明顯 例如未成林造林地和采伐跡地等 這些地類的判讀解譯必須結合森林資源經營管理資料。

第四 當期遙感影像建立的目視判讀解譯標志 只適用當期遙感影像的目視判讀解譯 不可跨期使用。

3 目視判讀解譯方法

目視判讀解譯主要指運用地理信息系統軟件 如Arcgis 結合前期遙感影像、地形圖及森林資源管理資料等在Spot5影像上進行目視解譯 來判讀區劃小班邊界。判讀區劃小班邊界時 應以山脊、山谷、溪谷及道路等地物為界線 權屬界線為主 同時兼顧宗地的完整性 盡量做到一個小班內權屬一致、宗地完整和林種相同。目視判讀解譯的主要方法有 直接判讀法、對比分析法、信息覆蓋法及綜合推理法等。

3.1 直接判讀法

直接判讀法是指根據遙感影像的影像特征 結合目視解譯標志 直接目視判讀解譯的方法 影像特征包括影像的顏色、形狀、紋理、邊界及分布等。

3.2 對比分析法

對比分析法包括多時段遙感影像的對比分析和不同類型遙感影像的對比分析 例如前期與本期遙感影像的對比分析 Google Earth影像與S pot5遙感影像的對比分析。

3.3 信息覆蓋法

信息覆蓋法是指利用專題圖或地形圖等輔助信息目視判讀解譯的方法 常應用于已經掌握森林資源管理資料的判讀地塊上進行目視判讀解譯的情況。例如 征用林地已經掌握了完整的征地圖 我們便可以把征地圖與遙感影像疊加后再進行目視判讀解譯。

3.4 綜合推理法

綜合推理法是指在考慮遙感影像的影像特征基礎上 結合實踐經驗、生活常識及森林資源管理資料等 進行相互關系的推理分析后再目視判讀解譯的方法。例如 我們可以根據地理位置和地貌等推理出判讀地塊的地類。

4 野外核實調查

利用地理信息系統軟件進行的目視判讀解譯工作只能判讀出標志特征明顯的地類減少野外調查的工作量 并且存在判讀錯誤的小班。因此 目視判讀解譯完成后 應對一些不確定小班所屬林種的地區及云層覆蓋和云陰影遮擋的難以解譯地區 進行野外核實調查。 野外核實調查時 應盡量沿用原有的小班界線。但對上期劃分不合理和因經營活動等原因造成界線發生變化的小班 應根據小班劃分條件重新區劃。根據野外核實調查結果 還要進一步完善目視判讀解譯標志卡片 對標志特征不明顯的地類再次進行目視判讀解譯。

5 結果分析

5.1 樣地判讀一致率

以天津市西青區二類調查為例 西青區Spot5遙感影像的目視判讀解譯小班共10021個 通過對2000個小班 占小班總數19.96% 的內業檢查 林業用地判讀綜合一致率為98.89%。其中 有林地判讀一致率為99.07% 灌木林地判讀一致率為97.03% 未成林造林地判讀一致率為97.60% 苗圃地判讀一致率為98.34% 無立木林地判讀一致率為92.93% 均達到國家規定的精度要求。

5.2 樣地判讀正判率

通過對1000個小班 占小班總數9.98%的外業核實 林業用地判讀綜合正判率為97.83%。其中 有林地正判率為98.28% 灌木林地正判率為95.05% 未成林造林地正判率為93.39% 苗圃地正判率為96.01% 無立木林地正判率為87.88% 均達到國家規定的精度要求。但是 由于西青區屬于平原少林地區 林地面積總量少 林相不好 分布破碎 地類間存在交錯現象 林帶和水系及交通等地類交織在一起 增加了判讀難度 因此 必須輔助外業核實工作 進行小班修正 進一步提高調查精度。

6 結論

森林資源調查中Spot5遙感影像的目視判讀解譯技術的應用 不但可以大量節省野外小班勾繪工作時間 降低勞動強度 提高工作效率 而且大幅度地提高了小班勾繪精度 有效確保森林資源調查中面積精度。但是 僅依靠內業工作的目視判讀解譯并不能判讀出影像標志特征不明顯的地類 Spot5遙感影像的目視判讀解譯工作并不能完全代替傳統森林資源調查中的野外調查。

隨著林業“3S”技術的發展 遙感調查成為今后森林資源調查的一種趨勢 遙感影像的目視判讀解譯技術已經大范圍應用于我國的森林資源調查中 未來在森林碳儲量估算、荒漠化和沙化監測、森林防火及野生動植物保護等領域中 遙感影像的目視判讀解譯技術都具有應用價值。

[1]孫華. Spot5在森林資源調查中的應用研究[D]. 中南林業科技大學, 2006.

[2]游先祥. 遙感原理及在資源環境中的應用[M].北京 中國林業出版社, 2003.

[3]戎桂風. Spot5衛星遙感影像解譯方法[J]. 山西林業科技, 20073∶42-52.

[4]王玉. 森林資源調查中Spot5遙感影像屏幕目視判讀方法探討[J]. 陜西林業科技, 20102∶57-60.

[5]簡太敏, 孔次芬, 王小麗. 基于Spot5森林資源二類調查目視解譯的探討[J]. 安徽農業科技, 2012 2∶1178-1180.

[6]李春干, 代華兵, 譚必增, 等. 基于Spot5圖像分割的 森林小班邊界自動提取[J]. 林業科學研究, 20101∶53-58.