基于國產(chǎn)資源衛(wèi)星遙感影像正判率及其影響因素分析

甘世書，賀 鵬，胡 覺，肖前輝，馮 強

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014)

基于國產(chǎn)資源衛(wèi)星遙感影像正判率及其影響因素分析

甘世書，賀 鵬，胡 覺，肖前輝，馮 強

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014)

根據(jù)全國一體化監(jiān)測試點工作布設(shè)樣地的情況，在湖南省內(nèi)抽取40個4 km×4 km的大樣地，基于國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像進行遙感區(qū)劃判讀，并對其結(jié)果進行實地調(diào)查驗證。結(jié)果表明，各地類綜合正判率達到了77.85%，林地的正判率最高，達到了98.57%；各地類正判率與其面積成正相關(guān)，其它調(diào)查因子判讀難度較大，國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像能夠基本解決林地與非林地之間的界線問題；影響遙感正判率的主要原因是遙感影像特征不明顯，占所有誤判比重的80.53%，人為因素影響占18.25%。

資源衛(wèi)星；遙感判讀；實地驗證；正判率

當前，遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中扮演著越來越重要的角色，它具有高度的空間概況能力，有助于對區(qū)域的完整了解，成為獲取森林資源信息的重要技術(shù)手段；森林資源是一種再生資源，具有一定的周期性，衛(wèi)星適宜的重訪周期有利于對森林資源的動態(tài)監(jiān)測和過程分析，以多光譜觀測為主并輔以較高分辨率的全色數(shù)據(jù)，極大地提升了對林地地類的識別和分類[1]。2012年廣東省基于SPOT5高分辨率衛(wèi)星影像，在全省范圍內(nèi)開展了大樣地區(qū)劃調(diào)查，并對遙感影像正判率及其影響因素進行了詳細的分析[2]。目前，由于國外高分辨率遙感影像比較昂貴，加之國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像分辨率已經(jīng)達到了國外高分辨率影像水平，因此利用國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像開展森林資源動態(tài)監(jiān)測是未來發(fā)展的一個趨勢。本文依托湖南省大樣地區(qū)劃調(diào)查試點項目，系統(tǒng)地分析了基于國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像對地類的正判率及其影響因素，為規(guī)范國產(chǎn)資源衛(wèi)星影像在森林資源調(diào)查與監(jiān)測中應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)全國一體化監(jiān)測試點工作中全國樣地框架，湖南省按照20 km×20 km統(tǒng)一布設(shè)了525塊4 km×4 km大樣地，從中抽取了40個大樣地進行遙感區(qū)劃判讀，并進行了實地調(diào)查驗證。遙感影像主要以資源2號、資源3號衛(wèi)星遙感影像為主，空間分辨率5 m，時間主要集中在2013年9—10月。

2 研究方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)處理

遙感影像處理嚴格按照《遙感圖像處理與判讀規(guī)范(試行)》的要求進行[3]。波段融合采用4(R)3(G)2(B)，合成假彩色圖像，灰度拉伸原則上采用線性拉伸的方法。

2.2 區(qū)劃判讀

在參考各林業(yè)檔案信息和判讀標志，對地類、優(yōu)勢樹種、起源、郁閉度、齡組等5個主要因子進行判讀。判讀區(qū)劃最小面積為666.67 m2。

2.3 實地驗證

根據(jù)判讀區(qū)劃的結(jié)果，進行實地驗證調(diào)查，對判讀的小班界線及因子進行一一調(diào)查核實，最終形成實地驗證矢量數(shù)據(jù)庫[4]。

3 結(jié)果分析

3.1 遙感正判率分析

表1結(jié)果顯示，各地類綜合正判率為77.85%，其中林地、森林、喬木林地、非林地正判率較高，均到達了80%以上，分別為98.57%,91.95%,83.13%和82.88%。灌木林地、竹林地、疏林地、未成造、苗圃、跡地和宜林地正判率較低。這表明各地類判讀精度與其面積成數(shù)成正相關(guān)，判讀區(qū)劃結(jié)果可以基本上區(qū)分清楚林地與非林地。但是各林地類型之間只有大面積成數(shù)的地類判讀有較高的精度保證，其它小面積成數(shù)的地類判讀幾乎無精度保證。

表1 40個實地驗證大樣地地類正判率表地類面積/hm2正判率/%綜合63000.077.85林地43100.198.57森林38900.991.95喬木林地30600.183.13灌木林地6800.663.80竹林地3700.367.00疏林地30.010.28未成造700.9苗圃10.028.31跡地200.011.10宜林地800.819.47非林地19800.982.88

表2可知，優(yōu)勢樹種綜合正判率僅為55.15 %。正判率相對較高的有松類、闊葉樹種、毛竹，但正判率均低于70 %，其它優(yōu)勢樹種正判率幾乎無精度保證。優(yōu)勢樹種正判率較低主要由于受遙感數(shù)據(jù)源空間分辨率和所參考的林業(yè)檔案信息更新不及時的限制。

表2 40個實地驗證大樣地優(yōu)勢樹種正判率表樹種正判率/%綜合55.15杉類54.03松類64.92柏木類48.77楊樹21.63樟樹47.59其它闊葉樹66.42針葉混20.43針闊混3.11闊葉混0.01毛竹63.16油茶49.34果樹類39.39

表3可知，判讀區(qū)劃結(jié)果中起源綜合正判率達到了70%以上，齡組和郁閉度綜合正判率較低，均低于65%。起源、齡組和郁閉度等調(diào)查因子正判率較低主要由于受遙感數(shù)據(jù)源空間分辨率和所參考的林業(yè)檔案信息更新不及時的限制。

表3 40個實地驗證大樣地起源、齡組、郁閉度正判率表%項目起源齡組郁閉度綜合天然人工綜合幼中近成過綜合疏中密正判率72.0471.6872.3763.5764.3361.1058.1137.6467.6041.63

3.2 遙感正判率影響因素分析

根據(jù)表4顯示，40個大樣地遙感判讀區(qū)劃結(jié)果中，影響遙感正判率的主要原因是遙感影像同物異譜、異物同譜現(xiàn)象，即遙感影像特征不明顯，占所有誤判比重的80.53%。人為因素的影響占18.25%，其中由于邊界調(diào)繪誤差導(dǎo)致誤判的比重為5.86%；判讀錯誤(遙感影像特征非常明顯，本應(yīng)該判讀正確，但未判讀正確)占12.39%，判讀錯誤主要以非林地誤判成林地為主，占58.98%。如果扣除人為因素的影響，40個大樣地判讀區(qū)劃結(jié)果的綜合地類正判率可以達到82.00%，提高將近4%。因此，提高遙感正判率最直接的方法就是提高遙感影像的空間分辨率或采用合適的遙感影像處理方法提高各地類之間的差異；同時規(guī)范判讀區(qū)劃流程、提高判讀人員的技術(shù)水平和工作態(tài)度對于遙感判讀精度的提高也有明顯的作用。

表4 40個大樣地實地驗證遙感正判率影響因素表誤判原因比例/%時效性0.93同物異譜、異物同譜80.53陰影0.29邊界調(diào)繪誤差5.86判讀錯誤12.39

4 結(jié)論與建議

以資源2號、資源3號等衛(wèi)星遙感影像為主的數(shù)據(jù)源，根據(jù)對40個大樣地的判讀區(qū)劃結(jié)果進行實地驗證的結(jié)果分析，可以得到以下幾點結(jié)論：

1) 林地、森林、喬木林地正判率高，各地類正判率與其面積成正相關(guān)，而其它調(diào)查因子判讀難度較大。對于大面積成數(shù)地類(林地、森林、喬木林地、非林地)正判率較高，判讀區(qū)劃結(jié)果正判率均達到了80%以上，能夠基本解決林地與非林地之間的界線問題；其它小面積成數(shù)地類正判率較低，難以滿足實際生產(chǎn)需要。

對于優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等調(diào)查因子判讀，由于受到數(shù)據(jù)源空間分辨率和林業(yè)檔案信息準確度的限制，對于這些因子判讀難度較大，綜合正判率不高。

2) 遙感影像特征不明顯是影響正判率的主要因素。根據(jù)判讀區(qū)劃結(jié)果實地驗證分析，遙感影像特征不明顯占所有誤判比重的80 %以上。人為因素的影響占18.25 %，其中由于邊界調(diào)繪誤差導(dǎo)致誤判的比重為5.86 %；判讀錯誤(遙感影像特征非常明顯，本應(yīng)該判讀正確，但未判讀正確)占12.39 %。因此，遙感影像特征不明顯是影響正判率的主要因素，提高遙感正判率最直接的方法就是提高遙感影像的空間分辨率或采用合適的遙感影像處理方法提高各地類之間的差異；同時規(guī)范判讀區(qū)劃流程、嚴格執(zhí)行“背靠背”判讀、提高判讀人員的技術(shù)水平和工作態(tài)度對于遙感判讀精度的提高也有明顯的作用。

[1] 黎穎卿，黃寧輝. 淺談遙感在我國森林資源監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 防護林科技，2006(4):61-64.

[2] 薛春泉，肖智慧，汪求來，等. 森林資源年度出數(shù)方法研究——基于大樣地區(qū)劃調(diào)查[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2013.

[3] 國家林業(yè)局森林資源管理司. 遙感圖像處理與判讀規(guī)范.試行 [S]，1999.

[4] 國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院. 4 km×4 km大樣地遙感判讀與地類區(qū)劃操作規(guī)范[S]，2014.

AnalysisofCorrectInterpretationRateandInfluenceFactorsBasedonDomesticResourceSatelliteImages

GAN Shishu,HE Peng,HU Jue,XIAO Qianhui,FENG Qiang

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014, Hunan, China)

In this paper, based on domestic resources satellite images，40 samples with area of 4 km×4 km for each in Hunan Province were interpreted, according to the samples setting of the national surveillance experimental units, and their interpretation results were verified in field. The results showed that 1) the comprehensive correct interpretation rate of land type was 77.85%; 2) the accuracy of remote sensing were positively related with area of the land type;3) interpretation for other inventory factors were difficult; 4) domestic resource satellite images can basically resolve the problem of boundary between forest and non-forest land; 5) the main reason influencing remote sensing correct interpretation rate was no obvious features of remote sensing images, accounting for 80.53% of all proportion of miscarriage of interpretation;the influence of human factors accounted for 18.25%.

resources satellite;remote sensing interpretation;field investigation and verification;correct interpretation rate

2015-06-12

甘世書(1963-)，男，湖南湘陰人，高級工程師，主要從事森林資源監(jiān)測等工作。

TP 75

A

1003-6075(2015)04-0032-03

10.16166/j.cnki.cn43-1095.2015.04.009