孫晶宇

摘 要：現(xiàn)代森林調(diào)查中，判讀是由航空像片上取得信息的重要手段。提高森林調(diào)查質(zhì)量的重要途徑之一，就是充分挖掘航空像片的潛力，最大限度地利用像片，從像片上準(zhǔn)確地提取林分調(diào)查因子，以減少野外的工作量。在森林調(diào)査中必須掌握像片判讀基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：森林 調(diào)査 像片 判讀 原理

第一次世界大戰(zhàn)后，航空像片直接開始在實踐中應(yīng)用。在歐洲的幾個國家中，航空像片用于繪制林業(yè)用圖和編制詳細(xì)地況、林況明細(xì)表。從50年代以后，在歐洲的大部分國家中，航空像片正式用于編制近代森林圖，并作為林業(yè)企業(yè)內(nèi)一種信息來源和森林調(diào)查的存貯系統(tǒng)。

判讀是隨著攝影測量學(xué)、光學(xué)和電子學(xué)等學(xué)科發(fā)展起來的。第一張航空像片是1892年達(dá)格雷和尼普斯用銀板照相拍攝的。隨后，出現(xiàn)了攝影測量學(xué)。當(dāng)時法國地質(zhì)學(xué)家阿拉戈把銀板照相的攝影測量意義作為景觀精確地透視（投影）表示，并根據(jù)透視幾何的原理預(yù)測到在繪制地形圖中的應(yīng)用。1897年9月10日在《柏林日報》上發(fā)表了森林判讀的第一個實例。德國的一個林業(yè)工作者用拴放氣球取得像片，根據(jù)它進(jìn)行了繪制森林類型圖的試驗。該試驗是在秋季闊葉樹變色時進(jìn)行的。當(dāng)時在德國，像片量測的問題解決了。早在1923年，就用攝影測量法進(jìn)行林分量測的試驗。由于像片比例尺非常小和攝影設(shè)備的成本問題，沒有多少實際應(yīng)用的價值。

森林的影像是由森林反射和發(fā)射的電磁輻射能量構(gòu)成的。不同樹種組成的林分的物理、化學(xué)性質(zhì)和森林生物學(xué)特征不同，它們反射和發(fā)射的光譜特性不同，表現(xiàn)在像片上的影像則具有不同色調(diào)的、結(jié)構(gòu)、形狀和大小等。這些信息叫做判讀因子。在航空^片上判讀林分或地物，雖然其種類不同，但判讀基本因子為影^大小、形狀、色調(diào)、陰影、結(jié)構(gòu)和地物之間的相互關(guān)系。

一、森林判讀的原理

（一）影像形狀

在垂直攝影的航空像片上，地物或林分顯現(xiàn)它 們頂部特有的形狀，其變化規(guī)律符合中心投影規(guī)律。平坦地區(qū)的地物影像形狀陽地物形狀相似，仍保持其原來的幾何形狀，如矩形采伐跡地其彭像仍為矩形；成一定角度的交叉道，其影像也呈現(xiàn)同樣角度。例如，鐵路的影像彎曲度很小，呈平滑的細(xì)線狀，并有明顯的路基、鐵路用地；公路的影像彎曲度較大，呈平滑的粗線狀。樹木或林分的判讀需在立體影像中仔細(xì)地觀察冠形，根據(jù)不同樹種具有的特定冠形和大小識別樹種。

（二）影像大小

影像大小是識別地物的重要線索之一。影像大小乘以像片比例尺分母，就可以確定該地物大小。根據(jù)已知地物大小及其影像長度，在像片上可用下式確定未知地物大小。形狀相同的地物可以根據(jù)相對大小來區(qū)別，如山楊和紅松成熟林冠形均為平頂形，但紅松林的樹高和冠幅均比山楊大，再配合色調(diào)等判讀因子可把它們區(qū)別開。

（三）色調(diào)和顏色

色調(diào)指的是地物反射光的亮度。像片色調(diào)反差是指影像與其背景間的亮度差。在彩色攝影中，彩色反差是影像與其背景間的各種彩色值與彩色差的結(jié)果。地物之間沒有色調(diào)差別，地物影像形狀顯然不能識別。色＼調(diào)是判讀地物最好的一個線索，有時它是識別地物的唯一線索。例如，水濕地和干旱地根據(jù)像片的色調(diào)差別就可以把它們區(qū)別開。紅外片影像的色調(diào)取決于地面上地物反射和發(fā)射的紅外光量；雷達(dá)影像的色調(diào)取決于地面上地物返回傳感器的雷達(dá)能量。

當(dāng)物體反射某波段光線大于其余波段時，則該物體顯示反射率最大波段的顏色。標(biāo)準(zhǔn)彩色片的影像可反映地物的天然本色，在森林調(diào)査中應(yīng)用它很方便。在夏季攝影的標(biāo)準(zhǔn)彩色片上區(qū)別樹種或植物類仍感困難。

（四）陰影

陰影有兩種，即本身投影和投落陰影。前者是地物本身背光形成的陰影，在垂直攝影像片上就'是地物背光面影像，它與受光面色調(diào)有明顯差別。其特點表現(xiàn)在由受光面向背光面的過渡及坷者所占比例的關(guān)系上，利用這種特點可以判讀冠形。圓形或平頁形樹冠影像由受光面向背光面逐漸過渡；尖錐形樹冠過渡明顯。殳落陰影是投落在地面上的陰影。它的特點是可以顯現(xiàn)地物縱斷形狀，在平坦地區(qū)投落陰影不變形。利用這種特點可以判讀樹形狀和大小，區(qū)別樹種和地物。根據(jù)陰影長度可以確定樹高。

陰影長度依太陽高度角和地形起伏不同而變化。被陰影遮蓋溝林木，反射的光線很少，使得像片影像很暗，甚至反映不出來。3此，在判讀有陰影的地物吋，要進(jìn)行立體觀察。

（五）結(jié)構(gòu)和形態(tài)

像片影像的結(jié)構(gòu)是指色調(diào)或色調(diào)變化的頻率。它是由于細(xì)小也物不能單個明顯地區(qū)別出來的那些細(xì)小地物色調(diào)或色調(diào)變化引發(fā)的結(jié)果。在大比例尺像片上單株術(shù)可以分辨開，它們的葉子不拒分辨；樹冠或林冠的影像結(jié)構(gòu)是由樹葉的反射光構(gòu)成的。有些小地物在像片上不能顯現(xiàn)，如河流切刈情況，在小比例尺像片上僅能從影像結(jié)構(gòu)上判斷。在黑白像片上影像結(jié)構(gòu)可分為四級：光滑、細(xì)致、粗槌和極粗糙。

形態(tài)指的是地物特殊的排列，它是天然或人工形成的。地面二巖石裸露形態(tài)經(jīng)常指示地質(zhì)構(gòu)造；水系形態(tài)與巖性、構(gòu)造及土？結(jié)構(gòu)有密切相關(guān)；森林植物形態(tài)與其群落類型有密切關(guān)系。根據(jù)這些持征可在像片上識別它們。

同一形態(tài)地物影像的大小和色調(diào)可能不同，但其形式則有一定特征，如稻田有大小一致的區(qū)別，果園有整齊的株行與疏開之間距，人工林和天然林具有顯然不同的林相。

二、森林判讀的主要根據(jù)

森林生物學(xué)特征、森林光譜反射特性和樹木及地類間的相互關(guān)系可作為森林判讀的主要根據(jù)。

1.森林或樹種的生物學(xué)特征：不同樹種的冠形、大小、樹葉色和分布位置均不相同，所以不同樹種或林分在像片上形成了同的影像結(jié)構(gòu)、特征。它們主要表現(xiàn)在樹冠影像的形狀、大小、調(diào)和林木影像的高度差別等，可根據(jù)這些差別在像片上判讀樹或林分。

2，樹種和地類間的相互關(guān)系：由于不同樹種的森林生物學(xué)特不同，樹種或林分的分布有一定的規(guī)律性。掌握這些規(guī)律性再合其他判讀因子，就可以正確地識別樹種或林分。

3.森林光譜特性：森林遙感成像主要是利用樹冠的反射和發(fā)能量。林分類型不同，光譜特性和規(guī)律有差異。這和樹種本身的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特征有關(guān)，尤其是樹木的生長、發(fā)育及其光學(xué)特性，對樹木的光譜反射特性影響更大。例如，樟子松樹冠稀疏，透光量大，針葉顏色淺，葉綠素含量少，故在樟、紅、落三個林分中其反射率最高。綠色植物吸收紅、橙和藍(lán)光進(jìn)行光合作用，不能吸收紅外光波，只起增溫作用。植物的反射、透射和吸收的光量之和為100%。在可見光波段，綠色植物吸收了輻射能的大部分，而反射和透射則較少，紅外光波段反射量大，故在可見光波段反射率低，紅外光波段反射率高。

利用不同林分類型之間光譜反射率差異大小的特點，可以選定最佳波段進(jìn)行航空攝影。夏季森林航空攝影采用紅外片比全色片效果好。在像片定性、定量判讀中，應(yīng)用紅外片比全色片劃分林分類型容易。不同波段的光譜數(shù)據(jù)及其特點和規(guī)律是森林自動判讀和分類的根據(jù)。

航空像片的重要價值之一就是從航空像片上能識別和判斷出地物的質(zhì)和量，從而形成航空像片的判讀理論和方法，這一理論和方法是提高森林調(diào)查質(zhì)量的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐淑艷.森林資源管理及調(diào)查措施初探[J].陜西林業(yè)，2010（2）：28.

[2] 孟建林.論森林資源調(diào)查管理[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2010（2）：7-10.