基于3S技術(shù)的雅江縣植被類型調(diào)查與分析

劉中正，彭培好，周正坤

（1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

雅江縣是林業(yè)大縣，其植被是長江上游生態(tài)的主要組成部分。近年來，隨著人類活動(dòng)的不斷加深和各種地質(zhì)災(zāi)害等的影響，各類型植被的地表覆蓋情況也發(fā)生了動(dòng)態(tài)變化。利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)大范圍的植被覆蓋變化有利于建立客觀、準(zhǔn)確、快速的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)體系，為區(qū)域生態(tài)建設(shè)和生態(tài)修復(fù)提供依據(jù)[1]。

1 研究區(qū)概況

雅江縣地處四川省西部，甘孜藏族自治州東南部、雅礱江中游、青藏高原東南部橫斷山脈地帶，其地理坐標(biāo)介于東經(jīng) 100°19′～101°26′，北緯 29°03′～30°30′之內(nèi)。縣內(nèi)最低氣濕為-15.9 ℃，最高氣溫為35.9 ℃。年均降雨量約705 mm，主要集中在5～10月（其中6～9月為最多），冬半年（11月至翌年4月）降雨量不到全年降雨量的6%，形成明顯的干濕季節(jié)。主要土壤類型有高山寒漠土、高山草甸土、棕色針葉林圖、泥炭土、暗棕壤、棕壤、黃棕壤、褐土、山地燥褐土[2]。

2 研究方法

本文選用的遙感影像資料分別為1994年和2003年的TM數(shù)據(jù)，其分辨率為30 m。借助ERDAS Imagine 8.7遙感軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過目視解譯的方法，利用ArcGIS 9.3進(jìn)行不同植被類型邊界的勾繪，并給各類別分別賦予屬性，制作植被類型圖。最后運(yùn)用ArcGIS 9.3和Fragstats進(jìn)行分析。

2.1 波段組合

TM影像共有7個(gè)波段，每個(gè)波段的波長、光譜分辨率和空間分辨率不盡相同，對(duì)不同地物的反應(yīng)程度也不同，因此不同波段組合成的影像的用途也不同。對(duì)于植被遙感解譯來說，要求影像能全面地反映植被、地貌、水體等，因此選擇432的標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成影像較為合適[3]。

2.2 圖像拼接

圖像波段合成之后，需要對(duì)相鄰軌道的影像進(jìn)行無縫拼接，涉及到的軌道號(hào)有131/39、131/40、132/39和132/40。

2.3 圖像預(yù)處理

為了更多地獲取植被信息和提高圖像解譯效果，使圖像更加清晰，目標(biāo)地物的標(biāo)志更加突出，必須對(duì)原始圖像進(jìn)行幾何糾正、圖像增強(qiáng)和變換等技術(shù)處理。

2.4 圖像裁剪

打開ArcGIS軟件，選擇ArcToolbox里面的Spatial Analyst Tools,利用Extraction下的Extraction by Polygon工具對(duì)雅江縣的遙感圖像進(jìn)行裁剪，得到雅江縣432波段合成的標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像。

2.5 標(biāo)識(shí)庫的建立與植被類型提取

以野外植被調(diào)查和已有的植被圖為依據(jù)建立雅江縣遙感植被類型解譯標(biāo)識(shí)庫，并利用該標(biāo)識(shí)庫，運(yùn)用目視解譯提取植被類型，分別制作1994年雅江縣植被類型圖（見圖1）和2003年雅江縣植被類型圖（見圖2）。

圖1 1994年雅江縣植被類型圖

圖2 2003年雅江縣植被類型圖

3 植被動(dòng)態(tài)變化分析

植被動(dòng)態(tài)變化分析，主要借助Fragstats軟件統(tǒng)計(jì)各植被類型斑塊的個(gè)數(shù)、密度、平均面積、總面積及占該植被類型覆蓋面積的比例等5個(gè)指標(biāo)。斑塊個(gè)數(shù)經(jīng)常用來描述景觀的異質(zhì)性，其值的大小與景觀的破碎度有很好的正相關(guān)性；斑塊密度是反映空間異質(zhì)性的關(guān)鍵指標(biāo)之一；平均面積表征破碎化程度；斑塊總面積值的大小制約著以此類型斑塊作為聚居地的物種的密度、數(shù)量等（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1、表2）。

表1 1994年雅江縣植被動(dòng)態(tài)變化指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 2003年雅江縣植被動(dòng)態(tài)變化指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.1 植被類型與分布面積動(dòng)態(tài)變化

景觀格局及其動(dòng)態(tài)變化是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容，它對(duì)于生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、景觀生態(tài)設(shè)計(jì)及自然資源合理利用有著重要意義[4]。1994～2003年間,草甸面積增加了39 391.02 m2；灌叢面積減少了58 753.7 m2；針葉林面積增加了12 283.29 m2；闊葉林面積減少了14 275.44 m2；針闊混交林面積增加了21 448 44 m2；裸地面積減少了1 467.99 m2?？梢?，研究區(qū)總體植被覆蓋度增高。

3.2 植被破碎化動(dòng)態(tài)分析

景觀破碎化主要表現(xiàn)為斑塊數(shù)量增加而面積縮小、斑塊形狀區(qū)域不規(guī)則、內(nèi)部生境面積縮小、廊道被截?cái)嘁约鞍邏K彼此隔離。景觀破碎化會(huì)對(duì)生存于其中的物種帶來一系列的影響，改變生態(tài)系統(tǒng)中一系列的重要關(guān)系[5]。通過斑塊個(gè)數(shù)和密度2個(gè)景觀指數(shù)來研究該區(qū)的景觀破碎化程度。斑塊個(gè)數(shù)反映景觀的空間格局，經(jīng)常被用來描述整個(gè)景觀的異質(zhì)性，其值的大小與景觀的破碎度也有很好的正相關(guān)性，一般規(guī)律是其值越大，破碎度越高；反之則反。類型斑塊數(shù)與面積之比表示景觀基質(zhì)被該類型斑塊分割的程度，即這一景觀組分在整個(gè)景觀上的斑塊密度[6，7]。

1994～2003年間，草甸的斑塊數(shù)增加了75個(gè)；灌叢的斑塊數(shù)增加了90個(gè)；針葉林的斑塊數(shù)增加了61個(gè)；闊葉林的斑塊數(shù)增加了2個(gè)；針闊混交林的斑塊數(shù)增加了3個(gè)；裸地的斑塊數(shù)減少了6個(gè)。可見，除裸地外，其他植被類型的斑塊數(shù)都有顯著增加。其中，只有針葉林的斑塊密度由1994年的0.01塊/hm2增加到了2003年的0.02塊/hm2。說明研究區(qū)1994 ～ 2003年的植被破碎化程度增高，其中灌叢的破碎化程度最高，針葉林和草甸次之。

4 結(jié) 語

本文通過遙感和GIS技術(shù)，研究了雅江縣1994年和2003年的植被景觀格局，發(fā)現(xiàn)各種植被類型都有不同程度的破碎化情況。自然植被破碎化必然導(dǎo)致生物多樣性的喪失和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞，因此，筆者建議依據(jù)不同坡度和植被分布類型，通過植樹種林種草，建立綠色廊道，加強(qiáng)對(duì)水土流失的防治以及采取植被恢復(fù)等生態(tài)工程技術(shù)對(duì)區(qū)域內(nèi)破壞較嚴(yán)重的植被進(jìn)行恢復(fù)和保護(hù)。

[1]胡勇，劉良云，賈建華.北京山區(qū)植被動(dòng)態(tài)及生態(tài)恢復(fù)的遙感監(jiān)測(cè)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010,21（11）：2 876-2 882

[2]徐曉揚(yáng).基于GIS的甘孜州森林分類區(qū)劃研究[D]. 雅安：四川省農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008

[3]管磊，楊晏立.西藏四江流域生態(tài)環(huán)境遙感解譯標(biāo)識(shí)的建立及應(yīng)用[J].地理空間信息，2011，9(2):103-105

[4]井學(xué)輝，臧潤國，曹磊，等.新疆額爾齊斯河流北屯段景觀動(dòng)態(tài)[J].林業(yè)科學(xué)，2009，45(4):7-13

[5]馬克明，傅伯杰.北京東靈山地區(qū)景觀格局及破碎化評(píng)價(jià)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2000,24（3）：320-326

[6]張蕓香，郭晉平.森林景觀斑塊密度及邊緣密度動(dòng)態(tài)研究---以關(guān)帝山林區(qū)為例[J].生態(tài)學(xué)雜志，2001,20（1）：18-21

[7]陳文波，肖篤寧，李秀珍.景觀指數(shù)分類、應(yīng)用及構(gòu)建研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（1）：121-125

[8]王立紅，朱仕霞.濟(jì)南市南部山區(qū)山脊生態(tài)廊道研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(28):17 382-17 384