應(yīng)用遙感監(jiān)測技術(shù)分析揚(yáng)州市五年植被覆蓋狀況

童桂鳳，陳志芳，范 瑩，王 炎

(揚(yáng)州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 揚(yáng)州 225007)

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應(yīng)用遙感監(jiān)測技術(shù)分析揚(yáng)州市五年植被覆蓋狀況

童桂鳳，陳志芳，范 瑩，王 炎

(揚(yáng)州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 揚(yáng)州 225007)

利用揚(yáng)州市2006—2010年間衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對揚(yáng)州市植被覆蓋狀況進(jìn)行了研究。首先對遙感影像進(jìn)行幾何校正，其次對遙感影像進(jìn)行解譯，提取植被覆蓋信息，計(jì)算揚(yáng)州市植被覆蓋指數(shù)，同時(shí)對揚(yáng)州市近5年植被覆蓋進(jìn)行了動態(tài)變化分析。研究表明，揚(yáng)州市近5年林地面積大幅度提高，植被覆蓋指數(shù)逐年增加，生態(tài)環(huán)境狀況逐年好轉(zhuǎn)。

遙感;幾何糾正;解譯;植被覆蓋;揚(yáng)州

植被是覆蓋地表的植物群落的總稱，是生態(tài)系統(tǒng)最基本的組成部分和最重要的生產(chǎn)者。原國家環(huán)保總局頒布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ/T 192-2006)中，植被覆蓋指數(shù)是反映植被覆蓋及其生長狀況，進(jìn)而反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的重要指標(biāo)之一，多年植被覆蓋變化還可以直觀地反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況隨時(shí)間的變化。植被具有非常獨(dú)特的光譜反射特性，形成具有特色的光譜反射曲線，無論是高大的喬木、矮小的灌木或草本植被，只要生長正常，其光譜反射曲線都具有類似的形態(tài)特征［1］。衛(wèi)星遙感應(yīng)用探測儀器把植被的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出地面植被覆蓋狀況以及空間變化。利用遙感影像數(shù)據(jù)的紅光和近紅外波段的不同組合研究植被的效果較好，能夠包含90%以上的植被信息［2］。

目前，遙感技術(shù)是當(dāng)今生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中最為重要的技術(shù)之一［3］，衛(wèi)星遙感技術(shù)具有時(shí)效性強(qiáng)、分辨率高、資料獲取快捷和費(fèi)用低廉的特點(diǎn)［4－6］，在生態(tài)環(huán)境、土地利用形態(tài)與環(huán)境變化研究等方面得到廣泛應(yīng)用［7］。筆者通過解譯2006—2010年不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，提取揚(yáng)州市土地利用/植被覆蓋信息，動態(tài)研究揚(yáng)州市這5年間植被覆蓋狀況，以反映其生態(tài)環(huán)境狀況的變化趨勢。

1 監(jiān)測區(qū)域概況

揚(yáng)州市地處江蘇省中部、長江北岸、江淮平原南端，現(xiàn)轄區(qū)域在東經(jīng) 119°01'—119°54'、北緯 32°15'—33°25'之間。全市轄境南北長143 km，東西寬80 km，總面積 6 647.80km2，戶籍人口 2010 年末為459.12萬人。揚(yáng)州屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，冬冷夏熱較為突出。2010年揚(yáng)州市年平均降水量1 051.22 mm，夏季約占45%，冬季約占9.5%，春秋季降水量相近。常年梅雨期約23 d，一般在6月中旬到7月中旬，平均雨量231 mm。

2 遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)源

選取2006—2010年美國陸地衛(wèi)星Landsat TM影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，空間分辨率為30 m×30 m，選取5，4，3波段組合，為便于比較，時(shí)相選擇基本在6—10月間。

3 遙感監(jiān)測方法與步驟

以土地利用/覆蓋分類為基礎(chǔ)，應(yīng)用ArcGIS 9.2和Erdas 9.1軟件進(jìn)行影像解譯，提取監(jiān)測區(qū)域植被覆蓋信息。

3.1 遙感影像幾何糾正

揚(yáng)州市地理空間范圍跨了2景Landsat TM影像圖幅，影像的Path、Row編號分別為120/37和120/38。為了糾正原始圖像的幾何變形，便于進(jìn)行多時(shí)相遙感影像間的動態(tài)比較以及動態(tài)變化面積大小的量算，需要對每景遙感影像進(jìn)行幾何糾正，從而使影像之間有精密的配準(zhǔn)，此外還要完成影像的鑲嵌。采用符合要求的標(biāo)準(zhǔn)投影Albers Conical Equal Area，波段組合為RGB 5，4，3的統(tǒng)一控制影像對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正。數(shù)據(jù)處理流程見圖1。

每景影像選取20～25個(gè)大地控制點(diǎn)，控制點(diǎn)選擇明顯地物點(diǎn)，如道路、河流交叉處等，控制點(diǎn)均勻分布。幾何糾正時(shí)像元DN值重采樣采用雙線內(nèi)插法，像元的大小為30 m×30 m。糾正后的影像景內(nèi)空間坐標(biāo)誤差(與控制影像對比)x坐標(biāo)和y坐標(biāo)均小于15 m，即小于Landsat TM半個(gè)像元，景與景之間接邊小于30 m，如質(zhì)檢不合格，則重新選點(diǎn)。圖2為揚(yáng)州市2006年、2008年和2010年TM 5，4，3波段彩色合成影像圖。

3.2 遙感影像解譯植被覆蓋信息

遙感影像解譯植被覆蓋信息的指標(biāo)體系采用全國生態(tài)遙感監(jiān)測土地利用/覆蓋分類體系，采用二級分類系統(tǒng):一級分為6類，主要根據(jù)土地的自然生態(tài)和利用屬性;二級分為26個(gè)類型，主要根據(jù)土地經(jīng)營特點(diǎn)、利用方式和覆蓋特征。判讀提取目標(biāo)地物的最小單元:一般規(guī)定變化的面狀地類應(yīng)大于120 m×120 m，線狀地物圖斑短邊寬度最小為60 m，長邊最小為180 m，屏幕解譯線劃描跡精度為2個(gè)像元點(diǎn)，并且保持圓潤。林地543合成影像上顏色呈綠色、黃綠色或灰黃色;草地543合成影像上顏色呈黃褐色、粉紅色或暗綠色;水田耕地543合成影像上呈紫色、灰黃色或綠色;建設(shè)用地543合成影像上呈紅色、紫色或灰白色。圖3分別為揚(yáng)州市2006、2008和2010年遙感影像解譯結(jié)果。

3.3 野外核查植被覆蓋狀況

為了保證遙感影像解譯植被覆蓋狀況的正確性，筆者在研究區(qū)域選取20個(gè)典型地物核查點(diǎn)，主要選取有代表性的林地、草地、農(nóng)田等典型地物開展野外核查。野外核查時(shí)用GPS接收機(jī)跟蹤到的衛(wèi)星不少于4顆，且在強(qiáng)信號時(shí)進(jìn)行定位和采集數(shù)據(jù)，核查記錄地理位置、地物類型、環(huán)境特征，同時(shí)拍攝點(diǎn)位景觀相片。核查結(jié)果顯示遙感判讀的準(zhǔn)確率在95%以上，圖4為核查點(diǎn)位圖和野外核查相片。

3.4 植被覆蓋指數(shù)計(jì)算

參考《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ/T 192—2006)，計(jì)算揚(yáng)州市植被覆蓋指數(shù)，同時(shí)結(jié)合揚(yáng)州市植被覆蓋的具體情況，評價(jià)植被覆蓋狀況。

植被覆蓋指數(shù)是指被評價(jià)區(qū)域內(nèi)林地、草地、農(nóng)田、建設(shè)用地和未利用地5種類型的面積占被評價(jià)區(qū)域面積的比重，主要反映被評價(jià)區(qū)域植被覆蓋的程度。計(jì)算模型為植被覆蓋指數(shù) =植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)×(0.38×林地面積+0.34×草地面積 +0.19×耕地面積+0.07 ×建設(shè)用地+0.02 ×未利用地)/區(qū)域面積。

4 結(jié)果與分析

衛(wèi)星遙感解譯結(jié)果顯示，揚(yáng)州市2010年林地面積為914.46 km2，比2006 年增加了 94.99 km2，草地面積增加了19.48 km2，耕地面積減少了117.38 km2，建設(shè)用地增加了200.5 km2(圖5)。根據(jù)植被覆蓋指數(shù)公式計(jì)算得出揚(yáng)州市2006—2010年植被覆蓋指數(shù)分別為 44.69，45.87，46.10，50.57 和 51.07，5年間植被覆蓋指數(shù)共提高了6.38(表1)。

表1 揚(yáng)州市近5年土地利用/覆蓋情況 km2

由植被覆蓋指數(shù)計(jì)算公式可知，對植被覆蓋指數(shù)貢獻(xiàn)最大的是林地和草地，權(quán)重分別為0.38和0.34，林地和草地權(quán)重共占指數(shù)權(quán)重的72%。揚(yáng)州市植被覆蓋狀況每年的提高，主要由于揚(yáng)州市高度重視生態(tài)環(huán)境，不斷增加林地、草地面積，尤其是2007年揚(yáng)州市被列為全國首批“國家生態(tài)園林城市試點(diǎn)城市”之后，大力植樹造林，以提高林木覆蓋率和改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，實(shí)施“兩帶、兩片、三網(wǎng)、多點(diǎn)”的生態(tài)林業(yè)體系建設(shè)工程。以現(xiàn)有中心集鎮(zhèn)為重點(diǎn)，加快綠色城鎮(zhèn)建設(shè)，建成一批綠化達(dá)標(biāo)鄉(xiāng)鎮(zhèn);以自然村組為依托，加大圍莊林建設(shè)力度，建成一批生態(tài)良好的小康村;建成區(qū)結(jié)合古城街巷改造，建設(shè)小游園、園林庭院，擴(kuò)大老城區(qū)綠地面積，分兩批將蜀岡西峰生態(tài)公園、明月湖中央水景公園等20塊大型公園綠地劃為永久性綠地加以保護(hù)，總面積約218.7萬m2，在全國率先建立了永久性綠地保護(hù)制度?！笆晃濉逼陂g新建和改造了廖家溝風(fēng)景林、潤揚(yáng)大橋北接線及北繞城公路風(fēng)景林、沿江大堤揚(yáng)州段風(fēng)光帶、京杭運(yùn)河揚(yáng)州段風(fēng)景林、古運(yùn)河風(fēng)光帶、泰安鳳凰島風(fēng)景區(qū)、潤揚(yáng)森林公園、夾江自然保護(hù)區(qū)等城市生態(tài)林。將城市森林建設(shè)與名城保護(hù)、人文歷史結(jié)合，形成“城林相互交融，城市有機(jī)生長”具有揚(yáng)州特色的城市森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使揚(yáng)州成為集生態(tài)氧平衡、綠化、美化、凈化和觀光一體化的綠色城市。

5 結(jié)論與建議

遙感監(jiān)測具有動態(tài)速度快、尺度大等優(yōu)勢。利用遙感影像開展植被覆蓋研究，既經(jīng)濟(jì)又高效。

從2006—2010年的變化趨勢來看，揚(yáng)州市林地、草地面積增加了114.47 km2，植被覆蓋指數(shù)提高了6.38，表明生態(tài)環(huán)境狀況呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn)、總體上升的趨勢。各轄區(qū)植被覆蓋指數(shù)呈現(xiàn)由南向北逐漸增加，說明南部區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況略低于北部，南部區(qū)域有待進(jìn)一步提高以林地為主的植被綠化面積。

另一方面，揚(yáng)州市耕地面積有所減少，建議地方政府部門嚴(yán)格執(zhí)行國家的耕地保護(hù)政策，科學(xué)合理地保護(hù)耕地資源，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)，保證土地資源環(huán)境存量不再降低，提高土地利用的環(huán)境效益，為“生態(tài)園林城市”的功能定位服務(wù)。

［1］戴昌達(dá)，姜小光，唐伶俐.遙感圖像應(yīng)用處理與分析［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.

［2］BOFFAT A S.Resurgent Forest Can Be Greenhouse Gas Sponges［J］.Science，1997，277:315-316.

［3］金焰，張?jiān)?，牛志春，?環(huán)境一號衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)工作中的應(yīng)用價(jià)值研究［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2(4):17-20.

［4］張樹譽(yù)，李登科，景毅剛.“3S”技術(shù)在關(guān)中地區(qū)秸稈焚燒遙感監(jiān)測中的應(yīng)用［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2005，17(2):17-20.

［5］周旭，張斌，劉剛才.元謀干熱河谷近30年植被變化遙感監(jiān)測［J］.長江流域資源與環(huán)境，2010，19(11):1310-1313.

［6］高清竹，段敏杰，李玉娥，等.1981-2006年藏西北地區(qū)草地植被蓋度動態(tài)變化分析［J］.中國農(nóng)業(yè)氣象，2010，31(4):582-585.

［7］林信輝，張俊斌，周躍.臺灣南部泥巖土地利用形態(tài)與環(huán)境劣化趨勢分析［J］.云南地理環(huán)境研究，2003，15(3):41.

Analysis of the Vegetation Coverage Condition in Nearly Five Years in Yangzhou Using Remote Sensing Monitoring Technology

TONG Gui-feng，CHEN Zhi-fang，F(xiàn)AN Ying，WANG Yan
(Yangzhou Environmental Monitoring Central Station，Yangzhou，Jiangsu 225007，China)

Using the remote sensing data of Yangzhou in recent 5 years，study on the condition of vegetation coverage have been carried out.First of all，geometrical correction of the remote sensing image;then，interpret these remote sensing images，extract the information of vegetation coverage and calculate the index of vegetation coverage.At the same time，the dynamic variation analysis for the condition of vegetation coverage for nearly five years has been studied.Research shows that forestry area is greatly improved in five years，and vegetation coverage index is increasing year by year.So the ecological environment situation of Yangzhou is getting better gradually.

remote sensing;geometric correction;interpret;vegetation coverage;Yangzhou

X87

B

1674-6732(2012)-02-0030-04

10.3969/j.issn.1674-6732.2012.02.008

2011-12-07

童桂鳳(1971—)，女，高級工程師，本科，從事環(huán)境監(jiān)測工作。

(本欄目編輯 黃珊)