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        結(jié)合高分辨率航空影像定量評(píng)估胡楊生長(zhǎng)狀況

        2018-10-09 03:05:40楊青山范彬彬
        測(cè)繪通報(bào) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:北區(qū)南區(qū)總面積

        楊青山,范彬彬

        (巴音郭楞蒙古自治州國(guó)土資源勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院,新疆 庫(kù)爾勒 841000)

        中央環(huán)境保護(hù)督察是黨中央、國(guó)務(wù)院推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)重大制度安排和重要?jiǎng)?chuàng)新舉措[1-2]。森林是重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型,也是人類社會(huì)生存和發(fā)展的支持系統(tǒng),它不僅以其物質(zhì)豐富滿足人們物質(zhì)發(fā)展的需要,同時(shí)又以其景觀和環(huán)境為人類提供生存和發(fā)展的空間[3-5]。新疆塔里木河流域胡楊廣布,是保障塔里木盆地綠洲經(jīng)濟(jì)、自然生態(tài)和各族人民生活的生命線,因此,塔里木河在新疆乃至全國(guó)都有非常重要的作用[6],新疆胡楊的分布格局和生長(zhǎng)趨勢(shì)是新疆中央環(huán)境保護(hù)督察的重要內(nèi)容。

        航攝影像具有高空間分辨率、覆蓋更新較快的優(yōu)勢(shì)[7-8],針對(duì)大面積胡楊分布區(qū)植被監(jiān)測(cè),高效準(zhǔn)確地獲取地面覆蓋植被的空間分布及生長(zhǎng)狀態(tài),做到“天上統(tǒng)一看,地上少量干,網(wǎng)上統(tǒng)一管”[9],本次調(diào)查以胡楊衰敗嚴(yán)重的孔雀河床兩塊區(qū)域作為標(biāo)靶研究區(qū),分別通過(guò)對(duì)該區(qū)域2016年7月航拍獲取的0.2 m分辨率影像及2017年8月25日無(wú)人機(jī)航拍獲取的0.07 m分辨率影像進(jìn)行解譯。該區(qū)域內(nèi)的地類分為水系、裸地、建筑用地、耕地、灌木、胡楊。在影像上選擇地類特征豐富的區(qū)域作為樣本區(qū),實(shí)地調(diào)查樣本區(qū)的地物類型,建立解譯標(biāo)志,進(jìn)一步根據(jù)胡楊的長(zhǎng)勢(shì)將胡楊劃分為長(zhǎng)勢(shì)良好、衰敗、枯萎三類,其中“良好胡楊”為生長(zhǎng)良好,樹冠綠葉多,少枯枝的胡楊;“枯萎胡楊”為胡楊已死亡,樹枝完全枯萎的胡楊;“衰敗胡楊”為混合了“枯萎胡楊”和多枯頂、枯梢和枯枝,及時(shí)恢復(fù)水源能夠恢復(fù)為生長(zhǎng)狀況良好的“可恢復(fù)胡楊”[10]的胡楊區(qū)域。根據(jù)解譯標(biāo)志室內(nèi)在影像上判別結(jié)合實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì)這8種地類所占比例,定量評(píng)估孔雀河床胡楊林分布格局及生長(zhǎng)趨勢(shì)。

        1 研究區(qū)概況

        本次調(diào)查以孔雀河床胡楊衰敗極端嚴(yán)重的兩塊區(qū)域作為標(biāo)靶研究區(qū),該區(qū)域自2012年8月20日河水?dāng)嗔?,胡楊枯萎日益?yán)重,研究區(qū)分為南北兩個(gè)區(qū)域,以下簡(jiǎn)稱“北區(qū)”“南區(qū)”。研究區(qū)分布于孔雀河兩側(cè)約200 m范圍內(nèi),總面積約為25 km2。

        1.1 北 區(qū)

        圖1為北部區(qū)域,面積16.47 km2,測(cè)區(qū)長(zhǎng)約8.5 km,寬約2 km,黑線范圍內(nèi)為北區(qū)調(diào)查范圍線,灰色區(qū)域?yàn)榭兹负铀担辽珔^(qū)域?yàn)閷?shí)地采樣區(qū)域。

        圖1 北部研究區(qū)胡楊分布格局及生長(zhǎng)趨勢(shì)調(diào)查區(qū)域

        1.2 南 區(qū)

        圖2為南部區(qū)塊,面積11.57 km2,測(cè)區(qū)長(zhǎng)約15 km,最窄0.2 km,最寬1.5 km,黑線范圍內(nèi)為南區(qū)調(diào)查范圍線,灰色區(qū)域?yàn)榭兹负铀?,亮色區(qū)域?yàn)閷?shí)地采樣區(qū)域。

        圖2 南部研究區(qū)胡楊分布格局及生長(zhǎng)趨勢(shì)調(diào)查區(qū)域

        2 數(shù)據(jù)來(lái)源及方法

        首先利用2016年7月直升機(jī)航飛的0.2 m分辨率航飛影像,結(jié)合實(shí)地調(diào)查,內(nèi)業(yè)矢量化成圖,對(duì)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行了分析,為了進(jìn)一步分析近一年來(lái)胡楊林的變化趨勢(shì),于2017年8月25日及時(shí)采用無(wú)人機(jī)對(duì)調(diào)查區(qū)進(jìn)行了航拍。由于此次作業(yè)區(qū)距離機(jī)場(chǎng)的范圍較近,無(wú)人機(jī)須降低飛行高度,航飛高度約400 m,加大了飛行的難度和飛行的工作量,此次調(diào)查投入機(jī)組2個(gè),無(wú)人機(jī)4架,累計(jì)航飛10個(gè)架次,采集地面分辨率0.07 m的無(wú)人機(jī)影像40余平方千米。

        3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

        北區(qū)通過(guò)2016年7月航攝影像及2017年8月無(wú)人機(jī)航攝影像解譯與實(shí)地調(diào)查,區(qū)域內(nèi)8種地類面積統(tǒng)計(jì)見表1。

        根據(jù)表1,結(jié)合外業(yè)實(shí)地調(diào)查結(jié)果,北區(qū)胡楊的總分布面積為10.50 km2,“衰敗胡楊”中混合著40%的“可恢復(fù)胡楊”和60%已死亡的“枯萎胡楊”。經(jīng)轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì),2016年北區(qū)“枯萎胡楊”6.22 km2,占胡楊總面積的59.22%,“良好胡楊”0.84 km2,占胡楊總面積的8.0%,“可恢復(fù)胡楊”3.44 km2,占胡楊總面積的32.7%;2017年北區(qū)“枯萎胡楊”6.48 km2,占胡楊總面積的61.69%,“良好胡楊”1.16 km2,占胡楊總面積的11.04%,,“可恢復(fù)胡楊”2.86 km2,占胡楊總面積的27.26%,詳見表2。

        表1北區(qū)胡楊分布格局及生長(zhǎng)趨勢(shì)調(diào)查地類統(tǒng)計(jì)表

        序號(hào)地類名稱地類編碼2016年7月2017年8月面積/km2百分比/(%)面積/km2百分比/(%)1衰敗胡楊SBHY8.5952.197.1643.472耕地GD0.684.140.684.143灌木GM1.177.101.177.104建設(shè)用地JSYD0.110.660.110.665良好胡楊LHHY0.845.131.167.056裸地LD0.543.310.543.317枯萎胡楊KWHY1.066.462.1913.278水系SX3.4621.023.4621.02合計(jì)16.46100.0016.46100.00

        通過(guò)2016年和2017年兩年的高分辨率影像解譯結(jié)合實(shí)地調(diào)查,北部區(qū)域“枯萎胡楊”占胡楊總面積的60.45%,“良好胡楊”占胡楊總面積的9.52%,“可恢復(fù)胡楊”占胡楊總面積的29.98%。

        南區(qū)2016年7月航攝影像及2017年8月無(wú)人機(jī)航攝影像解譯面積統(tǒng)計(jì)見表3。

        表2 北區(qū)胡楊分布解譯面積及經(jīng)驗(yàn)?zāi)P娃D(zhuǎn)換面積統(tǒng)計(jì)

        表3 南區(qū)胡楊分布格局及生長(zhǎng)趨勢(shì)調(diào)查地類統(tǒng)計(jì)

        根據(jù)表3,結(jié)合外業(yè)實(shí)地調(diào)查結(jié)果,南區(qū)胡楊的總分布面積為7.95 km2,“衰敗胡楊”中混合著30%的“可恢復(fù)胡楊”和70%已死亡的“枯萎胡楊”。經(jīng)轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì),2016年南區(qū)“枯萎胡楊”5.12 km2,占總面積的64.49%,“良好胡楊”1.32 km2,占總面積的16.65%,“可恢復(fù)胡楊”1.50 km2,占總面積的18.85%;2017年南區(qū)“枯萎胡楊”4.86 km2,占總面積的61.14%,“良好胡楊”2.21 km2,占總面積的27.79%,“可恢復(fù)胡楊”0.88 km2,占總面積的11.05%,詳見表4。

        通過(guò)2016年和2017年兩年的高分辨率影像解譯結(jié)合實(shí)地調(diào)查,南部區(qū)域“枯萎胡楊”占胡楊總面積的62.81%,“良好胡楊”占胡楊總面積的22.22%,“可恢復(fù)胡楊”占胡楊總面積的14.95%。

        表4 南區(qū)胡楊分布解譯面積及經(jīng)驗(yàn)?zāi)P娃D(zhuǎn)換面積統(tǒng)計(jì)

        4 結(jié) 論

        航空航天遙感技術(shù)是區(qū)域環(huán)境資源調(diào)查中有效的方法,可為胡楊林生態(tài)資源的調(diào)查與快速檢測(cè)帶來(lái)便捷,結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查,對(duì)區(qū)域2016年7月航拍獲取的0.2 m分辨率影像及2017年8月無(wú)人機(jī)航拍獲取的0.07 m分辨率影像進(jìn)行解譯,對(duì)解譯結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析結(jié)論如下:

        (1) 調(diào)查區(qū)2016年、2017年兩年的胡楊生長(zhǎng)趨勢(shì)變化不大,因調(diào)查區(qū)僅有2016年、2017年連續(xù)兩年航拍的高分辨率影像,無(wú)法判別自2012年8月20日孔雀河斷流后胡楊的生長(zhǎng)趨勢(shì)。

        (2) 分別通過(guò)對(duì)2016年和2017年兩年航拍的高分辨率影像進(jìn)行解譯,可以較為準(zhǔn)確地判別“枯萎”“良好”和“可恢復(fù)”三類胡楊的比例。調(diào)查區(qū)域內(nèi)的整體胡楊分布密集,但衰亡嚴(yán)重。南北調(diào)查區(qū)生長(zhǎng)狀況良好的胡楊為15.87%,且都分布在靠近人為活動(dòng)的區(qū)域,如耕地邊緣;調(diào)查區(qū)胡楊死亡率61.63%;有22.46%的胡楊瀕臨枯萎,及時(shí)水源恢復(fù)有可能轉(zhuǎn)為生長(zhǎng)良好胡楊。

        (3) 基于高空間分辨率的無(wú)人機(jī)環(huán)保生態(tài)監(jiān)測(cè)將成為今后發(fā)展的熱點(diǎn)和新趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)遙感可根據(jù)環(huán)保督察的特點(diǎn),結(jié)合地面觀察數(shù)據(jù),迅速準(zhǔn)確地進(jìn)行保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè),針對(duì)性地進(jìn)行大面積航空監(jiān)測(cè)及小范圍定點(diǎn)監(jiān)測(cè)工作,并對(duì)問(wèn)題發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確排查并及時(shí)有效解決。

        (4) 開展無(wú)人機(jī)遙感在胡楊林保護(hù)方面的應(yīng)用試驗(yàn),建立了航測(cè)遙感與地面監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)邏輯關(guān)聯(lián)及解譯模型,形成了航空器低空航測(cè)遙感技術(shù)在新疆干旱區(qū)胡楊資源調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、資源管理等方面的初步技術(shù)經(jīng)驗(yàn),具有重要的推廣應(yīng)用意義。

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