RS及GIS在森林资源二类调查中的应用

！！　Ｑ：塑　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　工程技术　Ｒ　Ｓ及Ｇ　Ｉ　Ｓ在森林资源二类调查中的应用　王雪’　李伟　王伟。　（１．西安铁路职业技术学院　陕西西安　７１　０６００；２．长安大学地质工程与测绘学院　陕西西安　７１　００５４　３．辽宁工程大学测绘与地理科学学院　辽宁阜新　１　２５１　Ｏ５）　摘要：随着３ｓ技术的发展，以及林业信息化的需求，ＲＳ及ＧＩＳ在林业中的应用领域也越来越广。本文着重讲述利用ＳＰＯＴ５卫星遥感数据　对某乡镇森林资源进行二类调查，结合影像的特征和森林资源调查的具体情况，提出了基于ＳＰＯＴ５遥感数据，利用ＲＳ与ＧＩｓＡ森林资源二　次调查中的技术流程及方法，包括遥感数据的正射校正，融合处理、波段组合等方面，以及影像的判读解译等。最终得出该　森林资源　的种类，数量．质量与分布情况。　关键词：ＳＰＯＴ５遥感数据　ＲＳ　ＧＩＳ　判读　中图分类号：ＴＰ７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４－－０９８Ｘ（２０１１）０５（ａ）－０１０２－－０２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　３Ｓ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＲＳ　ａｎｄ　ＧＩＳ　ｈａｖｅ　ｍａｄｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ　ｉｎ　ｏｎｅ　ｖｉｉｌａｇｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＳＰＯＴ５　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ．ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ＳＰＯＴ５　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ｗｉｔｈ　ＲＳ　ａｎｄ　ＧＩＳ，ｉｔ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ｏｒｔｈｏ－－ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ｆｕｓｉｏｎ，　ｉｍａｇｅ　ｂａｎｄｓ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉ０ｎ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｉｔ　ｇｏｔ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｉｎｄｓ，ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｑｕａｌｉｔｙ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＰＯＴ５　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ。ＲＳ，ＧＩＳ，Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉ０ｎ．　１引言　在中旬县森林资源调查中的应用，ＳＰＯＴ５　等。　利用遥感影像进行资源的调查，首先　随着遥感技术的发展和日臻完善，以　遥感影像制图技术研究。本文选取了陕西　及计算机技术普及，遥感技术在林业领域　省某乡的ＳＰＯＴ５数据和资料，来介绍遥感　需要收集购买基本地理数据来对影像进行　的应用也越来越广。遥感信息可以获得森　技术在森林资源二类调查中的具体的操作　正射校正、影像配准、然后影像融合等处　林调查的木材信息，有关全球变暖，生物量　方法和工作流程，以及最后取的成果。　和森林资源，生态系统，生物多样性和非木　材森林产品等的信息。近年，遥感技术在林　２数据处理流程　业中的应用已经取得了许多可喜的成果，　如卫星遥感技术在湿地资源调查研究中的　具有２．５ｍ的全色波段空间分辨率，１０ｍ的　应用，川西高原地区沼泽湿地遥感动态监　多光谱波段空间分辨率（短波红外空间分　理，然后在此基础上进行地理基础数据和　林业专题数据的采集工作，最后经图幅整　饰、分幅后出图。处理流程如图１所示。　此次调查选取的是ＳＰＯＴ５遥感数据，其　２．１遥感数据的处理　２．１．１基础数据的准备　大比例尺地形图和高精度ＤＥＭ是进行　测；卫星遥感在森林病虫害监测上的研究　辨率为２０ｍ），从性价比分析，ＳＰＯＴ５遥感数　ＳＰＯＴ５遥感数据高精度正射校正必需的基　进展；卫星遥感技术在黑龙江省森林火灾　据是６０ｋｍ×６０ｋｍ的宽覆盖范围比较适宜　础地理数据。选用的是１：５００００地形图和１：　监测中的应用等。　应用于大面积的森林源调查，为大幅度的　２５０００数字高程模型（ＤＥＭ）。将１：５万地形图　遥感制图作为林业调查的新手段，已　森林调查减少外业工作量、提高工作效率，　扫描，将扫描好的地形图进行几何精纠正，　买的１：５万地形图为北京５４坐标系３度分带　广泛应用于森林资源调查，如ＴＭ遥感数据　而且相对便宜于其他高分辨率卫星数据　纠正精度控制在０．３毫米内。从测绘部门购　高斯克吕格投影，而ｌ：２．５７ＹＤＥＭ为北京５４　坐标系６度分带投影。在数据准备时，将校　正好的１：５万地形图通过换带转换转成和　ＤＥＭ一致的６度分带投影。　２．１．２正射校正　正射校正过程应用了法国ＳＰ０Ｔ公司发　行的ＧＥＯＩＭＡＧＥ软件。ＧＥＯＩＭＡＧＥ软件是　针对ＳＰ０Ｔ５卫星数据开发的ＳＰ０Ｔ５物理模　型。模型模块自动读取ＤＥＭ信息。ＳＰＯＴ物　理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间　状态参数，这些参数存贮在数据的头文件　中。卫星状态参数包括：卫星成像瞬间的经　图１流程图　纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮　助提高几何校正的精度。　以校正好的１：５万地形图为基准，在影　像图上找出和地形图上地物相匹配的明显　地物作为地面控制点。在进行正射校正时，　应先进行全色波段数据校正，然后以校正　好的全色波段数据为基准进行多光谱数据　校正，可提高全色和多光谱影像的匹配精　度。控制点应分布均匀：其数量因地形地貌　的复杂程度而定，一般一景６０ｋｍ×６０ｋｍ的　ＳＰＯＴ５数据，需２０　３０个控制点。重采样采用　图２　总库和分库的组织结构图　双线性内插法。　１　０２　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＹ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　Ｑ：！　ＳｃＩｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＩＲｎｏｖａｔｌｏｒＪ　Ｈｅｒａｌｄ　工程技术　２．１．３影像数据的融合　用，可自动生成比例尺、指南针、图例、文本　读精度在人与人之间产生较大的误差。因　量出图。　影像数据融合能够综合不同波段、不　等所需要素，还可以制作标准模版进行批　此，如何进行定量分折是我们下一步要解　同空间分辨率数据（层）的特征，融合后的数　据具有更丰富、更可靠的信息［９］。根据影　像数据融合的水平阶段，影像融合分为：像　决的课题；利用遥感调查数据，建立地理信　息系统，使森林资源从静态监测变为动态　监测，最终形成卫星遥感技术在森林资源　（２）图班判读区划时，既要有很好的林　图面除了采集的数据外，还有图幅名、　图廓、图例、比例尺、指北针、附图（指位置　元级、特征级和决策级三个层次。为了最大　图）、附表（树种、地类、林种、起源、事权等　调查、规划、管理、监测、评估等的应用体系。　限度的从ＳＰＯＴ５遥感数据中提取森林植被　级、保护等级等的代码表）等地图要素，这　信息，应进行像元级的数据融合，将２．５米　些要素一个都不能少，还要摆放得当、构图　学知识，又要有相关经验的积累，既要对遥　的全色波段和ｌ　０米多光谱数据进行融合。　协调，使图面既要反映出所需要的专题信　感知识有比较深刻的理解，又要对各种影　融合得到的新数据既具有全色波段数据的　息，还要美观大方。　高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像　元级数据融合的方法多种多样，根据数据　３成果　像特征的区域变化深入研究，既要看到影　像的表象，又要明白其内在因素的作用。因　此，图班判读区划是一个人的知识综合运　融合的目的，即最大限度的突显森林植被　信息，选取Ｂｌ、Ｂ３、Ｂ４￣ＩＩＰＡＮ波段，根据试验　Ｂｒｏｖｅｙ融合算法方法比较理想。　２．２信息的采集　以处理好的遥感影像为底图，作为外　业调绘和内业信息采集的依据。内业选用　ＡｒｃＧＩＳ软件里的ＡｒｃＭａｐ模块，依据建立的　解译标志，结合野外调绘，在室内影像图上　进行判读区划。　对林业专题信息的采集需要林学知识　为背景、根据地域差异，植被分布规律，气　候特点，地形地貌变化，海拔高低等自然条　件及社会经济状况的差异进行。森林植被　的分布规律表现在ＳＰＯＴ５图像上出现同物　异谱现象，色调；几何形状的差。　另外还要依据植物季相变化、空间分　辨率、地理信息等进行逻辑推理，对比分析　等方法［１０　判读，来增强判读的正确性。　２．２．１地理信息的采集　地理基础信息包括行政区划界、道路、　水系、居民点、地名、高程点、经纬／公里网　等７个信息层。　２．２．２林业专题信息的采集　林业专题信息的主要内容包括：（１）地　类、森林类型、郁闭度、林种、龄组；（２）对典　型地类和森林类型的环境因子进行现地调　查，探索目视判读规律性。　２．３数据组织入库　对采集好的基础地理信息和林业专题　信息，需要进行严密的检查，如地物编码，　拓扑关系等问题，根据空间数据的逻辑结　构和ＧｅｏＤａｔａＢａｓｅ的数据模型，空间数据库　的逻辑层次结构划为五级：总库一一分库　一一子库一一逻辑层一一物理层，进行整　理入库。如图２所示。　根据所采集信息的类别分别列入对应　的分库里，根据统一的编码，便于数据的管　理与查询。　２．４图幅整饰　要想制作的遥感用图既实用又美观，　离不开图幅整饰这个重要的环节。这里制　作的专题图以乡为单位，不进行标准分幅。　制图软件的选取ＡｒｃＭａｐ，其具有强大的制　图功能，　不但包含了复杂的专业制图和编　辑功能，而且中文环境良好，利用操作和使　３．１图件成果　用的过程。　图件成果主要包括该乡林相图和林种　总之，基于高分辨率ＳＰＯＴ５遥感影像的　布局图。林相图根据小班主要调查因子注　制图技术，成功运用于森林资源“二类”调　记与着色，按优势树种确定色标，按龄组确　查，改变了传统的森林资源调查方法，降低　定色层。其他小班仅注记小班号及地类符　了外业工作强度，提高了效率，保证了质　号。林种布局图确定各林种的分布情况　量，充分证明了其在森林资源调查应用中　３．２报表成果　的可行性。当然，这只是遥感技术的一小部　根据采集的信息，利用ＡｒｃＭａｐ软件统　分，如何将高分辨率遥感影像更好地应用　计各种森林资源的信息情况。包括各种林　于林业还有很大的空间。　地面积、非林地面积。该区域森林资源丰　富，从统计表中得出林地面积约占全乡的　参考文献　８４％，森林覆盖率达Ｎ５７．９％，林木绿化率达　［１］谭炳香．新世纪遥感与林业信息需求　到６５．９％。　［Ｊ］．遥感信息，２００２．３２～３６．　［２］应顺东，金晓俊．卫星遥感技术在湿地　４结论　资源调查研究中的应用［Ｊ］．浙江林业科　４．１　Ｒｓ与ＧＩＳ在森林资源调查中的意义　技，２００１．２１（３）．８３～８７．　（１）在森林资源二类调查中，利用处理　【３】沈松平．川西高原地区沼泽湿地遥感动　好的遥感影像为底图，采集基础地理数据、　态监测［Ａ］．遥感科技论坛【Ｃ］．北京：中　林业专题数据等信息，制作调查用图。调查　国宇航出版社，２００５：１７７～ｌ８３．　者可根据遥感影像直接在室内进行目视判　［４】高永刚，刘丹．卫星遥感在森林病虫害　读并勾绘出比较明显确定的小班。外业调　监测上的研究进展［Ｊ】．中国农学通报，　查时，遥感图比原始地形图更立体，更直　２００６．２２（２）．１ｌ３～ｌ１７．　观，便于地形地貌及方位的识别，在小班区　［５］张广英，赵明文，王付华．卫星遥感资料　划时也可提供直接的参考资料。同时可利　在森林火灾监测中的应用［Ｊ］．黑龙江气　用遥感制图技术制作林业专题图，还可用　象，２００５．３５～４０．　于资源监测和林业发展规划等。　［６］李伟云．ＴＭ遥感数据在中旬县森林资　（２）遥感影像本身信息量极为丰富，地　源调查中的应用【Ｊ］．林业调查规划，　形地貌清晰易懂。遥感制图技术的应用，更　２００１．２６（２）．３６～４５．　丰富了层次、增大了信息量，使其可判读性　［７］秦玲，蔡娟娟．ＳＰＯＴ５遥感影像制图技　更强，即使不会使用地形图的工作人员也　术研究【Ｊ】．江苏林业科技，２００６．３３（４）．　能容易识别。同时影像可选取真彩色模拟　１６～ｌ９．　现实世界，使专题图的可视性更强。森林资　［８】北京视宝卫星图像有限公司．专业制图　源调查中，遥感制图技术的应用使小班勾　工作室ＧＥ０ＩＭＡＧＥ用户指南．２００４．　绘工作由室外转到了室内，不但降低了调　６８～７０．　查者的外业工作量，也提高了工作效率。事　【９】徐青．遥感影像融合与分辨率增强技术　实表明其勾绘成果满足林业调查需要，从　【Ｍ］．北京：科学出版社，２００７．１　２～ｌ３．　真正意义上做到了调查方式的转变，调查　ｆ１　ｏ】史桂萍．ＴＭ影像在甘肃省森林资源连　技术正由传统走向现代化。　续清查中正判率的探讨［Ｊ］．甘肃林业科　４．２存在的问题　技，２００２．２７（３）．４０～４２．　（１）从遥感学科本身进行研究，如森林　［１１］赵世佳，何仁洋，蔡广明．基于遥感和　的波谱规律，如何提高更高分辨率的信息　ＧＩｓ技术的长输管道风险源监测研究　源，进一步提高正判率，如何改善分类技术　［Ｊ】．科技创新导报，２００９（１４）．　以求更有效地传递林业信息；进行林业遥　［１２］解佳宁，王炜，周超．遥感技术在湿地资源　感定量分析的研究。当前，目视判读中存在　监测中的应用［Ｊ】．科技创新导报，２ＯｌＯ　的主要问题是定性因子比重较大，导致判　（２７）．　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　１　Ｏ３