摘 要：【目的】對高分遙感技術(shù)在國家級(jí)自然保護(hù)地的應(yīng)用進(jìn)行研究，為自然保護(hù)地開展監(jiān)督管理提供依據(jù)。【方法】選取湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地為研究對象，篩選了2020—2022年高分遙感數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)代高分遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自然保護(hù)地類變化情況遙感監(jiān)測，分析了自然因子和人工因子轉(zhuǎn)化情況?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)共監(jiān)測到林地資源、草地資源、濕地資源、房屋、道路、采礦用地、其他建設(shè)用地等地類變化1 174處，面積為843.74 hm2。其中，總體資源損毀269.10 hm2，損毀地塊603處；總體恢復(fù)治理17.99 hm2，恢復(fù)治理地塊22處；凈變化為資源損毀251.11 hm2，地塊變化共計(jì)625處。【結(jié)論】研究成果為自然保護(hù)地開展監(jiān)督管理提供了重要數(shù)據(jù)依據(jù)，能夠?yàn)樽匀毁Y源督察執(zhí)法、國土空間用途管制、自然保護(hù)地監(jiān)管等提供支持。

關(guān)鍵詞：高分遙感；國家級(jí)自然保護(hù)地；變化監(jiān)測；自然因子；人工因子

中圖分類號(hào)：P237" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：1003-5168（2024）24-0096-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.24.018

Application of High-Resolution Remote Sensing Technology in

Monitoring National Natural Reserves in Hunan Province

Abstract：[Purposes] This paper studies the application of high-resolution remote sensing technology in national natural reserves， and provides a basis for the supervision and management of natural reserves.[Methods] In this paper， the national natural reserves of Hunan Province were selected as the research object， and the high-resolution remote sensing data of three years from 2020 to 2022 were screened. The modern high-resolution remote sensing technology was adopted to realize the remote sensing monitoring of the changes of natural reserves in three years， and the transformation of natural and artificial factors was analyzed. [Findings] The results show that there are 1174 changes of forest land resources， grassland resources， wetland resources， houses， roads， mining land and other construction land， with an area of 843.74 hectares. Among them， the total resources were damaged 269.10 hectares and 603 plots were damaged; a total of 17.99 hectares of land were restored and controlled， including 22 plots. The net change was 251.11 hectares of resource damage and 625 land parcel changes. [Conclusions] The research results provide important data basis for the supervision and management of natural reserves， which. It has effectively supported and served major national needs such as natural resources supervision and law enforcement， territorial space use control， and natural protection area supervision.

Keywords：high-resolution remote sensing; national natural reserves; change detection; natural factor；artificial factor

0 引言

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，高空間分辨率影像數(shù)據(jù)在自然保護(hù)地遙感監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用［1］。中國地質(zhì)調(diào)查局開展的“全國礦山開發(fā)及重點(diǎn)地區(qū)生態(tài)空間遙感監(jiān)測項(xiàng)目”多次采用高分遙感技術(shù)對研究區(qū)的地類變化情況進(jìn)行監(jiān)測［2］。本研究以湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地為對象，以高分遙感影像為底圖，通過對研究區(qū)范圍內(nèi)自然保護(hù)地類變化情況解譯，查明區(qū)內(nèi)林地、草地、濕地、耕地、各因子的變化情況。統(tǒng)計(jì)分析研究區(qū)內(nèi)的林地資源、草地資源、濕地資源，以及房屋、道路、采礦用地、其他建設(shè)用地等地類的變化，為開展自然保護(hù)地監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 自然保護(hù)地現(xiàn)狀及數(shù)據(jù)源概況

1.1 自然保護(hù)地現(xiàn)狀

自然保護(hù)地指對有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布區(qū)、有特殊意義的自然遺跡等保護(hù)對象所在的陸地、陸地水水體或者海域，依法劃出一定面積予以特殊保護(hù)和管理的區(qū)域［3］。其中，在國內(nèi)外有典型意義、在科學(xué)上有重大國際影響或者有特殊科學(xué)研究價(jià)值的自然保護(hù)地，列為國家級(jí)自然保護(hù)地。

自然保護(hù)地解譯包括國家級(jí)自然保護(hù)地、國家級(jí)自然保護(hù)地、自然公園的解譯。湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地共有22個(gè)，分別在分布在岳麓區(qū)、平江縣、寧鄉(xiāng)市、汝城縣、新化縣、武陵源區(qū)、韶山市、蘇仙區(qū)、永順縣和臨湘市等30個(gè)區(qū)縣。

1.2 數(shù)據(jù)源概況

本研究主要采用中國自然資源航空物探遙感中心下發(fā)的2020—2022年涉及的各縣級(jí)行政區(qū)土地利用調(diào)查與變更數(shù)據(jù)。主要數(shù)據(jù)源有國產(chǎn)高分辨遙感影像ZY3、GF1、GF2，以及部分國外高分辨率遙感影像P1、SPOT7，空間分辨率［4-5］參數(shù)見表1。所有數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)采用“CGCS2000坐標(biāo)系”，投影方式采用高斯-克呂格投影，分帶方式與基礎(chǔ)底圖一致，高程基準(zhǔn)與使用高程數(shù)據(jù)一致［6］。

2 研究內(nèi)容及方法

2.1 研究內(nèi)容

以湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地為研究對象，采用2020—2022年3個(gè)年度范圍內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)與其他多源數(shù)據(jù)相結(jié)合、人機(jī)交互制圖的解譯方法，完成了相關(guān)的年度監(jiān)測。

研究區(qū)共涉及22個(gè)自然保護(hù)地，包括德夯、鳳凰、福壽山-汨羅江、湖南白水洞、湖南東江湖、湖南虎形山—花瑤、湖南九嶷山-舜帝陵、湖南崀山、湖南南山、湖南桃花源、湖南武陵源、湖南岳陽樓洞庭湖、里耶—烏龍山、猛洞河、南岳衡山、韶山風(fēng)景、蘇仙嶺-萬華巖、萬佛山—侗寨、溈山、炎帝陵、岳麓山、紫鵲界梯田-梅山龍宮自然保護(hù)地。本研究只對研究區(qū)范圍內(nèi)能反映人類活動(dòng)對資源環(huán)境有影響的變化進(jìn)行解譯，其中無人類活動(dòng)行跡或人類活動(dòng)行跡對資源環(huán)境無損害的不進(jìn)行解譯。

人類活動(dòng)是指在自然保護(hù)地內(nèi)發(fā)生的、影響自然保護(hù)地生態(tài)環(huán)境狀況的各類人為活動(dòng)及其產(chǎn)生的結(jié)果，也稱為人工因子，包括采礦用地、道路、房屋、耕地種植、其他建設(shè)用地。自然保護(hù)地需保護(hù)的自然類，也稱為自然因子，包括林地、草地、濕地、沙地裸地［7］。

所需要解譯的內(nèi)容分為恢復(fù)治理和資源損毀。其中，恢復(fù)治理包括退耕還林、退耕還草、退耕還濕、耕地轉(zhuǎn)為沙地裸地、道路植樹、道路長草、道路還濕、道路轉(zhuǎn)為沙地裸地、拆房種樹、拆房還草、拆房還濕、拆房還沙地裸地、礦山修復(fù)種樹、礦山修復(fù)種草、礦山修復(fù)為濕地、礦山修復(fù)為沙地裸地、拆除其他建設(shè)用地修復(fù)為林地、拆除其他建設(shè)用地修復(fù)為草地、拆除其他建設(shè)用地修復(fù)為濕地、拆除其他建設(shè)用地修復(fù)為沙地裸地。

資源損毀包括毀林開墾、毀林修路、毀林建房、毀林開礦、毀林新建其他建設(shè)用地、毀草開墾、毀草修路、毀草建房、毀草開礦、毀草新建其他建設(shè)用地、毀濕開墾、毀濕修路、毀濕建房、毀濕開礦、毀濕新建其他建設(shè)用地、占沙地裸地新增耕地、占沙地裸地新增道路、占沙地裸地新增房屋、占沙地裸地新增采礦用地、占沙地裸地新增其他建設(shè)用地。除此以外無須進(jìn)行解譯。

2.2 技術(shù)路線及方法

在充分收集基礎(chǔ)地理資料、國家級(jí)自然保護(hù)地范圍資料等相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，完成全國國家級(jí)自然保護(hù)地年度監(jiān)測。以先進(jìn)的遙感技術(shù)手段為支撐，統(tǒng)一規(guī)劃，合理部署，點(diǎn)面結(jié)合，采用遙感數(shù)據(jù)與其他多源數(shù)據(jù)相結(jié)合、人機(jī)交互制圖的技術(shù)路線。工作流程主要包括資料收集與整理分析（遙感數(shù)據(jù)、國家級(jí)自然保護(hù)地范圍）、確定解譯類型（人工因子、自然因子識(shí)別）、圖斑提取（資源損毀圖斑提取、恢復(fù)治理圖斑提?。?、綜合分析與研究。技術(shù)路線如圖1所示。

3 信息提取與分析

采用2020—2022年3期次遙感數(shù)據(jù)，疊加范圍，提取變化信息，包括資源損毀和恢復(fù)治理。因人工因子中，房屋及其他建設(shè)用地的變化面積較小，使用的影像數(shù)據(jù)都需要優(yōu)于2 m，以滿足解譯精度要求。

自然保護(hù)地內(nèi)還需解譯“人工因子”和“自然因子”的變化情況。人工因子包括建設(shè)用地、人工濕地和道路等；自然因子包括耕地、林地、草地、天然濕地、地表水和沙地裸地等。重點(diǎn)關(guān)注研究區(qū)內(nèi)人工因子與自然因子之間的轉(zhuǎn)換，即重點(diǎn)研究人類活動(dòng)對自然保護(hù)地內(nèi)自然資源的影響。解譯的地物轉(zhuǎn)換類型如下。

①恢復(fù)治理。包括人工因子→耕地、林、草、濕、水、沙地裸地等自然因子；沙地裸地→耕地、林、草、濕、水等自然因子（需有人類活動(dòng)行跡）。典型示例如圖2至圖6所示。

②資源損毀。包括耕地、林、草、濕、水、沙地裸地等自然因子→人工因子；耕地、林、草、濕、水等自然因子→沙地裸地（須有人類活動(dòng)行跡）；新增道路、新增房屋、新增采礦用地、新增其他建設(shè)用地。典型示例如圖7至11所示。

4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)制作

4.1 編制方法和要求

采用自由分幅，以單個(gè)國家級(jí)自然保護(hù)地為單元編制。采用“CGCS2000坐標(biāo)系”，高斯-克呂格投影，分帶方式與采購人提供的基礎(chǔ)底圖一致，高程基準(zhǔn)與使用高程數(shù)據(jù)一致；比例尺1∶5 000。以本年度的遙感數(shù)據(jù)為底圖，疊覆本年度資源損毀、恢復(fù)治理變化信息，形成國家級(jí)自然保護(hù)地遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

4.2 產(chǎn)品內(nèi)容及表現(xiàn)方式

底圖：以當(dāng)年度的遙感數(shù)據(jù)為底圖。

專題信息：保護(hù)地范圍內(nèi)反映人類活動(dòng)對資源環(huán)境有影響的變化圖斑，包括資源損毀圖斑和恢復(fù)治理圖斑。資源損毀圖斑包括：耕地、林、草、濕、水、沙地裸地等自然因子→人工因子；耕地、林、草、濕、水等自然因子→沙地裸地（須有人類活動(dòng)行跡）；新增道路、新增房屋、新增采礦用地、新增其他建設(shè)用地?；謴?fù)治理圖斑包括：人工因子→耕地、林、草、濕、水、沙地裸地等自然因子；沙地裸地（須有人類活動(dòng)行跡）→耕地、林、草、濕、水等自然因子。相關(guān)圖例參照《礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0266-2014）和《全國礦山開發(fā)及重點(diǎn)地區(qū)生態(tài)空間遙感監(jiān)測二級(jí)項(xiàng)目實(shí)施方案》（2022年）要求。

圖斑信息：放置在東圖廓外側(cè)，沿外圖廓線從上而下排列，分別為圖斑編號(hào)、保護(hù)地名稱、保護(hù)地類型、中心點(diǎn)坐標(biāo)、變化類型、行政區(qū)劃、變化面積和具體變化情況?？孔髮R，字體均用仿宋字體，字號(hào)大小為11。

數(shù)據(jù)源信息：北圖廓內(nèi)西側(cè)放置指南針，南圖廓內(nèi)西側(cè)放置上年度遙感數(shù)據(jù)源信息，南圖廓外東側(cè)放置本期數(shù)據(jù)源、本期數(shù)據(jù)獲取時(shí)間信息，南圖廓外中部放置比例尺信息，字體視圖幅大小而定。

按圖面內(nèi)容標(biāo)示相關(guān)圖例，放置在東圖廓內(nèi)側(cè)下部如圖12所示。

5 監(jiān)測結(jié)果

①自然因子中，林地資源增加0.14 hm2，地塊增加1處；林地資源減少215.80 hm2，減少地塊505處；林地資源凈減少215.67 hm2，地塊變化共計(jì)506處。草地資源增加17.19 hm2，地塊增加12處；草地資源減少35.87 hm2，減少地塊55處；草地資源凈減少18.68 hm2，地塊變化共計(jì)67處。濕地資源未監(jiān)測到增加；濕地資源減少0.14 hm2，減少地塊2處；濕地資源凈減少0.14 hm2，地塊變化共計(jì)2處。

②人工因子中，房屋增加5.47 hm2，增加地塊77處；房屋減少0.26 hm2，減少地塊6處；房屋凈增加5.21 hm2，地塊變化共計(jì)83處。道路增加51.90 hm2，增加地塊77處；道路未監(jiān)測到減少；道路凈增加51.90 hm2，地塊變化共計(jì)77處。采礦用地增加8.42 hm2，增加地塊8處；采礦用地減少0.14 hm2，減少地塊1處；采礦用地凈增加8.28 hm2，地塊變化共計(jì)9處。其他建設(shè)用地增加190.82 hm2，增加地塊415處；其他建設(shè)用地減少17.59 hm2，減少地塊15處；其他建設(shè)用地凈增加173.22 hm2，地塊變化共計(jì)430處。

③從凈變化占比（凈變化面積/該省內(nèi)該類型保護(hù)地面積×1 000）來看，林地凈變化占比最高，為0.64‰；其次為其他建設(shè)用地，凈變化占比為0.51‰；其他地類凈變化占比由高到低依次為道路、草地、采礦用地、房屋和濕地，凈變化占比分別為0.15‰、0.06‰、0.02‰、0.02‰和0.000 4‰。

6 結(jié)論

①本研究利用多期次高分遙感數(shù)據(jù)，完成了湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地自然因子和人工因子的變化情況監(jiān)測。查明了湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地總體資源損毀269.10 hm2，損毀地塊603處；總體恢復(fù)治理17.99 hm2，恢復(fù)治理地塊22處；凈變化為資源損毀251.11 hm2，地塊變化共計(jì)625處。主要分布在岳麓區(qū)、平江縣、寧鄉(xiāng)市、汝城縣、新化縣、武陵源區(qū)、韶山市、蘇仙區(qū)、永順縣和臨湘市等地。

②本研究利用高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)為底圖，通過人機(jī)交互式解譯方法，輔以計(jì)算機(jī)智能識(shí)別技術(shù)，高效完成了工作區(qū)的資源損毀和恢復(fù)治理信息提取工作。在增值產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，研究了監(jiān)測圖制作的快速批處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自然保護(hù)地遙感監(jiān)測成果的半自動(dòng)化生產(chǎn)，顯著提高了自然保護(hù)地遙感增值產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和準(zhǔn)確率。

③利用遙感技術(shù)完成了湖南省國家級(jí)自然保護(hù)地的資源環(huán)境變化現(xiàn)狀及特點(diǎn)監(jiān)測，為自然保護(hù)地開展監(jiān)督管理提供了重要數(shù)據(jù)依據(jù)。

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