克什克騰旗草原植被遙感監測方法

范雪松 翟志軍 姚淑珍 航蓋

在克什克騰旗草原植被牧草監測方法的基礎上，提出遙感監測在草原植被監測上的應用，通過對比以往的監測方法，遙感監測可以通過遙感圖像進行大面積監測，在精度和尺度上都有大幅提升，具體介紹了遙感技術在草原植被監測上的方法，通過ArcGIS軟件對遙感數據進行分析，更好進行植被監測。

草原植被是指覆蓋于地面表層的植物群落總和，其中包括草地、灌木、森林、農作物等。草原植被是整個生態系統中重要的組成部分，植被覆蓋于地表，它把土壤、水體、大氣圈層緊密聯系在一起，草原植被自身脆弱，恢復周期長，如果受到破壞，那不僅會打破生態系統的平衡，同時也會威脅到人類的生存環境。

草原植被遙感監測是利用3S技術，即RS（遙感）、GIS（地理信息系統）、GPS（全球定位系統），結合地面調查結果而實現對草原植被的監測。草原植被遙感監測內容主要包括草原植被長勢、草原植被生物量監測等內容。隨著3S技術的發展與成熟，特別是對地觀測技術的迅速發展，高空間與時間分辨率衛星遙感數據獲取技術的不斷完善，草原植被遙感監測也迅速發展。再加之畜牧業生產可持續穩定發展需求的推動，使得近幾年我國利用遙感技術對草原植被、草原災害等的監測手段得到了長足發展。我國是草原大國，有天然草地近3.9億hm2，占國土總面積的41.41%，但北方草原90%已經或正在退化，成為我國最嚴重的生態環境問題。草原植被的宏觀遙感監測是快速、準確了解草原狀況，實現對草原科學管理和保護的重要依據。

遙感是通過非直接接觸，遠距離感知物體的一種技術手段。遙感技術獲取某一地區的植被信息，是一種新型有效的監測手段。傳統的植被監測通常采用野外目視觀察法，該方法雖然簡單，但是費時費力，不易于長期監測，而且監測范圍有限，特別是在克什克騰旗境內，地形復雜多樣，一些人工無法到達的地段無法監測，形成監測盲區，造成監測結果缺失，相比較遙感監測，遙感監測具有范圍廣的特點。

一、遙感監測技術的應用

（一）遙感數據預處理

遙感監測草原植被是根據草原植被光譜特性決定的，植物中的葉綠素可以吸收可見光，其中對紅光波段具有強吸收性，而對近紅外波段具有高反射性，通過對這些波段的組合分析，可以較好的區分植被和非植被信息，其中歸一化植被指數（NDVI）是最常用的植被指數，可以較好的反映植被生長狀況，表示為NDVI=（ρNIR-ρR）/（ρNIR+ρR），ρR為可見光敏感波段反射率，ρNIR為近紅外敏感波段反射率。

利用草原植被生長期各個月份的遙感數據，包括MODIS、NOAA18數據，通過圖像解譯、投影等程序，選取圖像質量好圖像，把一個月內的圖像進行NDVI指數計算，然后用最大值合成，得到一個月內的合成圖像，可以使圖像達到最優，利用ArcGIS軟件進行處理。

（二）NDVI指數計算

植被歸一化指數可以反映植被長勢的優劣，通常NDVI指數越大，植被長勢越好，反之NDVI指數越小，則植被長勢不好。通過利用smart軟件進行NDVI指數計算，合成最大值，可以消除遙感圖像的缺失等不利因素，最終形成最優圖像數據。

（三）ArcGIS軟件分析

利用ArcGIS軟件打開合成好的遙感數據，把不需要的地方剔除，得到分析樣地，把圖像進行拉伸分類，用柵格計算器計算當月與過往月份的差值，然后進行濾波，這樣可以模糊局部，突出重點。接著進行重分類，把柵格數據轉換為矢量數據，計算面積，得到植被長勢變化情況。

（四）植被長勢等級劃分

對監測時期和去年同一時期的植被長勢差值的計算，根據指數大小進行等級劃分，具體方法如下。

T=NDVIj-NDVIq

式中T表示草原植被長勢指數，NDVIj為監測時段植被指數，NDVIq為去年同一時期植被指數。為了更清晰的對植被長勢進行區分，根據T值得大小，將圖像分為6個等級，依次為差、較差、持平、較好、好、很好，色標也依據植被等級劃分標準而定

二、結果分析

與牧草監測相比，遙感監測更能從大尺度上對草原植被進行分析，可以得到生長季內草原植被生長情況，植被增減都有了定量的數據，大大減少了誤差。為更好地監測草原植被提供了數據支撐。但是，克什克騰旗境內，草原植被豐富，無法做到二級或者三級分類。

總之，克旗草原植被監測由以前牧草監測轉變為遙感監測，在監測結果和花費上都取得很大進步，克什克騰旗草原植被監測可以從大范圍監測，得到的遙感影像更加直觀的反映植被生長狀況，特別是對于克什克騰旗復雜多樣的地理環境，遙感監測填補了對于一些地區的監測盲區，對單一的牧草監測，起到了補充作用。

（作者單位：025350內蒙古自治區克什克騰旗氣象局）