基于ETM影像的森林覆蓋率統(tǒng)計分析——以林芝市巴宜區(qū)為例

尹惠妍 張志偉 楊小林 杜婷 唐永飛 周堯治

摘要：以西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)2005年ETM遙感影像為基礎(chǔ)，利用“3S”技術(shù)，借助于ERDAS 9.2和ArcGIS 10.5軟件，結(jié)合野外調(diào)查研究，對研究區(qū)的森林覆蓋率進行統(tǒng)計分析，并與該地區(qū)地貌類型圖、土地利用類型圖的分類結(jié)果進行比較分析。研究了ETM遙感影像應(yīng)用于巴宜區(qū)森林覆蓋統(tǒng)計監(jiān)測的最佳波段組合和融合處理技術(shù)，采用監(jiān)督分類的方法提取森林覆蓋信息，并對分類結(jié)果與相應(yīng)研究區(qū)的土地利用類型相比較。結(jié)果表明，監(jiān)督分類校正結(jié)果顯示2005年巴宜區(qū)的森林覆蓋率約為42.61%，監(jiān)督分類對林地統(tǒng)計結(jié)果與土地利用類型圖統(tǒng)計結(jié)果相比較，兩者僅相差3.83百分點，分類精度達89.27%。利用遙感技術(shù)及地理信息系技術(shù)對森林資源的統(tǒng)計分析，可為森林信息化建設(shè)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：森林覆蓋率;遙感;林芝市巴宜區(qū);土地利用;監(jiān)督分類;最佳波段;融合處理

中圖分類號： S771.8;S127文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）04-0260-06

收稿日期：2019-01-09

基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗訓(xùn)練計劃項目;西藏自治區(qū)自然科學(xué)基金（編號：XZ2019ZRG-61）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2017YFC0506801）;林學(xué)卓越農(nóng)林人才教育培訓(xùn)計劃改革試點項目。

作者簡介：尹惠妍（1988—），女，山東濱州人，講師，主要從事林業(yè)3S技術(shù)應(yīng)用研究。E-mail：huiyanyin@163.com。

通信作者：張志偉，講師，主要從事水土保持及荒漠環(huán)境演變等研究。E-mail：aiwoweige@163.com。

森林覆蓋率是反映一個國家或地區(qū)森林資源的一項重要的內(nèi)容，也是各地反映綠化程度、考核各級政府政績的重要指標[1]。根據(jù)國家林業(yè)局2014年頒布的《國家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定》[2]中的現(xiàn)行森林覆蓋率的計算方法：森林覆蓋率=（喬木林地面積+竹林地面積+特殊灌木林地面積）/土地總面積×100%。傳統(tǒng)的森林覆蓋率多采用標準地調(diào)查[3]、人工目測以及查閱歷史資料等方法[4]，傳統(tǒng)的森林覆蓋率估算方法[5]存在主觀性強、精度低、尺度小、野外調(diào)查任務(wù)重、效率低、成本高等缺點[6]。

隨著3S（RS、GIS、GPS）技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用使大區(qū)域的森林覆蓋率的快速提取與監(jiān)測成為可能，森林覆蓋率估算方法朝著精準化、快速化、多樣化方向發(fā)展。楊丹等利用Landsat/ETM+影像數(shù)據(jù)分析北京市及各縣區(qū)的森林覆蓋率，整體精度較高，誤差小[7]。沈明霞等以遙感影像為基礎(chǔ)，利用Brovey變換將TM3、4、5與PAN波段融合，用融合后的波段作歸一化植被指數(shù)，將融合影像和歸一化植被指數(shù)采用監(jiān)督分類的最大似然算法進行分類，得到南京市的森林覆蓋率及主要的森林植被信息[8-9]。王海賓利用多源多尺度遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，進行基于森林相關(guān)參數(shù)的多源遙感影像的尺度轉(zhuǎn)換研究以及地類圖斑區(qū)劃方法研究[10]。隨著3S技術(shù)的發(fā)展，利用遙感技術(shù)對森林資源進行調(diào)查監(jiān)測，科學(xué)、快速、高效地獲取森林資源分布[11]狀態(tài)及其動態(tài)變化信息，為政府部門規(guī)劃、決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐，為森林資源經(jīng)營管理工作提供技術(shù)支持，是森林資源管理的重要的發(fā)展方向。

1?研究區(qū)概況

巴宜區(qū)是西藏林芝地區(qū)的下轄縣，位于29°21′～30°15′N，93°27′～95°17′E，地處西藏東南部、雅魯藏布江北岸、尼洋曲下游，雅魯藏布江與尼洋河流經(jīng)境內(nèi)并在此相匯。巴宜區(qū)南部為岡底斯山余脈，北部屬念青唐古拉山支脈高山地段。境內(nèi)平均海拔約為3 000 m，素有“西藏江南”之美譽。

該區(qū)域受印度洋暖濕氣流的影響，境內(nèi)屬溫帶濕潤季風(fēng)氣候，適宜的氣候條件孕育了該地區(qū)豐富的植物資源，植物資源呈垂直分帶，從亞熱帶到寒帶都有生長，素有“綠色寶庫”之稱。主要樹種資源有林芝云杉（Picea likiangensis var. linzhiensis Cheng et L.K.Fu）、冷衫[Abies fabri （Mast.）Craib]、樺樹（Betula）、川滇高山櫟（Quercus aquifolioides Rehd. et Wils）、藏川楊（Populus szechuanica Schneid.var.tibetica Schneid）、高山松（Pinus densata）、落葉松[Larix gmelinii （Rupr.） Kuzen.]等數(shù)十種，開發(fā)利用價值巨大。

2?研究材料與方法

2.1?數(shù)據(jù)來源

本研究以巴宜區(qū)2005年11月份的ETM影像數(shù)據(jù)為基本信息源（數(shù)據(jù)來源為USGS共享數(shù)據(jù)的2005年Landsat7的TM影像，圖像空間分辨率為30 m），影像獲取時間為2005年11月18日。該影像上無大塊云層覆蓋，影像清晰。主要輔助數(shù)據(jù)為各縣區(qū)行政界線圖、西藏土地利用類型圖[數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn）]以及數(shù)字化地形圖。借助遙感軟件ERDAS 9.2和地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 10.5，研究了ETM遙感影像應(yīng)用于巴宜區(qū)森林覆蓋統(tǒng)計監(jiān)測的最佳波段組合和融合處理技術(shù)，采用監(jiān)督分類的方法提取森林覆蓋信息、位置和面積信息，利用研究區(qū)域地貌類型圖選取典型地物進行實地考察，攜帶GPS、望遠鏡等野外調(diào)查工具，對典型地物定點標注，確定訓(xùn)練樣本，并對分類結(jié)果與該地區(qū)土地利用分類圖進行對比分析，對分類精度進行評價。主要的技術(shù)路線流程如圖1所示。

2.2?數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感影像的預(yù)處理包括幾何校正、波段選擇、影像鑲嵌、影像裁剪、光譜增強、影像融合等內(nèi)容。

原始遙感數(shù)據(jù)通常包含嚴重的幾何變形，幾何變形是由系統(tǒng)或非系統(tǒng)因素引起的，幾何校正就是將遙感影像數(shù)據(jù)投影到平面上，使其符合地圖投影系統(tǒng)的過程[9]。根據(jù)不同的應(yīng)用方向和信息提取目的有多種不同的組合方式[10]，利用多波段圖像之間的差異進行特征提取，可獲得較多的信息量，對于森林資源監(jiān)測來說，由于其地域廣闊、植被豐富等特點，使得多光譜影像在林業(yè)上發(fā)揮了巨大的作用。

參考文獻：

[1]韋希勤. 森林覆蓋率有關(guān)問題的探討[J]. 世界林業(yè)研究，2011，24（2）：76-80.

[2]國家林業(yè)局. 國家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定[S]. 2014.

[3]任德智，葛立雯，羅大慶. 小尺度森林郁閉度測定方法及應(yīng)用[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2014，28（1）：94-97.

[4]國家林業(yè)局. 森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定[S]. 2003.

[5]艾建林. 森林覆蓋率計算標準的變化對云南省宏觀規(guī)劃目標的影像[J]. 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2009，34（1）：1-3.

[6]任德智，任毅華，盧?杰，等. 色季拉山區(qū)魯朗河流域植被覆蓋度遙感估算研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2012，27（2）：184-189.

[7]楊?丹，馮仲科. 北京市森林覆蓋率遙感統(tǒng)計及其分析[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，27（增刊2）：133-138.

[8]沈明霞，何瑞銀，叢靜華. 基于ETM+遙感影像的森林植被信息提取方法研究[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，31（6）：113-116.

[9]張淑芬，邢艷秋，艾合買提江·阿不都艾尼，等. 基于TM遙感影像的森林類型分類方法比較[J]. 森林工程，2014，30（1）：18-21.

[10]王海賓. 基于森林蓋度的尺度轉(zhuǎn)換及地類區(qū)劃方法研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2014.

[11]胡?博，鞠洪波，劉?華，等. 基于遙感影像的大區(qū)域植被類型樣本快速提取方法研究——以寒溫帶針葉林區(qū)域為例[J]. 林業(yè)科學(xué)研究，2017，30（1）：111-116.

[12]韓東鋒. 林業(yè)“3S”技術(shù)[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2015.

[13]張弦子. 多波段融合成像質(zhì)量性能綜合檢測系統(tǒng)研究[D]. 南京：南京理工大學(xué)，2016.

[14]郝?瀧. 基于Landsat OLI的西藏林芝縣森林類型提取方法和蓄積量反演模型研究[D]. 北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2017.

[15]孫?華. 林業(yè)遙感[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2011.

[16]杜?軍，楊志剛. 西藏自治區(qū)縣級氣候區(qū)劃[M]. 北京：氣象出版社，2011.