遙感影像判讀技術在林地變更調查中的應用探討

黃業文 吳國宇 張凱 江錦烽

摘要：指出了遙感技術在森林資源調查中應用廣泛，研究林地變更調查中的遙感影像判讀技術，能夠有效提高變更調查結果的精度，確保森林資源管理“一張圖”的真實性和準確性。結合2017年度廣西都安縣林地變更調查項目，利用高分辮率遙感影像，參考林業經營管理檔案，對變化圖斑進行修正和判讀，并對判讀結果進行了分析。提出了影響遙感影像判讀的主要影響因素，為森林資源調查中的影像判讀提供參考。

關鍵詞：林地變更調查;判讀;遙感影像;影響因素

中圖分類號：S757 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）03-0144-02

1 引言

森林是陸地生態系統的組成部分，在滿足人類生活需求、預防水土流失和保持生態平衡等方面發揮著重要的作用。隨著社會經濟的快速發展，資源和生態環境問題日益突出，我國林地及森林資源管理面臨著嚴峻的挑戰，因而定期開展林地邊界、林地管理屬性以及森林資源管理利用狀況等變化情況的調查尤為重要[1，2]。林地變更調查是林地管理的基礎性工作，摸清森林資源數量、結構和空間分布等年度變化情況，為科學、合理地制定林地保護利用規劃提供基礎數據。國家林業局于2012年開始部署林地變更試點工作，2016年在全國范圍內鋪開，經過多年的探索實踐，建立了年度林地變更調查的常態化制度，實現了以縣級行政區域為單位的森林資源數據年度更新，確保林地管理“一張圖”的真實性和準確性[3]。

傳統以實地勘察為主的森林資源調查存在宏觀性差、周期長、成本高等不足[4]，難以滿足林地變更信息快速準確監測的需求。遙感技術具有宏觀、動態、低成本和高效率等優勢，在大區域的資源調查、氣象觀測和生態環境監測等領域得到廣泛應用，利用遙感技術對林地及森林資源進行監測和調查，對于及時掌握其現狀和動態變化情況具有重要的意義。

2 材料與方法

2.1 項目區概況

都安縣位于廣西河池市的南部（東經107°51′～108°30′，北緯23°47′～24°35′），在云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡上，地勢西北高、東南低，是喀斯特地貌發育較為典型的地區，常稱“九分石一分土”，主要河流有紅水河、刁江和澄江，屬于南亞熱帶季風氣候區并緣，年均降水量700mm，年均溫19.6℃。該區地形主要以山地為主，成土母巖為石灰巖，土壤類型以紅壤為主。據2009年二類調查數據，全縣林地面積為298531.3hm²，約占國土面積408779.59hm²的73%，森林面積為278654.1hm²，森林覆蓋率59%[5]，森林資源較為豐富。

2.2 數據來源

自治區林業廳提供前后兩期遙感影像;縣林業局提供前期林地及森林資源年度變更數據庫、調查間隔期內林業經營管理檔案數據;自治區林業設計院組織技術人員提取的遙感檢測變化圖斑面狀圖（ArcGIS shp格式）及其因子一覽表。統一采用2000國家大地坐標系。

2.3 調查方法

2.3.1 技術路線

在林地變更調查中，變化圖斑主要包括地類、管理屬性發生變化的圖斑，以及林分調查因子發生質變的圖斑（圖1）[6]。

2.3.2 圖斑區劃修正

在森林資源管理信息平臺上加載多源數據，利用人機交互目視解譯，逐一檢查遙感檢測變化圖斑與其覆蓋區域的影像表征（顏色、色調、紋理、大小、形狀、陰影、位置、空間關系等）的吻合程度，進行修正圖斑邊界、刪除錯劃圖斑、補繪漏劃圖斑、補繪蓄積量進界圖斑等。

2.3.3 圖斑屬性判讀

采用雙軌判讀制對變化圖斑的屬性進行判讀，兩人分別判讀并填寫《變化圖斑內業判讀記錄表》，對能夠確定地類、管理屬性或林分因子發生變化的圖斑，以及補繪漏劃圖斑判讀標記為“1”;除此以外的其他圖斑判讀標記均為“2”，后期打印外業圖紙進行現地調查補全圖斑信息。判讀結束后需對修正和判讀結果進行自檢。

3 結果與分析

3.1 森林資源變化情況

2016～2017年都安縣林地資源的變化情況：林地面積由311116.33hm²減少至310858.05hm²，減少面積258.28hm²，森林覆蓋率為63.34%。有林地、灌木林地、未成林地、宜林地面積均減少，無立木林地面積增加。有林地、灌木林地減少原因是森林采伐更新變為采伐跡地以及修正前期地類錯誤，未成林地、宜林地減少主要是其轉變為有林地及修正前期因調查因素形成地類錯誤，無立木林地增加主要由有林地、灌木林地、征占用引起的。

3.2 圖斑區劃判讀情況

全縣總小班數為46952個，變化圖斑數為23667個。經過縣級質量檢查，小班邊界與影像的吻合程度符合要求，變化小班區劃和面積求算檢查符合要求，林地數據的空間拓撲和屬性數據邏輯性檢查合格。經過區級交叉檢查，合格變化圖斑數為23612個，不合格圖斑數為55個，合格率為99.7%。其中，地類等因子錯誤的圖斑有36個，漏劃圖斑有16個，需現地核實圖斑有2個，邊界與影像不吻合圖斑有1個。

4 遙感影像判讀的影響因素

4.1 遙感影像時效性差、分辨率不足

后期遙感影像由多景不同拍攝時間的影像組成，未能完全反映2017年森林資源整體變化情況，在年底發生變化的圖斑在遙感影像上沒有表現出來而出現圖斑漏劃的情況。遙感影像分辨率僅為2.5m，在識別地類、邊界及樹種等方面難度較大，影響遙感影像變化圖斑的判讀結果，需要進行現地核實，增加了變更調查的工作量。

4.2 判讀技術人員經驗不足

判讀人員需要豐富的經驗和專業知識來提取影像信息，從而識別出變化圖斑的不同土地類型。而提取影像信息是目視判讀完成地類識別的基礎，不同土地類型及樹種有不同影像表征，這需要工作人員具備良好的判讀技術，掌握并能熟練應用正確的判讀方法，確保判讀工作的效率，提高變更調查的準確度及真實性。

4.3 經營檔案質量較差

部分經營管理檔案數據范圍跟實際遙感影像變化范圍存在差異。很多林農人員缺乏正確的經營思想以及林業部門監管不到位，存在超邊界采伐、未經審批采伐以及未審批使用林地的情況，造林檔案跟實際遙感影像變化圖斑邊界不符，由于采伐和造林專題圖層小班是人工勾繪，準確度相對遙感變化檢測的要低，則以實際變化范圍進行區劃。

4.4 林地變化原因易混淆

部分林地變化圖斑經營強度高，林地土地類型轉變快，在短時間內經歷了兩個或多個變化過程，喬木林轉化為灌木經濟林存在“采伐喬木林”和“種植灌木經濟林”兩個過程，判讀人員在判讀過程中易混淆主要變化原因，出現變化原因與變化年度不對應的情況。

5 結語

遙感影像判讀技術的應用有效提高林地變更調查信息的準確性，減少工作人員的工作量和強度，極大地提升了調查效率，使得林地及森林資源管理由粗放化向精細化轉變。隨著衛星遙感、光學遙感和激光雷達等新興遙感技術的發展，從單一遙感數據源向多數據源協同作業，遙感影像判讀技術將在提取林分結構參數、估測蓄積量和識別林木病蟲害等領域發揮重要作用，滿足高精度森林信息提取的需求，為提高林地資源管理信息化水平打下堅實基礎。

參考文獻：

[1]趙曉曉.新時期林地變更調查工作研究[J].林業科技情報，2018，50（3）：36～37.

[2]杜志，柯善新，李香林.林地變更調查工作常見問題與對策研究[J].中南林業調查規劃，2019，38（1）：7～10，49.

[3]區漢明.廣東省林地變更調查工作存在的問題與對策研究[J].林業調查規劃，2016，41（1）：44-46，50.

[4]鄧成，梁志斌.國內外森林資源調查對比分析[J].林業資源管理，2012（5）：12～17.

[5]莫漢寧，蘇初旺.都安縣生態公益林區森林防火策略探討[J].綠色科技，2011（4）：172～174.

[6]廣西壯族自治區林業廳.廣西壯族自治區2017年度林地及森林資源變更調查操作細則[R].南寧：廣西壯族自治區林業廳，2018.

收稿日期：2019-12-29

作者簡介：黃業文（1990-），男，助理工程師，主要從事林業調查規劃設計工作。

通訊作者：江錦烽（1976->，男，高級工程師，主要從事林業調查規劃設計、監測工作。