基于RS技術的日照市林業資源動態監測

汪子涵

（新疆大學，新疆烏魯木齊 830000）

林業資源建設與經營是生態文明建設的重要組成，運用衛星遙感技術（RS）發揮系統性和實用性的優勢能夠快速進行中小尺度的林業資源調查，掌握實時動態變化，從而提出科學合理的植被建設和經營方案，支持環境建設與生態修復項目的開展。

1.研究區概況

研究區選為山東省日照市，日照市地跨118°25′E～119°39′E，35°04′N ～ 36°04′N，總面積 5358.57km2，自山東半島藍色經濟區戰略推出后，日照市高速發展，土地利用類型變化加快，目前日照市人地系統尚處于一般可持續發展類型[1]，對綠色經濟發展的需求很高。

2.數據來源

自地理空間數據云下載2005年Landsat 5 TM與2020年Landsat 8 OLI影像作為基礎數據，選取位于研究區云量小于15%的6個景。輔助數據為日照市2006—2020年城市規劃圖與日照市土地利用現狀。

3.研究方法

3.1 研究內容

借助ENVI5.1系統建立不同時期的日照市數字影像圖。從圖像中提取信息進行土地利用類型解釋，運用Arcgis10.7完成監督分類圖分析林業資源動態變化。最后以Fragstats進行斑塊變化及多樣性研究。

3.2 數據預處理

（1）輻射定標。通過Radiometric Calibration工具對影像進行多光譜輻射定標對已知的大氣干擾進行校正，以便進行接下來的影像處理。（2）FLAASH大氣校正。根據各個影像的衛星飛行時間、大氣模型、氣溶膠模型等參數進行FLAASH大氣校正，盡可能將大氣條件均一化[2]。（3）圖像融合。根據landsat 8 遙感影像特點，采用多光譜數據與全色數據融合獲得高分辨率的多光譜數據，增強影像的精度和實用性。（4）圖像鑲嵌與裁剪。由于研究區地跨所采集影像的三個景，所以在圖像融合后進行重采樣與鑲嵌，導入日照市行政區劃的矢量數據對每期影像進行裁剪。（5）圖像幾何校正。以2005年影像作為基準對2020年影像進行快速幾何配準，避免影像要素錯位影響影像分類的精度。（6）遙感圖像監督分類。針對Landsat 5 TM與Landsat 8 OIL影像特點分別選取適當波段進行影像增強，生成標準假彩色圖像便于目視解譯和監督分類[3]，結合日照市規劃圖共選取林地、建筑用地、耕地、水體、裸地5個類型，通過ENVI進行目視解譯選取適量訓練樣本，根據不同衛星獲取的影像特點分別采用最大似然與支持向量機的方法進行分類。使用混淆矩陣精度驗證，Kappa系數高于0.6，表明評價指標達到要求。

3.3 土地資源覆蓋動態分析

統計2005年與2020年各土地利用類型的覆蓋情況，運用Arcgis計算5個土地類型在2005—2020年之間的動態變化。

3.4 林業資源格局分析

將兩期數據導入Frastats軟件中計算森林景觀指數，從景觀生態學的角度分析研究時間段內的林業資源格局演變。（如表2、表3所示）

表1 日照市2005—2020年景觀類型轉移矩陣

表2 類型尺度上資源分布情況

表3 景觀尺度格局指數

4.研究結果及分析

4.1 景觀類型轉移結果與分析

由表1分析得出不同地物類型的轉換關系：（1）在2005—2020年間，耕地、林地和建筑用地的變化最顯著。（2）耕地面積減少最多，轉移比例為89.101%，主要轉換為建筑用地與林地或裸地，耕地面積顯著減少。（3）建筑用地與林地的面積增長主要來自于耕地，分別占30.137%與36.871%。（4）林地面積增長79.3%，占總增長比例最大。

4.2 基于景觀生態學的林業格局演變分析

4.2.1 斑塊類型層面林業格局分析

從斑塊類型層面分析林業資源斑塊類型演變情況：（1）從斑塊面積特征來看，日照市建筑用地面積明顯增長，符合城市化建設進程；林地面積大幅度增加，表面日照市森林恢復工程有效：耕地面積顯著減少，可能與務農人口減少和退耕還林政策密切相關；（2）建筑用地、林地、水體和耕地的邊緣密度均增長50%左右，說明大部分景觀在2005—2020年間被進一步分割，證實了城市建設對林業資源斑塊的干擾作用；（3）最大斑塊指數與平均分維指數標志著斑塊的復雜性與破碎化程度，研究區耕地的斑塊形狀指數減少，說明耕地斑塊正向不健康狀況發展。

4.2.2 景觀類型層面林業格局分析

從景觀類型層面分析景觀基質的主導作用，在2005—2020年間研究區Shannon多樣性指數降低，景觀基質作用增強，景觀結構趨于單一化，自2005—2020年研究區Shannon均勻度指數降低，優勢斑塊進一步增長并對其他斑塊的效應增大。結合斑塊類型層面分析，建筑用地與林地斑塊類型代替耕地成為了主要斑塊，發揮主導作用。

5.結論與討論

本文應用RS與GIS技術對日照市林業資源進行初步檢測與評估。結果表明，2005年來日照市林業資源具有明顯的動態變化：（1）2005日照市土地利用類型主要為耕地與建筑用地，林地占比少且分布不均勻；至2020年89.101%的耕地類型斑塊發生了轉變，排除新的開墾，30.137%與36.871%的耕地分別轉變為建設用地與林地，林地面積明顯擴大，研究期間林地得到了有效的保護與建設。（2）林地與耕地矛盾突出，在城市化穩定發展的過程中，林地與耕地的發展并不均衡，林業資源破碎度增加，存在不健康發展的風險。

綜上所述，目前日照市的林業景觀布局需要得到優化，在均衡林地與耕地比例的同時，應以景觀生態學理論作為指導形成健康的林業資源斑塊，提高城市的可持續發展能力。