基于遙感技術的丹東市森林資源估算

李 寧

(遼寧省林業(yè)調查規(guī)劃監(jiān)測院,遼寧 沈陽 110122)

1 引言

森林資源監(jiān)測是林業(yè)重要的基礎性工作，是國情國力調查的重要組成部分[1，2]。傳統(tǒng)的調查方法，主要是全國森林資源連續(xù)清查和省級森林資源二類調查。近年來國家林業(yè)和草原局主要是通過每年的森林資源“一張圖”變更工作，來實現(xiàn)森林資源的宏觀監(jiān)測。這幾種方法都耗時長、消耗的人力物力大，特別是對于個別地勢陡峭攀爬困難作業(yè)危險的地區(qū)，調查工作比較危險。因此運用比較安全、經濟、科學的遙感判讀方法對森林資源進行估算，以此來達到森林資源宏觀監(jiān)測的目的十分必要。

國家林草局規(guī)劃院從2013年對應用遙感技術的全國森林資源宏觀監(jiān)測進行研究[3～5]。2015年后經過進一步研究對全國森林資源宏觀監(jiān)測抽樣設計改進方案探索,采用設計抽樣框架及群團抽樣相結合的方法進行監(jiān)測[6～9]。

本文主要對2015～2018年的丹東市級森林資源進行估算，得出森林資源面積估算數(shù)據(jù)。通過比較分析，得出運用遙感判讀的方法得出森林資源面積數(shù)據(jù)和森林覆被率，為丹東市森林資源的管理、經營、政策的制定提供有利依據(jù)。

2 研究區(qū)域概況

丹東市地理位置為東經123°22′～125°42′，北緯39°43′～41°09′。位于遼東半島經濟開放區(qū)東南部鴨綠江與黃海的匯合處，地處東北亞的中心地帶。南臨黃海，西界鞍山，西南與大連毗鄰，北與本溪接壤。總面積1.52萬km2，常住人口2188436人。年平均氣溫南部在8～9 ℃,北部6～7 ℃，年平均降雨量多在800～1200 mm，受季風影響，季節(jié)變化明顯，四季分明，是東北地區(qū)最溫暖最濕潤的地方，屬暖溫帶亞濕潤季風性氣候。

丹東地區(qū)森林資源分布豐富，是遼寧省重要林業(yè)基地之一。截至2018年，森林面積994385.12 hm2，森林覆被率達到65%。森林主要分布在該市北部，處于長白山和華北兩大植物群落的過渡帶上，兩大植物群落的木本植物交替混生。代表植物有紅松、蒙古櫟、油松、柞樹、樺、榆樹等。

3 研究方法

采用北京2000坐標系，以1 km×1 km網(wǎng)格交叉點為中心布設樣地，樣地面積為1畝且形狀為正方形。每塊樣地以其中面積最大的地類為該樣地的地類。并對判讀結果抽取總量20%的樣地，對判讀結果進行現(xiàn)地驗證，正判率達到95%以上認為結果可用，不符合正判率要求的將重新進行判讀和驗證，直到合格為止[10]。

以丹東市2015、2016、2017、2018四年的遙感影像為基礎，對樣地進行判讀，判讀結果合格后，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出這4年的森林面積和森林覆被率，并對結果數(shù)據(jù)與森林資源“一張圖”數(shù)據(jù)進行相關系數(shù)分析、并做F值檢驗，確定估算結果的正確性。

(1)森林覆蓋率：

(1)

(2) 方差：

(2)

(3) 標準誤：

(3)

(4) 相對誤差：

(4)

(5) 抽樣精度：

P%=100-E%

(5)

(6) 森林面積估算區(qū)間:

(6)

式(1)～(4)中，A為市區(qū)總面積(hm2)；n為點樣地個數(shù)；yi為第i個樣地的地類屬性值(地類為有林地和灌木=1；其他地類=0)；ta為可靠性指標，統(tǒng)一取ta=1.96，其中α=0.05，當數(shù)據(jù)相對誤差小于5%時數(shù)據(jù)可用[10,11]。

4 結果分析

4.1 試驗數(shù)據(jù)結果

丹東市樣地數(shù)共計8310個，丹東市總面積為1522200 hm2(表1)。

表1 丹東市森林資源估算結果

通過遙感判讀的方法對丹東市森林資源數(shù)據(jù)進行估算，丹東市2015～2018年，四年的數(shù)據(jù)相對誤差都小于5%，可見本方法科學合理，估算結果可用。

4.2 數(shù)據(jù)結果檢驗分析

為了進一步的驗證運用1 km×1 km網(wǎng)格的遙感判讀方法估算丹東市森林資源數(shù)據(jù)的正確性，對估算數(shù)據(jù)與丹東市森林資源“一張圖”數(shù)據(jù)進行相關系數(shù)分析和F檢驗(表2)。

表2 四年估算結果與森林資源“一張圖”覆蓋率、面積對比

遙感判讀方法估算的丹東市森林資源數(shù)據(jù)與森林資源“一張圖”結果的森林覆被率和森林面積的相關系數(shù)都十分接近于1，因此兩組數(shù)據(jù)之間相關性很高，差異小(表3)。

表3 四年估算數(shù)據(jù)與森林資源“一張圖”數(shù)據(jù)相關系數(shù)分析

分別對估算出的2015～2018年丹東市森林資源的面積和森林覆被率，進行F值檢驗，得出了表4和表5。檢驗結果顯示：得出的F值遠小于時的臨界值，本研究的估算值與森林資源“一張圖”結果之間不存在顯著差異。

由此可見，通過1 km×1 km網(wǎng)格布設樣地的遙感判讀，對丹東市的森林資源面積和覆被率進行估算，方法科學合理，這一方法與國內其他遙感研究方法比較采用的樣地布設判讀點密度大，結果更加接近真值，能夠更好地反映出現(xiàn)地的實際情況。較傳統(tǒng)方法比較更是用時少，節(jié)約人力物力，作業(yè)安全性高。

表4 森林覆被率F檢驗

表5 森林面積F檢驗

5 結論

在丹東市運用公里網(wǎng)格設置點樣地，進行遙感影像判讀，在判讀結果基礎上進行統(tǒng)計，進一步估算出森林覆被率和森林面積。估算出的數(shù)據(jù)結果與森林資源“一張圖”數(shù)據(jù)通過檢驗不存在顯著差異，由此可見本方法估算的森林資源結果數(shù)據(jù)科學可用。

本研究估算丹東市森林資源數(shù)據(jù)由于運用1 km×1 km公里網(wǎng)格布設樣地，布設判讀點樣地的密集度高于國內其他的運用遙感方法進行森林資源估算研究的布設的樣地密度[12～15]，因此估算出結果更準確，同時也具備了耗時少、節(jié)約人力物力的特點，并解決了部分地區(qū)作業(yè)危險性高的問題，保護了調查人員的安全。因此，通過遙感判讀的方法對丹東市森林資源進行估算，可以實現(xiàn)對森林資源的監(jiān)測，并可為森林經營提供數(shù)據(jù)支撐。