航片判讀技術(shù)在森林資源二類調(diào)查中的應用探討

陳新林（國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院　浙江杭州　310019）

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航片判讀技術(shù)在森林資源二類調(diào)查中的應用探討

陳新林
（國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院浙江杭州310019）

摘要：綜合分析了航片判讀技術(shù)在森林資源規(guī)劃設計調(diào)查（二類調(diào)查）工作的發(fā)展歷程，明確了調(diào)查技術(shù)路線，提出了應用過程種存在的硬件配置、調(diào)查員素質(zhì)、時相等限制條件，并對航片判讀技術(shù)的預區(qū)劃工作和應用領域進行了討論，為加速推進林業(yè)信息化、自動化和現(xiàn)代化建設服務。

關鍵詞：航片判讀；二類調(diào)查；應用；展望

森林資源規(guī)劃設計調(diào)查（簡稱二類調(diào)查），是以縣級行政區(qū)域或國有林場（圃）、自然保護區(qū)、森林公園等森林經(jīng)營管理單位為調(diào)查總體，為滿足編制森林經(jīng)營方案、總體設計、林業(yè)區(qū)劃與規(guī)劃設計需要，客觀反映森林經(jīng)營管理狀況而進行的森林資源本底調(diào)查。其主要任務是查清森林、林地和林木資源的種類、數(shù)量、質(zhì)量與分布狀況，查清林地地類、林地保護利用以及林地管理屬性等現(xiàn)狀情況。其主要作用是為建立森林資源管理信息系統(tǒng)，更新林地“一張圖”的數(shù)據(jù)庫提供基礎數(shù)據(jù)和統(tǒng)一平臺，綜合分析與評價森林資源與生態(tài)狀況及經(jīng)營管理成效，提出森林資源培育、保護與利用意見，為森林生態(tài)安全與生態(tài)文明建設保駕護航。

1　應用航片開展二類調(diào)查的發(fā)展歷程

航片判讀技術(shù)屬于航天遙感技術(shù)在林業(yè)領域中的典型應用實例，其本質(zhì)是在調(diào)查人員大致掌握現(xiàn)地森林資源特點和分布狀況的基礎上，依據(jù)高清航片圖像，建立判讀標志，并結(jié)合以往林業(yè)經(jīng)營資料，對小班的地類、樹種、郁閉度等調(diào)查因子做出比較準確的估測。

我國于1954年開始從蘇聯(lián)引進航空像片調(diào)查法，利用1:25000和1:10000的航空攝影編制像片平面圖，結(jié)合地形圖開展森林資源調(diào)查。70年代后，國內(nèi)開始逐步應用計算機技術(shù)和航片判讀技術(shù)，結(jié)合雙重分層抽樣，設置了固定樣地，建立了森林資源連續(xù)清查體系。但受限于計算機硬件成本和航片圖像分辨率等原因，無法普及推廣應用，直到1996年，各地二類調(diào)查技術(shù)規(guī)程中仍未對航天遙感和地理信息系統(tǒng)等新技術(shù)應用提出要求。進入21世紀后，隨著計算機硬件系統(tǒng)的普遍升級，以及航空像片分辨率的提高，航片判讀技術(shù)的推廣應用條件逐漸成熟。2003年，浙江省二類調(diào)查技術(shù)規(guī)程對遙感信息的判讀技術(shù)標準和使用范圍有了明確規(guī)定，并鼓勵與地理信息系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合應用。2007年，浙江省在《森林資源規(guī)劃設計調(diào)查規(guī)程》中對航片遙感判讀技術(shù)進行了系統(tǒng)總結(jié)，并從2014年開始在全省廣泛推廣應用。

2　調(diào)查技術(shù)路線概述

結(jié)合浙江省2014年應用航片判讀技術(shù)開展森林資源二類調(diào)查，其調(diào)查的技術(shù)路線可分為以下6個環(huán)節(jié)。

2.1資料收集與工作底圖制作

收集包括遙感圖像、數(shù)字地形圖、行政界線、林地落界變更數(shù)據(jù)和公益林區(qū)劃數(shù)據(jù)等資料。在ArcGIS軟件支持下，將已收集的行政界線圖、1:10000地形圖、高清航片、最新衛(wèi)片影像圖、林地“一張圖”、前期二類調(diào)查基本圖和生態(tài)公益林區(qū)劃界定圖等，利用ArcGIS軟件進行坐標配準，并進行圖層疊加，完成判讀調(diào)查工作底圖制作。

2.2人員培訓、樣地布置和工作安排

根據(jù)不同林分類型選設布置標準樣地，對不同類型的林分地類、林分測樹因子，到實地進行對照，認真分析和掌握航片圖像的影像特征及其規(guī)律。

調(diào)查人員通過短期培訓及實習，掌握航片判讀工作過程，統(tǒng)一技術(shù)要求。

2.3內(nèi)業(yè)小班預區(qū)劃

在工作底圖上，依據(jù)當?shù)亟诘母咔暹b感圖像和已有的林地資料數(shù)據(jù)庫，對調(diào)查底圖進行內(nèi)業(yè)小班的預區(qū)劃工作，完成小班空間信息屬性的初步勾繪。要求界線合理，圖面美觀。同時，填寫小班的地貌、坡位、地類、樹種（組）、郁閉度、齡組等可以根據(jù)影像特征和現(xiàn)有資料做出判斷的屬性因子，并依據(jù)判讀難度，按照明顯、相對明顯、不明顯進行區(qū)別。現(xiàn)地調(diào)查時對判讀不明顯的小班進行重點調(diào)查，對判讀明顯的小班抽取一定數(shù)量進行現(xiàn)地驗證。

2.4現(xiàn)地調(diào)查和抽樣檢查

實地驗證預區(qū)劃小班界線與現(xiàn)地邊界的吻合情況，對不合理的區(qū)劃小班界線進行補充和修改；同時，對已填寫完畢的林分屬性因子進行校對，并完成小班其余林分屬性因子的調(diào)查與填寫。另外，由各相關部門、單位組成檢查組，按要求抽取一定比例和數(shù)量，對各調(diào)查工組的工作進行質(zhì)量檢查。

2.5空間屬性數(shù)據(jù)的錄入和檢查

將屬性因子錄入ArcGIS小班屬性數(shù)據(jù)庫和Excel表，進行拓撲修正和邏輯檢查，以工組為單位構(gòu)建區(qū)劃合理準確的屬性數(shù)據(jù)庫，最后統(tǒng)一匯總。

2.6形成統(tǒng)計表、成果圖和成果報告

經(jīng)過相互檢查，材料符合要求后，進行內(nèi)業(yè)統(tǒng)計與制圖工作，主要包括各類統(tǒng)計表的編制、圖件的制作和調(diào)查報告的編寫等。

3　應用航片過程存在的主要問題

利用航片判讀技術(shù)進行森林資源二類調(diào)查，比較傳統(tǒng)調(diào)查方法，它規(guī)范了二類調(diào)查的作業(yè)平臺和數(shù)據(jù)格式，提升了調(diào)查數(shù)據(jù)的規(guī)范性、安全性和可操作性，增加了內(nèi)業(yè)工作量，減少了外業(yè)工作量，減輕了勞動強度，提高了工作效率。但是，航片判讀技術(shù)在推廣應用過程中遇到了一些問題，主要有以下幾個方面。

3.1對硬件配置、時相、配準等有嚴格的要求

在具體工作中，航片判讀技術(shù)要求計算機硬件配置良好，其中內(nèi)存4—8G，CPUR5以上；航空影像資料時相好、拍攝時間要離調(diào)查時間越近越好，配準的精準要求越高越好，這樣就要投入更大的資金，購買符合調(diào)查要求的硬件配置、高清航空影像資料，化更多的時間進行配準，以保證調(diào)查的高質(zhì)量完成。

3.2對調(diào)查人員的技術(shù)水平要求較高

調(diào)查人員應具備有航天遙感技術(shù)、地理信息學和植物地理學等多學科的基礎理論，才能熟練運用搭建好的ArcGIS工作平臺，通過總結(jié)圖像信息處理后地物的形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、質(zhì)感及位置布局等圖像特征，判斷小班的部分屬性因子，判斷立地質(zhì)量等級和樹種的生長狀況。通過高清航片，結(jié)合以往的林業(yè)經(jīng)營資料準確預判各種林地類型的林分屬性因子。

3.3對歷史資料的依賴性較大

預區(qū)劃環(huán)節(jié)對前期二類調(diào)查更新數(shù)據(jù)和以往林業(yè)經(jīng)營活動資料有一定程度的依賴性，因此，航片判讀應與衛(wèi)星圖像、現(xiàn)有前期二類調(diào)查更新數(shù)據(jù)、以往林業(yè)經(jīng)營資料和現(xiàn)地調(diào)查緊密結(jié)合使用。

3.4預區(qū)劃工作還不能獲得完全的林分屬性因子

浙江省現(xiàn)行二類調(diào)查操作細則規(guī)定，預區(qū)劃工作只能對小班的地理空間信息屬性進行勾繪，并不能作為林分屬性因子的填寫依據(jù)，林分屬性因子的調(diào)查要完全依靠現(xiàn)地實測，這對昂貴的高清航空影像圖是一種資源浪費，對3S技術(shù)的應用是一種阻礙。

4　討論與展望

4.1全面完善預區(qū)劃工作

針對一些沒有直接通行的道路，實測成本較高的深山邊遠區(qū)域地塊的預區(qū)劃，可以通過航片判讀，利用圖像特征相近類型的小班進行對比，得到較為準確的林分屬性因子。

對多數(shù)具備較高專業(yè)技能的調(diào)查人員，在預區(qū)劃工作中，可以通過航片與實地反復對照，積累航片判讀經(jīng)驗，分辨出大多數(shù)小班的地類、樹種、郁閉度乃至樹種組成、齡組、平均胸徑、平均高、單位株數(shù)、單位蓄積量等林分屬性因子。

4.2擴大航片判讀技術(shù)的應用領域

目前，航片判讀技術(shù)已經(jīng)逐步應用于造林綜合核查、病蟲害和火災監(jiān)測等林業(yè)領域。整體而言，它在森林資源二類調(diào)查工作中處于實踐推廣階段，仍有較大的技術(shù)提升空間。例如，航片判讀技術(shù)可以與雙重分層抽樣方法相結(jié)合，減少實地驗證小班的數(shù)量，進一步提高工作效率；也可以通過擬合“冠幅—胸徑”回歸方程，與編程軟件相結(jié)合，實現(xiàn)胸徑和蓄積的自動估測。

隨著無人機遙感系統(tǒng)和林業(yè)信息管理系統(tǒng)的進一步發(fā)展，航片判讀技術(shù)作為實現(xiàn)林業(yè)自動化和現(xiàn)代化的前沿調(diào)查技術(shù)，將在林業(yè)現(xiàn)代化建設中發(fā)揮巨大作用。

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收稿日期：2015-11-25

中圖分類號：S757.2+7

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7743（2016）01-0072-03