地理信息系統(tǒng)在三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

熊淑雅

(青海省基礎(chǔ)地理信息中心，青海 西寧 810000)

三江源區(qū)以山地地貌為主，地形復(fù)雜，平均海拔4 400 m左右，其受青藏高原形成過程的影響，在地貌上呈現(xiàn)東低西高的特征，大部分山脈均為西北—東南走向，這種山體格局深刻影響三江源的植被發(fā)育及水熱條件。地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用為三江源區(qū)的“黑土灘”退化草地的判讀提供了有效的科學(xué)分析手段。目前，已收集到三江源綜合試驗(yàn)區(qū)內(nèi)青海省第1次全國地理國情普查數(shù)據(jù)，主要用于輔助三江源綜合試驗(yàn)區(qū)草地、濕地解譯[1]。收集2015年7月底～9月初三江源綜合試驗(yàn)區(qū)Landsat8影像數(shù)據(jù)。若收集不到Landsat8影像數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)不能滿足生產(chǎn)需要，則考慮收集2015年7月底～9月初三江源綜合試驗(yàn)區(qū)環(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)對(duì)三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)，為三江源區(qū)的“黑土灘”退化草地的生態(tài)恢復(fù)治理及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有效的技術(shù)支持。

1 三江源綜合試驗(yàn)區(qū)地理信息監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

青海三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)，通過收集項(xiàng)目區(qū)域影像資料，經(jīng)過影像糾正處理，進(jìn)行目視解譯工作，并通過外業(yè)驗(yàn)證后，進(jìn)行數(shù)據(jù)修改與整理，同時(shí)經(jīng)過兩級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收，形成最終成果數(shù)據(jù)；植被覆蓋度數(shù)據(jù)，對(duì)收集的影像資料經(jīng)過輻射糾正等處理后，計(jì)算植被指數(shù)及樣點(diǎn)內(nèi)插計(jì)算，最終形成植被覆蓋度成果。具體技術(shù)路線如圖1所示。

2 地理信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

成果主要技術(shù)指標(biāo)和規(guī)格：采用2000國家大地坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)，投影采用高斯—克呂格，按6(°)分帶投影坐標(biāo)；投影采用亞爾勃斯投影，第1標(biāo)準(zhǔn)緯線為34(°)，第2標(biāo)準(zhǔn)緯線為37(°)，中央經(jīng)線為96.5(°)，1985國家高程基準(zhǔn)，高程系統(tǒng)為正常高，高程坐標(biāo)單位為米。

三江源綜合試驗(yàn)區(qū)草地最小圖斑控制在0.016 km2，即按15 m分辨率影像控制在70個(gè)像素內(nèi)，為保證草地解譯的準(zhǔn)確性和一致性，本項(xiàng)目規(guī)定草地解譯中，波段組合采用近紅外(紅)、紅(綠)、綠(藍(lán))的組合。如數(shù)據(jù)源為Landsat8，則波段組合采用543組合。

三江源綜合試驗(yàn)區(qū)草地分類指標(biāo)沿用前期草地退化分類指標(biāo)，該指標(biāo)在草地退化的分級(jí)分類方面參照了青海地方標(biāo)準(zhǔn)DB63/T603-2006，分級(jí)指標(biāo)方面主要采用了可直接利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)的原生植被覆蓋度，并經(jīng)過青海大學(xué)牧科院草原學(xué)專家修正，最終形成如表1的草地退化類別及定義。其中黑土型退化草地是青藏高原高寒草甸類草地嚴(yán)重退化的特有類型[2-3]。

圖1 地理信息監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)路線

本項(xiàng)目中三江源綜合試驗(yàn)區(qū)主要濕地類型分類見表2。

3 黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)要求

對(duì)于影像上清晰可見的湖泊、旱地等按實(shí)際大小解譯。河流解譯時(shí)，寬度大于2個(gè)像素、水系痕跡較明顯且連續(xù)的河流需解譯。選取影像上清晰可見、有一定寬度的河流作為矢量要素，常年河需要矢量(河流構(gòu)面)。道路解譯時(shí)，解譯高等級(jí)的道路，高速公路、國道、省道；牧道合并到相鄰的地類中(道路解譯時(shí)先矢量中心線，再做平行線構(gòu)面)[4]。解譯過程中的不確定圖斑，例如：居民地、采礦用地、風(fēng)景名勝及特殊用地等參照青海湖流域“青海省第1次全國地理國情普查”項(xiàng)目成果數(shù)據(jù)確定。

表1 三江源綜合試驗(yàn)區(qū)草地退化類別及定義

表2 本項(xiàng)目中三江源綜合試驗(yàn)區(qū)濕地類型

三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地及濕地解譯，影像采用經(jīng)過融合后的15 m分辨率的影像，對(duì)三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地進(jìn)行目視解譯。

4 植被覆蓋度狀況變化監(jiān)測(cè)

植被覆蓋度狀況變化監(jiān)測(cè)通過輻射定標(biāo)及FLAASH大氣糾正進(jìn)行影像輻射糾正，最后進(jìn)行植被覆蓋度估算，植被蓋度估算主要是依托OSAVI指數(shù)結(jié)果，結(jié)合樣點(diǎn)內(nèi)插參數(shù)，從而估算植被覆蓋度。

采用像元二分模型估算是假定通過遙感傳感器所觀測(cè)到的信息可以表達(dá)為由綠色植被部分所貢獻(xiàn)的信息和由無植被覆蓋(裸土)部分所貢獻(xiàn)的信息兩部分組成。像元二分模型估算植被覆蓋度時(shí)采用OSAVI數(shù)據(jù)，此時(shí)植被覆蓋度Fc的估算公式為：

Fc=(OSAVI-OSAVIsoil)/(OSAVIveg-OSAVIsoil)

(1)

式中，OSAVI為影像中各像元的OSAVI值；OSAVIsoil為全裸土覆蓋區(qū)域的OSAVI值；OSAVIveg為純植被覆蓋像元的OSAVI值。

內(nèi)業(yè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)主要包括植被蓋度接近100%的植被樣點(diǎn)和植被蓋度低于5%的裸地樣點(diǎn)。植被蓋度計(jì)算依托公式一，在ENVI軟件中，利用band math工具進(jìn)行。

5 數(shù)據(jù)建庫

建立三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫及影像數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫采用文件數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)格式為*.gdb。

1)矢量數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫包括三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和三江源綜合試驗(yàn)區(qū)濕地變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)經(jīng)過兩級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行入庫處理。

2)影像數(shù)據(jù)庫

影像數(shù)據(jù)庫，對(duì)經(jīng)過質(zhì)檢的該項(xiàng)目影像數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫處理。

6 結(jié) 語

三江源區(qū)是長江、黃河、瀾滄江三江的發(fā)源地，素有“中華水塔”之稱，黃河總流量的49.2%、長江總流量的25%和瀾滄江總流量的15%都來自這一地區(qū)。在三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化監(jiān)測(cè)中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了該區(qū)域資源管理的水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了信息化的資源管理。對(duì)三江源綜合試驗(yàn)區(qū)黑土灘型退化草地變化的基本情況做出詳細(xì)、全面的調(diào)查，為下一步的區(qū)域生態(tài)治理，提供有效科學(xué)數(shù)據(jù)。