[doc格式] 遥感植被指数在重点国有林区“三总量”伐区检查中的应用研究——以对鹤立林业局的研究为例

[doc格式] 遥感植被指数在重点国有林区“三总量”伐区检查中的应用研究——以对鹤立林业局的研究为例 遥感植被指数在重点国有林区“三总量”伐 区检查中的应用研究——以对鹤立林业局 的研究为例 ,以2007年”三总量”检查的TM遥感判读区划结果和抽样现地检查结 果为基 础资料,分析了同期遥感数据之间,不同年份遥感数据之间采伐地块 的植被指数变化,以及不同采伐方式和不 同采伐强度与植被指数变化的关系,为利用遥感数据进行”三总量” 检查进行了有益的探索和实践. 关键词:伐区;植被指数;遥感;”三总量”检查;重点国有林区 中图分类”g-:TP79;$757.4文献标识码:A文章编 号:1002—6622(2009)02,0100—06 ApplicationofRSVegetationIndexinForestCutting——area Detectionfor”ThreeTotal”InspectioninState—ownedForestRegions — ACaseStudyinHeliForestryBureau HANAihui,BAIJianwei,ZHIChuanggui2 (1.TheKeyLaboratoryforSilvicultureandConservationofMinistryofEduc ation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,Chi m;2?AcademyofForestryInventoryandPlanning,Bering100714,China:3. OfficeofForest~esourcesSupervisionandAdministra tion,SFA,Beijing100714,China) Abstract:UsingtheresultsofTMimageinterpretationandfieldsamplinginvestigationof”ThreeTo— tal”inspectionin2007inHeliForestryBureau,thepaperanalysesNDVIchangesofTMdatainforest cutting—areaandanalysesthechangesrelationshipbetweendifferentcuttingmodesanddifferentcut— tingintensitiesbasedonTMdataofthesameyearordifferentyears,whichprovidesausefulstudyon theapplicationofremotesenseimagesin’’ThreeTotal”inspection. Keywords:cutting—area,vegetationindex,remotesensing,”ThreeTotal”inspection,state—owned forestregions “三总量”检查是指由国家林业局统一部署的对 东北,内蒙古重点国有林区森工局的林木采伐总量, 木材销售总量,木材运输总量执行情况进行的检 查.常规的”三总量”林木采伐量检查,主要采用 收稿日期:2009—01—12;修回日期:2009,04,01 作者简介:韩爱惠(1971一),女,河北人,高级工程师,在读博士生,主要 从事林业遥感应用和森林资源监测工作. 第2期韩爱惠等:遥感植被指数在重点国有林区”三总量”伐区检查 中的应用研究101 现地抽查的方法进行检查.其中,有采伐证的采伐 检查,是在被检查单位内,采用随机抽样的方法抽取 采伐小班,在小班内布设样圆,现地调查采伐量;无 采伐证的采伐检查,采用机械抽样的方法抽取林班, 布设样带检查是否存在无证采伐现象,存在无证采 伐的调查无证采伐量.这种检查方法,对 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 重点 国有林区森工企业局林木采伐管理,遏制超限额采 伐发挥了不可替代的作用n].但随着各森工企业 局对检查方法的熟悉,该方法检查的随机性,尤其是 无证采伐检查的盲目性,越来越多地显现出来.为 了改进东北,内蒙古国有重点林区”三总量”检查中 的林木采伐总量的检查方法,提高伐区检查的针对 性,促进林木采伐行为的规范化,提高林木采伐管理 水平,国家林业局森林资源监督管理办公室,在黑龙 江省鹤立林业局,开展了”三总量”检查遥感应用技 术的试点研究工作. 近些年,重点国有林区各森工局林木采伐方式 发生了很大的变化,”由大面积采伐变为小面积采 伐”,”由皆伐为主变为择伐为主”.过去成片采伐的 伐区,在TM等中分辨率影像上可以明显目视判读 出,而目前的低强度采伐的择伐或散采伐区,在TM 等中分辨率影像上的视觉影像特征不明显.本文是 为了从量化的角度分析和发现择伐伐区的遥感影像 变化特征,探索遥感技术在东北,内蒙古国有重点林 区”三总量”检查中的应用,以黑龙江省鹤立林业局 为试验区,以TM遥感数据,伐区设计资料以及外 业调查数据为基础资料,研究不同分辨率遥感数据 在不同采伐条件下伐区信息特点及其规律,分析遥 感技术在低强度小面积采伐中应用的可行性. 1基础资料 基础资料包括: 1)鹤立林业局范围内三期TM遥感数据,数据 接收时间分别为2006年6月29日,2007年10月2 日,2008年4月2713.其中,2008年TM数据,正处 于树木开始放叶恢复生长的时期,有部分阔叶树种还 未长叶.三期TM遥感数据,以1:5万比例尺的地形 图和DEM数据为基准进行了正射校正处理. 2)鹤立林业局二类调查数据. 3)鹤立林业局2006年4季度至2008年1季 度的采伐作业设计图,当地立木材积 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 和根径材积 表等. 4)利用遥感影像判读区划的鹤立林业局范围 内的森林采伐地块界线. 5)抽样调查的48个有证采伐小班的外业调查 数据,其中包括采伐小班界线,调查样圆采伐强度, 采伐量,GPS坐标等. 2研究方法 以二类调查数据和伐区作业设计资料为基础, 对照试点区2006,2007,2008年三期TM遥感影像 特征和植被指数变化图,建立森林及伐区遥感解译 标志.按lkm×lkm的网格分割试点区,形成判读 单元,并逐单元判读区划森林变化图斑.以Arc— View等GIS软件为平台,将2006年4季度,2007 年全年和2008年1季度的采伐作业设计图叠加到 森林变化图斑上,利用空间分析的方法,提取出目视 判读出的2007年的森林采伐图斑.结合2007年的 采伐小班分布,将森林采伐判读图斑和采伐小班按 是否判读出和是否有采伐证进行归类,分为判读斑 块有采伐证,判读斑块无采伐证,有采伐证但没判读 出的采伐小班三类.按比例抽取48个采伐小班进 行现地验证调查,其中包含判读斑块有采伐证小班 32个,有采伐证但没判读出的小班16个.对于判 读斑块无采伐证的全部进行地面验证调查. 本文仅对48个有采伐证的采伐小班遥感植被 指数特征进行分析.利用GIS软件,并采用数理统 计的方法,分析采伐图斑与未采伐图斑的同期遥感 植被指数之间的差异,以及森林采伐图斑两期遥感 植被指数的变化情况,研究TM遥感数据在不同采 伐方式,不同采伐强度下植被指数的变化规律. 3结果分析 根据现地调查采伐小班的样圆伐根调查结果, 将有林木采伐的样圆分布图叠加到TM图像上,将 每个采伐小班按森林采伐与未采伐进行分割区划. 48个采伐小班重新区划后,共形成87个采伐小图 斑,其中,2007年1季度采伐小班24个,重新区划 林业资源管理第2期 图斑45个,2007年4季度采伐小班24个,重新区 划图斑图斑42个.同时,在森林采伐小班周边选择 了现地踏查的43个森林未采伐斑块作为森林未采 伐图斑样本.以森林采伐斑块和森林未采伐斑块为 对象,分析森林采伐地块同期遥感植被指数与两期 植被指数的变化规律. 3.1植被指数变化分析 3.1.1同期遥感数据森林采伐区与未采伐区植被 指数变化分析 以87个森林采伐斑块和43个森林未采伐斑块 为分析对象,采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 植被指数(NDVI)和比值植 被指数(RVI)对比的分析方法,进行同一期遥感数 据森林采伐图斑与森林未采伐图斑的植被指数差异 分析.表1中:2007年1O月2日TM数据的植被 指数,反映出2007年1季度采伐区域的植被指数明 显比森林未采伐区域的植被指数低,并且森林采伐 区与未采伐区NDVI平均值的差值比RVI平均值 的差值大80%以上;2008年4月27日TM数据的 植被指数,反映出同样的特征,2007年4季度采伐 区的植被指数比森林未采伐区域的植被指数低,但 由于4月森林植被刚刚放叶恢复生长,森林采伐区 与未采伐区的植被指数差值较2007年10月的植被 指数差值小.可见,两期TM遥感数据的植被指数 可以较好地反映出森林未采伐地块与森林采伐地块 的差别,且标准植被指数(NDVI)比比值植被指数 (RVI)能较为明显地反映森林覆盖的变化情况. 表1森林采伐区与森林未采伐区TM数据植被指数对比表 3.1.2两期遥感数据植被指数变化分析 通过对现地调查验证的87个森林采伐斑块的 两期植被指数的比较,结合这些斑块所在的48个采 伐小班的目视判读情况,分析两期遥感数据对比信 息,分析森林未采伐地块与森林采伐地块的差异. 2007年1季度的采伐图斑中,有33块是通过目视 判读出来的,有12个斑块没有判读出来,对比2006 年与2007年两期TM数据中各地块的平均NDVI 差值,遥感目视判读出来的采伐图斑,两期平均 NDVI差值为0.0601;遥感没判读出的采伐斑块, 两期平均NDVI差值为0.0392.遥感判读出斑块 的NDVI差值比遥感判读不出斑块的NDVI差值 大34.78%.2007年4季度采伐的斑块中,有20块 是通过遥感目视判读区划出来的,有22个斑块没有 判读出来,遥感判读出的斑块比遥感未判读出斑块 的平均NDVI差值大65.95%.采伐地块的两期 NDVI平均值及其差值按遥感是否判读出进行统 计,比较结果如表2所示. 表2采伐地块的两期NDvI比较表 第2期韩爱惠等:遥感植被指数在重点国有林区”三总量”伐区检查 中的应用研究103 利用两期TM数据的比值植被指数分析,2007 年1季度的采伐斑块中,33块遥感判读出斑块的两 期平均RVI差值为0.2949,12个遥感没判读出来 斑块的两期平均RVI差值为0.1890,遥感判读出 斑块的RVI差值比遥感没判读出地块的RVI差值 大35.91%.2007年4季度采伐的斑块中,20块遥 感判读出的斑块的平均RVI差值比22个遥感没判 读出地块的平均RVI差值大27.80%.采伐地块的 两期RVI平均值比较详见表3. 表3采伐地块的两期RVI比较表 由于两期遥感数据的时相不同,森林采伐区域 与未采伐区域植被指数的差值会有所不同.判读 2007年1季度采伐地块的前期图像是2006年6月 29Et,后期图像是2007年10月2日,对于鹤立林 业局,这两个时间的植被生长状态相差较大,但遥感 判读出的森林采伐斑块的两期NDVI差值百分比 与两期RVI差值百分比高6.74个百分点.判读 2007年4季度森林采伐地块的前期图像是2007年 10月2日,后期图像是2008年4月27日,前期为 树木生长即将停止的状态,后期为树木即将开始恢 复生长的状态,遥感判读出森林采伐斑块的两期 NDVI差值百分比比两期RVI差值百分比高35.62 个百分点. 可见,两期植被指数对比分析,森林采伐区与森 林未采伐区的两期植被指数变化存在明显差异,并 且标准植被指数NDVI两期差值反映森林变化与 未变化信息比比值植被指数RVI明显.但是,标准 植被指数受森林生长季节影响较大. 3.2不同采伐方式的植被指数变化分析 分析现地调查的87个采伐斑块的采伐方式,择 伐的45个斑块均是2007年1季度采伐的伐区,低质 低产林改造采伐的15个斑块,散采的22个斑块,生 长伐的5个斑块是2007年4季度采伐的伐区.从表 4中可以看出,低质低产林改造采伐的两期NDVI均 值差别最大,为0.0292;择伐和散采的两期NDVI均 值差别也较大,分别为0.0256和0.0245;生长伐的两 期NDVI均值差别最小,为0.0033. 通过两期遥感数据植被指数NDVI差值分析, 可以较好地识别低质低产林改造,择伐和团状散采 的采伐区.这主要是由于低质低产林改造及择伐和 散采对森林植被的覆盖破坏大,导致两期影像特征 变化明显,NDVI均值差别就大. 表4不同采伐方式的两期NDVI差值统计表 3.3不同采伐强度的植被指数变化分析 为进一步分析采伐强度与植被指数的关系,对 现地验证调查的2007年1季度采伐的24个采伐小 班和2007年4季度采伐的24个采伐小班的实测采 伐强度与两期植被指数差值的关系进行统计分析. 从图1采伐小班采伐的强度与对应图斑的NDVI差 值关系散点图可以看出,采伐小班的采伐强度与对 应图斑的NDVI差值,在采伐强度大于30%以后呈 较明显的正相关,随着采伐强度增大,NDVI差值呈 逐渐增大的趋势;采伐强度在30%以下时,NDVI 林业资源管理第2期 差值跳动幅度较大,采伐强度与NDVI差值的关系 不明显. 从现地验证调查的48块采伐小班是否能通过 遥感图像判读来分析采伐强度与遥感判读识别率的 关系.图2显示了不同采伐强度的森林采伐小班与 遥感判读识别率的关系,采伐强度在10%以下的小 班有20个,判读出13个,判读识别率为65.00%; 120.0o 10o.00 旃80.oo tar 6o.00 凶 颦40.oo 20.0o 0.oo ?? ??? ?? ?? O1O2O3O405O6O 采伐强度,% 采伐强度在10%,20%之间的小班有15块,判读 出10个,判读识别率为66.67%;采伐强度在 20%,30%之间的小班有4个,判出1个,占 25.00%;采伐强度在30%,40%之间的小班有3 个,判读出2个,判读识别率为66.67%;采伐强度 大于40%的小班有6个,判读出6个,判读识别率 为100.00%,森林采伐区的可识别程度比较稳定. .二,?,?? ? ? ??? 01O2O3O405060708O 采伐强度,% 图12007年1季度(左)与4季度(右)采伐小班采伐强度与NDVI差值 关系散点图标准植被指数(NDVI) 比比值植被指数(RVI)应用效果好. 2)通过同一期TM数据植被指数分析森林采 伐与未采伐区域的差异,森林采伐区域与森林未采 伐区域的植被指数的差异显着,这对于在同一期遥 感图像上识别森林采伐区域能起到指示作用. 3)两期TM遥感数据植被指数对照分析说明, 森林采伐区域的两期遥感数据植被指数变化明显, 这对于通过遥感数据提取森林采伐区能起到提示作 用. 4)通过两期TM遥感数据植被指数差异分析, 能较好地反映出择伐,散采和低改伐等采伐方式的 森林采伐区域,但对于生长伐的采伐区域则反映不 明显. 5)同一期TM遥感数据植被指数与两期遥感 数据植被指数对森林采伐区域的反映,是森林采伐 地块信息自动提取的基础,将有助于减少森林采伐 地块目视判读的盲目性和主观性. 但是,由于遥感数据所特有的光谱特性,综合 性,时间性等特点,在通过两期遥感数据的植被指数 差异分析提取森林采伐区域时,还应注意以下问题: 1)非生长季节的两期遥感数据植被指数差值 加巧m? OOOOOO 埋删H自z m呕?吆? OOOOOOO 避榭H口z 第2期韩爱惠等:遥感植被指数在重点国有林区”三总量”伐区检查中的应用研究105 会出现异常,因此,在森林采伐遥感调查中,应采用 生长季节的遥感数据. 2)农地,水体等其它地物的季节性变化也会引 起植被指数的差异,会对森林采伐区域的自动提取 起到干扰作用,因此对不同季节的两期遥感数据的 季相归一化问题应深入分析研究. 3)本研究反映出采伐强度大于30%的森林采 伐地块植被指数差值较大且趋于稳定,采伐强度大 于40%时,目视判读的识别率较稳定.但是由于采 伐强度与该采伐地块的面积和原森林蓄积有关,而 且影响植被指数的因素又较多,因此对于采伐强度 和植被指数的关系仍需进一步的探讨和研究. 参考文献: [1]李洁.云南”三总量”检查的实践与探索[J].林业调查规划,2004 (1):9—13. [2]李俊杰.森林采伐限额执行中存在的主要问题及对策[J].林业 资源管理,20o7(6),19—21. (上接第93页) [31]AnsleyRJ,JacobyPW,MeadorsCH,eta1.SoilandWedwater relationsofdifferentiallymoisturestressedhoneymesquite(Proso— pisglandulosaTorr)[J].JournalofAridEnvironments,1992,22: 147—159. [32]VillagraPE,CavagnaroJB.Waterstresseffectsontheseedling growthofProsopisargentinaandProsopisalpetaco[J].Journalof AridEnvironments,2006,64(3):390—400. 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