高精度保證下的森林城市主要評(píng)定指標(biāo)評(píng)估
——以浙江余杭為例

徐達(dá)翁衛(wèi)松鐘偉良譚瑩徐軍陳晟

（1.浙江省森林資源監(jiān)測中心 浙江杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭區(qū)林水局 311100）

高精度保證下的森林城市主要評(píng)定指標(biāo)評(píng)估
——以浙江余杭為例

徐達(dá)1翁衛(wèi)松1鐘偉良2譚瑩1徐軍1陳晟1

（1.浙江省森林資源監(jiān)測中心 浙江杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭區(qū)林水局 311100）

為了科學(xué)、準(zhǔn)確獲取浙江省森林城市主要評(píng)定指標(biāo)值，本文利用研究區(qū)2008年的彩色航片，輔以更新至2009年的二類調(diào)查及造林、園林綠化數(shù)據(jù)作補(bǔ)充和修正，通過布設(shè)大量高密度樣點(diǎn)并判讀賦值，基于成數(shù)抽樣原理和“3S”技術(shù)，根據(jù)浙江省森林城市主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，以浙江余杭為例進(jìn)行評(píng)估，并計(jì)算主要評(píng)估結(jié)果的估計(jì)精度和估計(jì)區(qū)間。結(jié)果顯示：2009年，余杭區(qū)建成區(qū)林木覆蓋率為24.92%（未達(dá)標(biāo)）；人均公共綠地面積16.91m2（達(dá)標(biāo)），其中喬木樹種面積比重達(dá)到56.04%（未達(dá)標(biāo)）；建設(shè)區(qū)域內(nèi)道路綠化率約為92.16%（達(dá)標(biāo)），河道綠化率91.99%（達(dá)標(biāo)）；建成區(qū)內(nèi)97.40%（達(dá)標(biāo)）以上的市民出門平均500m有休閑綠地。綜上，采用以上評(píng)估方法獲取的研究區(qū)浙江省森林城市主要評(píng)定指標(biāo)結(jié)果，有很高的精度保證和較好可信度。

高精度；森林城市；彩色航片；成數(shù)抽樣；“3S”技術(shù)

浙江省以“實(shí)施森林屏障、森林通道、森林城市、森林城鎮(zhèn)、森林村莊、森林網(wǎng)格、森林產(chǎn)業(yè)、森林文化”八大重點(diǎn)工程為抓手，在全國率先開展了省級(jí)森林城市創(chuàng)建活動(dòng)。各級(jí)政府按照浙江省“森林浙江”建設(shè)要求，越來越重視森林城市建設(shè)，以平原綠化為重點(diǎn)，從最早的荒山綠化，到高標(biāo)準(zhǔn)平原綠化，再到近年的森林生態(tài)體系建設(shè)，資金投入逐年增加，各項(xiàng)綠化工作均取得了顯著成效。

但是，由于傳統(tǒng)技術(shù)方法[1-4]開展森林資源調(diào)查效率低、數(shù)據(jù)精度差，各級(jí)政府還是面臨綠化建設(shè)中家底不清的難題，不能客觀地對(duì)照省級(jí)森林城市建設(shè)指標(biāo)，從準(zhǔn)確量化角度對(duì)創(chuàng)建森林城市達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。考核部門也缺少一種科學(xué)、可靠的森林城市主要評(píng)定指標(biāo)的評(píng)估方法。本研究以浙江余杭為實(shí)例，嘗試提出一種切實(shí)可行、高精度保證下的獲取森林城市主要評(píng)定指標(biāo)值的方法，供各級(jí)政府和考核部門借鑒參考。

1.研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省杭州市余杭區(qū)(119° 40′～120°23′E，30°09′～30°34′N)，總面積約1 220 km2。余杭地處北亞熱帶南緣季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏長春秋短，溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫15.3～l6.2 ℃，年平均雨量1 150～1 550 mm。境內(nèi)多種地貌類型分布，加之亞熱帶季風(fēng)性氣候，為各種植物生長和動(dòng)物孽生繁衍，提供了良好的自然環(huán)境。

2.研究基礎(chǔ)資料

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：1:10000分幅彩色正射航片(分辨率0.5m，2008年拍攝)、1:10000分幅DLG(數(shù)字線劃圖)、動(dòng)態(tài)更新至2009年的“十一五”期間二類調(diào)查數(shù)據(jù)（二類調(diào)查矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)）。

相關(guān)文本、圖件及數(shù)表：《浙江省森林城市（城鎮(zhèn)）主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、《2009年余杭統(tǒng)計(jì)年鑒》、《杭州市余杭區(qū)綜合交通規(guī)劃》、《杭州市臨平副城分區(qū)規(guī)劃（2008～2020）》、《杭州市臨平副城綠地系統(tǒng)規(guī)劃》以及2008年、2009年的相關(guān)造林、園林綠化資料。

注：正值浙江省2009年開展全省森林資源清查工作，根據(jù)工作需要，從浙江省測繪局獲取了杭州城區(qū)和余杭區(qū)的彩色航片，為研究的開展提供了基礎(chǔ)資料。

3.評(píng)估方法

利用余杭區(qū)2008年拍攝的高分辨率彩色航片，輔以更新至2009年的余杭區(qū)二類調(diào)查及造林、園林綠化數(shù)據(jù)作補(bǔ)充和修正，通過布設(shè)大量高密度樣點(diǎn)并判讀賦值，基于成數(shù)抽樣原理[5-8]和3S技術(shù)[9-13]，高精度保證下獲取森林城市建設(shè)的必備指標(biāo)和大部分主要評(píng)定指標(biāo)。

3.1 確定建設(shè)區(qū)域和建成區(qū)范圍

確定森林城市的建設(shè)區(qū)域和建成區(qū)范圍是評(píng)估森林城市主要評(píng)定指標(biāo)的前提。參考《杭州市臨平副城分區(qū)規(guī)劃（2008～2020）》中的相關(guān)圖件，基于1:10000的彩色航片和數(shù)字地形圖屏幕矢量化轉(zhuǎn)繪，并加以修正，最終確定森林城市建設(shè)區(qū)域和建成區(qū)范圍。

3.2 布設(shè)高密度樣點(diǎn)

在建成區(qū)范圍最小相切矩形中，(X0,Y0)為左上角坐標(biāo)，（Xn, Yn）為右下角坐標(biāo)。

式中，i=1、2、3、 、n，i為樣點(diǎn)號(hào)，Δ為樣點(diǎn)間距,本研究Δ取20m。

按以上公式規(guī)則編程生成樣點(diǎn)坐標(biāo)文件，利用GIS系統(tǒng)建立樣點(diǎn)要素圖層，并刪除建成區(qū)以外的樣點(diǎn)。

3.3 建立解譯標(biāo)志

解譯標(biāo)志是遙感影像解譯準(zhǔn)確性的保證。解譯標(biāo)志在這里主要指目視判讀標(biāo)志，其關(guān)鍵在于建立遙感影像與各地物的對(duì)應(yīng)關(guān)系[14，16]。在解譯過程中，綜合考慮到高分辨率彩色航片圖像的色調(diào)、紋理、結(jié)構(gòu)、形狀等輔助信息以及基礎(chǔ)地理信息[15，17-20]，并參考2008年和2009年的造林、綠化建設(shè)資料，提高解譯精度和可靠性。

研究過程中組織4位技術(shù)人員，設(shè)計(jì)了3條調(diào)查路線，到實(shí)地進(jìn)行調(diào)查，涉及了建設(shè)區(qū)范圍各個(gè)分幅，采集了207個(gè)野外樣點(diǎn)，疊加至航片上，通過解譯訓(xùn)練，建立起各判讀因子的解譯標(biāo)志。

3.4 賦值標(biāo)記判讀因子

樣點(diǎn)的解譯判讀因子共有3個(gè)字段：地類、建設(shè)部門、林業(yè)部門。其中地類因子分為9個(gè)屬性值：喬木林(包括竹林)、灌木林、草地、水體、苗圃地、農(nóng)地、未利用地、道路、建筑等其它用地 ；建設(shè)部分因子分為7個(gè)屬性值：公園綠地、居住綠地、道路綠地、生產(chǎn)綠地、其他附屬綠地、防護(hù)綠地、其他綠地;林業(yè)部門因子分為4個(gè)屬性值：片林、林帶、樹帶、四旁木。具體判讀時(shí)，涉及建設(shè)部門分類，參考建設(shè)部門的相關(guān)資料。

研究中安排2位工作人員，對(duì)建成區(qū)各布設(shè)樣點(diǎn)目視解譯并賦值標(biāo)記。為了提高樣點(diǎn)賦值精度和速度，在先判讀訓(xùn)練后，專門研發(fā)了類似格式刷批量賦值工具，大大提高工作效率。

3.5 地面檢查驗(yàn)證

從總樣點(diǎn)中隨機(jī)抽取600個(gè)樣點(diǎn)，約占總樣點(diǎn)數(shù)的1.07%。以樣點(diǎn)為正方形中心，對(duì)這些樣點(diǎn)實(shí)地檢查驗(yàn)證其400m2面積內(nèi)判斷因子屬性值，把內(nèi)業(yè)目視解譯中錯(cuò)判誤判的樣點(diǎn)記入實(shí)際類別中。

3.6 勾繪干線綠化

為了評(píng)估森林城市建設(shè)區(qū)域干線綠化率，需獲取干線的宜林長度和綠化長度。參考《杭州市余杭區(qū)綜合交通規(guī)劃》中相關(guān)圖件，以彩色航片為底圖，疊加DLG經(jīng)分層提取后的交通要素層，在ArcGIS環(huán)境下，輔以更新至2009年的余杭區(qū)二類調(diào)查及造林、園林綠化數(shù)據(jù)，通過目視解譯，屏幕矢量化區(qū)劃出干線的可宜林段和已綠化段。

3.7 主要評(píng)定指標(biāo)計(jì)算方法

根據(jù)浙江省森林城市主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，森林城市的建設(shè)區(qū)域需達(dá)到的評(píng)定指標(biāo)主要有：

① 森林城市建成區(qū)林木覆蓋率達(dá)到30%以上；人均公共綠地面積9m2以上，其中喬木樹種面積比重達(dá)到70%以上。具體計(jì)算公式見公式3、公式4和公式5：

公式3中，JP1為建成區(qū)林木覆蓋率；JA1為建成區(qū)喬木樹種、竹類投影面積；JA2建成區(qū)灌木經(jīng)濟(jì)樹種投影面積；Jn1為建成區(qū)喬木樹種、竹類樣點(diǎn)數(shù)；Jn2為建成區(qū)灌木經(jīng)濟(jì)樹種樣點(diǎn)數(shù)；Jn為建成區(qū)范圍內(nèi)總樣點(diǎn)數(shù)。

公式4中，JS為建成區(qū)人均公共綠地面積；JA＇為建成區(qū)公共綠地總面積；R為建成區(qū)人口總數(shù)；Jn＇為建成區(qū)公共綠地樣點(diǎn)數(shù)；Δ2為每樣點(diǎn)實(shí)際面積。

公式5中，JP＇為公共綠地中喬木樹種面積比重；JA＇為建成區(qū)公共綠地總面積；JA1＇為建成區(qū)公共綠地中喬木面積；Jn1＇為落入公共綠地中喬木樣點(diǎn)數(shù)；Jn＇為建成區(qū)公共綠地樣點(diǎn)數(shù)。

② 建設(shè)區(qū)域內(nèi)的公路、鐵路、河流、城區(qū)（鎮(zhèn)區(qū)）骨干道路等綠化率達(dá)到90%以上。具體計(jì)算公式見公式 6：

公式6中，DP為干線綠化率；L1為干線兩旁已綠化累積平均長度；L2為干線兩旁可宜林累積平均長度。

③ 建成區(qū)內(nèi)建有多處以各類公園、居住綠地、公共設(shè)施綠地為主的休閑綠地，90%以上的市民出門平均500m有休閑綠地。具體計(jì)算方法如下：

根據(jù)Δ×Δ（Δ為樣點(diǎn)間距）布設(shè)樣點(diǎn)判讀結(jié)果，分別對(duì)建成區(qū)內(nèi)各休閑綠地進(jìn)行500+Δm的緩沖分析，并將結(jié)果進(jìn)行合并處理后，得到建成區(qū)內(nèi)可供市民使用的休閑綠地影響區(qū)域，再與建成區(qū)范圍區(qū)域進(jìn)行空間分析（裁切分析）后，得到落在建成區(qū)范圍內(nèi)，可供市民使用的休閑綠地影響面積記為S1,建成區(qū)土地總面積記為S。

那么該指標(biāo)是否符合要求，具體評(píng)估方法見公式7和公式8：

4. 結(jié)果與分析

4.1 判讀樣點(diǎn)檢查結(jié)果

實(shí)地檢查驗(yàn)證的600個(gè)樣點(diǎn)中：喬木和灌木樣點(diǎn)共占146個(gè)；公共(公園)綠地樣點(diǎn)占63個(gè)，其中喬木樣點(diǎn)占38個(gè)。

喬木樣點(diǎn)與灌木樣點(diǎn)雖互有錯(cuò)判誤判，但這2種地類與其它地類基本無錯(cuò)判誤判現(xiàn)象。喬木樣點(diǎn)正判率達(dá)92.4%,灌木樣點(diǎn)正判率達(dá)91.8%,合并地類樣點(diǎn)正判率達(dá)98.6%。公共(公園)綠地樣點(diǎn)正判率達(dá)97.6%,其中喬木樣點(diǎn)正判率達(dá)92.1%。

4.2 成數(shù)抽樣估計(jì)

根據(jù)用像片判讀地面修正成數(shù)抽樣理論[5-6]，在可靠性為95%時(shí)，計(jì)算部分森林城市主要評(píng)定指標(biāo)值（估計(jì)值），并評(píng)估計(jì)算精度，具體結(jié)果見表 1。

設(shè)判讀結(jié)果中第i類樣點(diǎn)數(shù)為Ni，k為類別數(shù)，則總樣點(diǎn)數(shù)為

那么第i類經(jīng)修正后所占面積估計(jì)值為：

第i類面積估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤計(jì)算公式為：

第i類面積估計(jì)值誤差限計(jì)算公式為：

第i類面積估計(jì)精度計(jì)算公式為：

公式9～12中：A為總面積；Spi＇為第i類成數(shù)估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤；ni為判斷為i類的檢查樣點(diǎn)數(shù)；pi＇為經(jīng)地面檢查修正后第i類成數(shù)；pik為實(shí)際屬于第i類的其他各類成數(shù)；t為樣本估計(jì)的可靠性指標(biāo)；

表 1 森林城市主要評(píng)定指標(biāo)計(jì)算結(jié)果Table 2 The caculation results of the major evaluation indices in forest cities

4.3 主要評(píng)定指標(biāo)評(píng)估結(jié)果

①余杭建成區(qū)土地總面積約2235hm2,根據(jù)20×20布設(shè)樣點(diǎn)，余杭建成區(qū)共計(jì)樣點(diǎn)55930個(gè)，經(jīng)判讀，喬木樣點(diǎn)數(shù)10804個(gè)，灌木樣點(diǎn)數(shù)2732個(gè)，公共(公園)綠地樣點(diǎn)數(shù)5816個(gè),其中喬木占3325個(gè)。經(jīng)地面檢查修正后計(jì)算，余杭建成區(qū)林木覆蓋率為24.92%,公共綠地覆蓋率為12.30%,公共綠地總面積約為2749269m2,人均公共綠地面積約為16.91m2,其中喬木面積比重為56.04%。

該量化指標(biāo)中除了建成區(qū)林木覆蓋率、公園綠地中喬木面積比重尚未達(dá)到評(píng)定要求,其他指標(biāo)都已達(dá)到評(píng)定要求。

② 建設(shè)區(qū)域內(nèi)的鐵路、公路、河流、城區(qū)骨干道路等綠化率達(dá)到90%以上。

余杭建設(shè)區(qū)域內(nèi)的各類鐵路、國道、省道、縣道和城區(qū)骨干道路的中心線總長度211.53km,路兩旁累積可宜林平均長度207.13km,路兩旁累積已綠化平均長度190.9km，道路綠化率約為92.16%。

建設(shè)區(qū)域內(nèi)主要河流長度的中心線長度21.45km,河道兩旁累積可宜林平均長度20.86km,河道兩旁累積已綠化平均長度19.19km,綠化率91.99%。

該量化指標(biāo)已達(dá)到評(píng)定要求。

③ 建成區(qū)內(nèi)建有多處以各類公園、居住綠地、公共設(shè)施綠地為主的休閑綠地，90%以上的市民出門平均500m有休閑綠地。

根據(jù)20×20布設(shè)樣點(diǎn)判讀結(jié)果，余杭建成區(qū)內(nèi)休閑綠地共計(jì)5816個(gè)，對(duì)5816個(gè)樣點(diǎn)分別做500+20=520m的緩沖分析，并將結(jié)果進(jìn)行合并處理后，得到建成區(qū)內(nèi)可供市民使用的休閑綠地影響區(qū)域，再與建成區(qū)范圍區(qū)域進(jìn)行空間分析（裁切分析）后，得到落在建成區(qū)范圍內(nèi)，可供市民使用的休閑綠地影響面積2177hm2，而余杭建成區(qū)面積為2235 hm2。經(jīng)計(jì)算影響面積占建成區(qū)面積97.40%。

該量化指標(biāo)已達(dá)到評(píng)定要求。

5 結(jié)論與討論

①本研究通過實(shí)例評(píng)估余杭森林城市主要建設(shè)指標(biāo)，利用彩色航片，基于抽樣技術(shù)和“3S”技術(shù)，形成一套科學(xué)、實(shí)用的森林城市主要建設(shè)指標(biāo)評(píng)估方法，為森林城市評(píng)估結(jié)果的可信度和準(zhǔn)確度提供保障：采用彩色航片，解決調(diào)查的制高點(diǎn)問題；采用成數(shù)抽樣調(diào)查技術(shù)，解決減少工作量的問題；采用“3S”技術(shù)，解決數(shù)據(jù)處理和綜合分析問題。

②根據(jù)以往基于抽樣技術(shù)的森林資源調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，在研究區(qū)布設(shè)較少樣點(diǎn)就能獲得各綠化指標(biāo)值，并有相對(duì)較高的精度。本次研究通過布設(shè)大量高密度樣點(diǎn)，不僅消除判讀人員內(nèi)業(yè)判讀過程中,由于誤判錯(cuò)判樣點(diǎn)導(dǎo)致對(duì)結(jié)果的影響，最終提高成果可靠性和準(zhǔn)確度,部分森林城市主要評(píng)定指標(biāo)估計(jì)精度達(dá)到97%以上。為了提高樣點(diǎn)判讀的工作效率，研制出格式刷式樣點(diǎn)判讀因子批量賦值工具，一定程度上緩解了由布設(shè)樣點(diǎn)數(shù)變大引起的工作量增加。

③應(yīng)用新的信息技術(shù)和高分辨率影像資料，輔以更新至2009年的二類調(diào)查及造林、園林綠化數(shù)據(jù)作補(bǔ)充和修正，進(jìn)行高密度樣點(diǎn)布設(shè)與判讀，評(píng)估結(jié)果真實(shí)反映研究區(qū)森林城市建設(shè)現(xiàn)狀：建成區(qū)林木覆蓋率24.20%，未達(dá)到30%的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；建成區(qū)公共綠地中喬木樹種比重57.17%,未達(dá)70%以上的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；其他主要評(píng)定指標(biāo)都已達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這為研究區(qū)平原綠化建設(shè)和森林城市創(chuàng)建提供科學(xué)、準(zhǔn)確的指標(biāo)數(shù)據(jù)，為指導(dǎo)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）全面開展綠化工作提供依據(jù)。

綜上，采用以上評(píng)估方法獲取的研究區(qū)浙江省森林城市主要評(píng)定指標(biāo)結(jié)果，有很高的精度保證和較好可信度。

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The High Accuracy Guaranteed Evaluation of the Major Indices of the Forest Cities--Taking Yuhang in Zhejiang as an Example

XU Da1,WEN Wei-Song1,ZHONG Wei-Liang2, TAN Ying1,XU Jun1, CHENG Sheng1
(1.Center for Forest Resource Monitoring of Zhejiang Province，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；2.Yuhang Forest Pest Management and Quarantine Station of Zhejiang Province, Hangzhou 311100, Zhejiang, China)

In this paper, we aim at scientifically and accurately acquiring the major evaluation index value of the forest cities in Zhejiang. According to the major evaluation criterion, we take Yuhang as an example to evaluate the major indices and calculate the estimation accuracy and estimation interval of them, by setting high density samples, which have been interpreted and valued, and using the percentage sampling method and 3S technology. Also this evaluation is based on aerial images of Yuhang in year 2008, supplemented by the data of afforestation, landscaping and the secondary forest resources inventory in year 2009.Therefore, the results of the evaluation have been showed in the following aspects. Firstly, the forest-cover rate in the construction area of Yuhang is 24.92%(non-reaching standard). Secondly, public green land per capita is 16.91m2(reaching standard), among them 56.04%(non-reaching standard) are arbor tree species. Thirdly, the road greening rate inthe construction area is 92.16%(reaching standard) And the river greening rate is 91.99%(reaching standard). Fourthly, 97.40%(reaching standard) citizens in the construction area have outdoor recreational green space in the average distance of 500 meters. To sum up, the major evaluation indices of the forest cities in Zhejiang acquired by the above evaluation method have high accuracy guarantee and reliability.

high accuracy；the forest cities；aerial images；the percentage sampling method；3S technology

S757.2；P237.9

：A

：1004-7743（2013）02-0025-05

2013-04-11