梁 丹

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測院，遼寧 沈陽 110122)

1 研究區(qū)域

遼中區(qū)地處遼寧省中部，地理位置東經(jīng)122°28′～123°6′，北緯41°12′～41°47′，距省會沈陽52km，南界臺安，東靠遼陽，西交黑山，北接新民。區(qū)域面積1460km2。屬遼河、渾河沖積平原，其東部茨榆坨一帶有少量沙丘，整體地勢平坦，西南稍低洼。

2 研究原理

2.1 收集數(shù)據(jù)

收集遼中區(qū)同源、同時(shí)像、圖幅一致、效果清晰的影像，選擇地形地貌、植被類型全面地區(qū)。并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行前期輻射定標(biāo)、大氣校正、圖像融合、圖像鑲嵌和裁剪等處理。

2.2 遙感自動(dòng)判讀

利用遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)，從不同時(shí)間獲取同一地區(qū)的遙感圖像中，識別并量化地表變化的類型、空間分布情況和變化量。采用圖像直接比較法，對經(jīng)過配準(zhǔn)的兩個(gè)時(shí)相遙感圖像中像元直接進(jìn)行運(yùn)算、變換處理，找出變化區(qū)域并對輸入的兩個(gè)時(shí)相的圖像進(jìn)行圖像變換，提取并導(dǎo)出變化信息。利用植被在紅光波段(0.55～0.68μm)強(qiáng)吸收，在NIR近紅外(0.725～1.1μm)高反射和高透射的特征，根據(jù)歸一化差分植被指數(shù)Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)來識別影像變化區(qū)域。利用主成分分析法(PCA)增強(qiáng)圖像，從變化信息檢測結(jié)果中提取變化信息。采取直方圖形狀的方法，基于判別分析法，利用直方圖的零階和一階累計(jì)矩陣來劃分閾值。去除椒鹽噪聲和“小碎塊”后輸出變化信息[1]。

2.3 人工判讀

人工遙感判讀區(qū)劃采取背靠背判讀，1人判讀區(qū)劃后，由另1人結(jié)合第1人的判讀結(jié)果再次判讀。兩人判讀結(jié)果不一致的，根據(jù)遙感影像變化特征共同商定，最終形成遙感判讀區(qū)劃矢量圖層。

2.4 現(xiàn)地驗(yàn)證

現(xiàn)地驗(yàn)證采取每斑核驗(yàn)，對常規(guī)人工判讀圖斑和動(dòng)態(tài)監(jiān)測自動(dòng)提取圖斑逐個(gè)樣地驗(yàn)證實(shí)際地類，判斷遙感影像特征與現(xiàn)地地表覆蓋是否相符：若遙感判讀地類與現(xiàn)地驗(yàn)證地類相符，則通過驗(yàn)證，說明判讀結(jié)果為真；反之，則驗(yàn)證失敗，說明判讀結(jié)果為假。并依據(jù)此結(jié)果填寫《現(xiàn)地驗(yàn)證表》。

2.5 對比分析

將現(xiàn)地驗(yàn)證結(jié)果分別與實(shí)驗(yàn)結(jié)果和人工判讀結(jié)果進(jìn)行對比，通過計(jì)算得出正判比率來認(rèn)定利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測來進(jìn)行變化信息提取的方法是否可行。

3 統(tǒng)計(jì)結(jié)果與分析

通過對遼中縣森林資源監(jiān)測結(jié)果的分析，經(jīng)實(shí)驗(yàn)方法判讀出54個(gè)變化圖斑，森林植被面積87.9407hm2；經(jīng)現(xiàn)地驗(yàn)證共48個(gè)圖斑通過驗(yàn)證，森林植被面積77.8885hm2。經(jīng)人工判讀判讀出77個(gè)變化圖斑，森林植被面積77.6403hm2，重疊面積68.7655hm2；經(jīng)現(xiàn)地驗(yàn)證共68個(gè)圖斑通過驗(yàn)證，森林植被面積63.8167hm2(表1)。

表1 森林資源變化斑塊判讀統(tǒng)計(jì)

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法對遼中縣森林植被變化斑塊提取的正確率個(gè)數(shù)比為88.89%，正確率面積比為88.57%；人工判讀方法提取的森林植被變化斑塊正確率個(gè)數(shù)比為88.31%，正確率面積比為82.20%。采用實(shí)驗(yàn)方法對遼中縣森林植被變化斑塊提取的正確率高于人工判讀方法3.2個(gè)百分點(diǎn)(表2)。

表2 遼中區(qū)森林資源變化斑塊判讀

通過對應(yīng)用動(dòng)態(tài)監(jiān)測與人工判讀方法所得出的數(shù)據(jù)分析表明，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法得到的地類判讀結(jié)果更加準(zhǔn)確，即應(yīng)用動(dòng)態(tài)監(jiān)測的方法可以更加快速、更加準(zhǔn)確的獲取兩年森林資源的變化數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

1)通過對Landsat 8影像中光譜波段的提取，自動(dòng)獲取森林面積的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果，實(shí)現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)多樣化，使森林資源數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化更直觀，方便后期統(tǒng)計(jì)分析和資源管理應(yīng)用。相對比傳統(tǒng)人工判讀，森林資源面積變化監(jiān)測準(zhǔn)確率平均提高約3%；縮短了遙感判讀的工作時(shí)間及強(qiáng)度，工作效率平均提高8倍以上。本技術(shù)改進(jìn)了過去傳統(tǒng)人工目視判讀方法，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測過程中最大程度的自動(dòng)化、智能化、規(guī)范化、科學(xué)化，節(jié)省了大量的人力、物力，同時(shí)提高了工作的效率及精度，減少了人工誤差，間接的創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)價(jià)值。

2)本研究方法依舊存在某些問題：第一，對影像預(yù)處理的要求較高。本研究基于直接比較法識別、提取變化斑塊，因此，選好基準(zhǔn)點(diǎn)配準(zhǔn)、完成好大氣校正等直接影響輸出結(jié)果。第二，存在漏劃地塊。本項(xiàng)目對地塊自動(dòng)區(qū)劃進(jìn)行了有益嘗試，對區(qū)劃中的參數(shù)設(shè)置還沒有定量指標(biāo)，需工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)完成，目前要依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、批處理具有一定困難。面積較小或分布較少的地塊容易漏掉，如本次外業(yè)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)小面積造林未成林地塊被漏掉的現(xiàn)象，必須依靠人機(jī)交互判讀。