遙感技術在森林覆蓋率中的應用探究

黃平良

【摘要】：現階段，我國森林資源的監測由傳統單一化轉變為綜合化，監測內容也日益豐富，在森林資源的監測中，森林的覆蓋率、蓄積量是主要的監測重點，隨著遙感衛星的發展，促使遙感技術集中了空間電子計算機通信，地理學等學科的成就，成為一種重要的高新技術。遙感技術能夠獲取豐富的地理信息，在林業領域的應用具有綜合性能高、成本低等特點。筆者結合工作實際對遙感技術在森林覆蓋率中的應用進行了探討，以期為后續林業調查監測提供參考。

【關鍵詞】：森林覆蓋率；遙感技術；應用情況；發展趨勢

在陸地生態系統中森林占有主體地位，總面積超過41公頃，占到陸地總面積的31%[1]。20世紀后，森林覆蓋率以及森林質量開始下降，生環環境事件也不斷出現。以往森林資源監測中，傳統的原地觀測與受控實驗需要大量的人力和物力，并且速度緩慢，時間序列可比性差，在偏遠地區調查則面臨更大的困難，存在較大的局限[2]。遙感技術的應用為人們提供了海量的信息并且視野更加廣闊，人們獲取的信息也更加連續、客觀、重復和動態，遙感資料分辨率也更高。林業作為我國經濟建設必不可少的物質基礎，其充分利用資源具有非常大的難度，我們需要采取先進的生產方式來進行開發，而利用遙感遙感技術研究森林資源開始得到重視。

1森林覆蓋率

森林以喬木為主，同時包括了草本植物灌木以及其它生物。森林占空間大，同時會對周邊的生物群落造成一定的影響。在森林資源的調查過程中，森林的覆蓋率不僅顯示了所在區域，或者國家的森林覆蓋程度，同時還代表了整個國家的綠化程度。國家林業的發展方向和經營方向是以國家森林覆蓋率為制定依據的。同時，森林覆蓋率也是主導水土保持和森林效益的重要分子，國家計劃自然資源的重要指標[3]。當前，國內外關于森林覆蓋率的計算方法并無統一的定論，尤其是林分的密度，計算范疇與林帶行數等爭議最大。通常情況下，都是根據自己的實際國情按照以往計算方法計算森林覆蓋率的。隨著科學技術的發展和信息技術的廣泛應用，森林覆蓋率也受到越來越多的關注，最主要的三種監測方法包括航天調查、地面調查以及衛星遙感監測。其中，地面監測的效果最差，并且耗費時間長，人力物力耗費多，衛星遙感則成本低，監測效果好，影像獲取周期短，因此得到越來越廣泛的應用。

2森林覆蓋率調查方法

地面調查。地面調查主要采用小班調查和抽樣調查組合方式。其中，小班調查負責將面積與蓄積等資源數據落實到小班地塊當中。抽樣控制則負責控制總體的蓄積精度，為小班調查的順利進行提供基礎和前提。地面調查方式一方面能夠確保將面積數據落實到小班，另一方面可以確保蓄積精度，讓后續監測工作可操作性更強。

航片調查。我國于上世紀50年代開始使用航片調查，其主要在西北部荒漠地帶和原始森林調查中使用，而在人工林或次生林覆蓋率調查中很少使用。航片調查方式進行森林覆蓋率的監測由于需要準確的野外調查數據做準備，因此將耗費大量的人力與物力。

遙感調查。我國現已擁有多顆遙感衛星，同時建立了國家遙感中心。為資源環境的研究以及國民經濟的發展建設提供了寶貴的空間數據資料，當前，衛星遙感技術發展突飛猛進，影像分辨率大幅度提高，光譜分辨率已經達到亞米級水平，可實現全天候觀測，并形成了遙感網絡。

3森林覆蓋率調查中遙感技術的應用

傳感器是遙感技術的核心部分。根據不同的搭載平臺可分為星載、機載、氣球與手持四種類型，其中衛星傳感器的研究與應用最為廣泛[4]。

3.1遙感技術的應用價值

第一，由于遙感衛星能夠圍繞地球進行周期性的運轉，因此可提供地球結構與地球表面的數據和圖像，通過衛星遙感影像和數據能夠直觀的看到被砍伐的樹木和森林。森林大肆被砍伐或破壞，森林面積減少，森林覆蓋率都能夠通過遙感技術直觀地了解到。

第二，遙感技術能夠提供云層覆蓋的森林狀況。衛星遙感在降水量大、云雨較多的地區較難獲得精準的森林覆蓋率，陸地衛星遙感也捕捉到比較完整的數據影像。隨著遙感技術的發展，雷達衛星的出現大大提高了衛星遙感的空間分布率，同時可以在晝夜獲取準確的衛星數據，讓森林資源監測得到延展。

第三，遙感技術可提供準確的森林覆蓋數據。衛星遙感可在一到兩天的時間重復覆蓋同一地區?？梢娦l星遙感監測森林覆蓋率時所需的周期短，并且衛星遙感可根據實際情況自行調整周期。當前衛星遙感的信息化水平大大提高，減少了人力物力，同時在處理森林火災、森林污染，病蟲害防治等方面更加有優勢[5]。

3.2森林覆蓋率調查遙感技術的具體應用

森林覆蓋率的動態變化是森林健康狀況的直接表現，遙感圖像估算森林覆蓋率的方法主要有直接分類法與模型法。直接分類法是利用最大似然分類、支持向量機分類、決策樹分類等算法方式，將森林與非森林分開，獲得森林覆蓋率。模型法則建立在地面調查基礎之上，采用與森林覆蓋率相關性高的波段或者變量建立起多元回歸模型，包括線性回歸模型與非線性回歸模型（如?；貧w樹、輻射傳輸、神經網絡、Logistic回歸等），模型法的優勢在于準確、客觀、可重復性[6]。

利用遙感技術森森林覆蓋率已經比較成熟，國內外以及區域尺度上均有成功案例。如，2010年全球森林遙感調查聚焦在森林相關土地覆蓋和土地使用變化上，尤其是有關森林砍伐、森林然然擴張以及植樹造林等。巴西通過遙感監測顯示，亞馬孫熱帶雨林因伐木遭受到極為嚴重的破壞，現有的五個主要木材產區伐區面積大大減少，毀林面積最高達123%。2011年北京地區森林覆蓋統計監測采用了最佳波段組合與融合處理技術，通過監督分類方法提取了森林覆蓋類型、覆蓋率與位置信息，結果顯示森林覆蓋率達到46.97%。樂業地區利用遙感技術監測顯示，森林覆蓋率自2009年76.4%上升到2017年77.84%。

3.3森林覆蓋率調查中遙感技術的發展趨勢

盡管衛星遙感技術在信息化的發展下得到越發廣泛的應用，但因多種原因的影響，遙感技術在森林覆蓋率計算中的應用也受到諸多的限制，雷達遙感與傳統的遙感技術相比，空間分辨率和光譜分辨率上都更有優勢，大大的延伸了衛星雷達在森林監測中的應用深度，“數字林業”已成為發展的大趨勢。

一是發展應用高分辨率遙感。森林覆蓋率的監測中，衛星遙感采用的是光學遙感數據，這是因為他與遙感數據相比，輸出的信息量更大，空間以及光譜分辨率也更高，成本更低。當然衛星遙感也存在一定的不足，其空間分辨率往往低于一般的遙感數據。因此林業遙感技術要想得到改善與提升首先要解決蓄積量穩定性問題，并最大程度地提高覆覆蓋率面積和分類的估測精度。解決光學遙感數據空間分辨率較低的問題[7]。

二是發展應用雷達遙感。一般情況下，在云層較厚，降雨量較大，條件比較惡劣的地區獲得的森林遙感數據往往準確率低，隨著合成孔雷達系統的應用該問題得到了解決，即便是云層非常厚的地區，也能夠進行全天候和全方位的監測，提供準確的區域信息[8]。因此林業利用雷達遙感可以更好的監測森林覆蓋率，更好的識別森林類型、森林砍伐、再生狀況、森林密度、估算振林蓄積量等。

結束語

隨著遙感技術的迅猛發展，將人類帶入了一個立體化、多層面、多角度、全天候與全方位觀測的新時代，遙感技術在森林監測中的應用提高了監測數據的準確性，同時也提升了人們對森林資源的重視。我們還需要積極地吸收國際先進科學技術，發展國際交流與合作，讓遙感技術更好的服務于林業監測，推動森林資源的可持續發展。

【參考文獻】：

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[3]高廣磊，信忠保，丁國棟，李叢叢，張佳音，梁文俊，安云，賀宇，肖萌，李文葉.基于遙感技術的森林健康研究綜述[J].生態學報，2013，33（06）：1675-1689.

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