克什克騰旗草原植被遙感監(jiān)測方法

范雪松 翟志軍 姚淑珍 航蓋

在克什克騰旗草原植被牧草監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，提出遙感監(jiān)測在草原植被監(jiān)測上的應(yīng)用，通過對比以往的監(jiān)測方法，遙感監(jiān)測可以通過遙感圖像進行大面積監(jiān)測，在精度和尺度上都有大幅提升，具體介紹了遙感技術(shù)在草原植被監(jiān)測上的方法，通過ArcGIS軟件對遙感數(shù)據(jù)進行分析，更好進行植被監(jiān)測。

草原植被是指覆蓋于地面表層的植物群落總和，其中包括草地、灌木、森林、農(nóng)作物等。草原植被是整個生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，植被覆蓋于地表，它把土壤、水體、大氣圈層緊密聯(lián)系在一起，草原植被自身脆弱，恢復(fù)周期長，如果受到破壞，那不僅會打破生態(tài)系統(tǒng)的平衡，同時也會威脅到人類的生存環(huán)境。

草原植被遙感監(jiān)測是利用3S技術(shù)，即RS（遙感）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)），結(jié)合地面調(diào)查結(jié)果而實現(xiàn)對草原植被的監(jiān)測。草原植被遙感監(jiān)測內(nèi)容主要包括草原植被長勢、草原植被生物量監(jiān)測等內(nèi)容。隨著3S技術(shù)的發(fā)展與成熟，特別是對地觀測技術(shù)的迅速發(fā)展，高空間與時間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的不斷完善，草原植被遙感監(jiān)測也迅速發(fā)展。再加之畜牧業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展需求的推動，使得近幾年我國利用遙感技術(shù)對草原植被、草原災(zāi)害等的監(jiān)測手段得到了長足發(fā)展。我國是草原大國，有天然草地近3.9億hm2，占國土總面積的41.41%，但北方草原90%已經(jīng)或正在退化，成為我國最嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。草原植被的宏觀遙感監(jiān)測是快速、準確了解草原狀況，實現(xiàn)對草原科學管理和保護的重要依據(jù)。

遙感是通過非直接接觸，遠距離感知物體的一種技術(shù)手段。遙感技術(shù)獲取某一地區(qū)的植被信息，是一種新型有效的監(jiān)測手段。傳統(tǒng)的植被監(jiān)測通常采用野外目視觀察法，該方法雖然簡單，但是費時費力，不易于長期監(jiān)測，而且監(jiān)測范圍有限，特別是在克什克騰旗境內(nèi)，地形復(fù)雜多樣，一些人工無法到達的地段無法監(jiān)測，形成監(jiān)測盲區(qū)，造成監(jiān)測結(jié)果缺失，相比較遙感監(jiān)測，遙感監(jiān)測具有范圍廣的特點。

一、遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

（一）遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感監(jiān)測草原植被是根據(jù)草原植被光譜特性決定的，植物中的葉綠素可以吸收可見光，其中對紅光波段具有強吸收性，而對近紅外波段具有高反射性，通過對這些波段的組合分析，可以較好的區(qū)分植被和非植被信息，其中歸一化植被指數(shù)（NDVI）是最常用的植被指數(shù)，可以較好的反映植被生長狀況，表示為NDVI=（ρNIR-ρR）/（ρNIR+ρR），ρR為可見光敏感波段反射率，ρNIR為近紅外敏感波段反射率。

利用草原植被生長期各個月份的遙感數(shù)據(jù)，包括MODIS、NOAA18數(shù)據(jù)，通過圖像解譯、投影等程序，選取圖像質(zhì)量好圖像，把一個月內(nèi)的圖像進行NDVI指數(shù)計算，然后用最大值合成，得到一個月內(nèi)的合成圖像，可以使圖像達到最優(yōu)，利用ArcGIS軟件進行處理。

（二）NDVI指數(shù)計算

植被歸一化指數(shù)可以反映植被長勢的優(yōu)劣，通常NDVI指數(shù)越大，植被長勢越好，反之NDVI指數(shù)越小，則植被長勢不好。通過利用smart軟件進行NDVI指數(shù)計算，合成最大值，可以消除遙感圖像的缺失等不利因素，最終形成最優(yōu)圖像數(shù)據(jù)。

（三）ArcGIS軟件分析

利用ArcGIS軟件打開合成好的遙感數(shù)據(jù)，把不需要的地方剔除，得到分析樣地，把圖像進行拉伸分類，用柵格計算器計算當月與過往月份的差值，然后進行濾波，這樣可以模糊局部，突出重點。接著進行重分類，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，計算面積，得到植被長勢變化情況。

（四）植被長勢等級劃分

對監(jiān)測時期和去年同一時期的植被長勢差值的計算，根據(jù)指數(shù)大小進行等級劃分，具體方法如下。

T=NDVIj-NDVIq

式中T表示草原植被長勢指數(shù)，NDVIj為監(jiān)測時段植被指數(shù)，NDVIq為去年同一時期植被指數(shù)。為了更清晰的對植被長勢進行區(qū)分，根據(jù)T值得大小，將圖像分為6個等級，依次為差、較差、持平、較好、好、很好，色標也依據(jù)植被等級劃分標準而定

二、結(jié)果分析

與牧草監(jiān)測相比，遙感監(jiān)測更能從大尺度上對草原植被進行分析，可以得到生長季內(nèi)草原植被生長情況，植被增減都有了定量的數(shù)據(jù)，大大減少了誤差。為更好地監(jiān)測草原植被提供了數(shù)據(jù)支撐。但是，克什克騰旗境內(nèi)，草原植被豐富，無法做到二級或者三級分類。

總之，克旗草原植被監(jiān)測由以前牧草監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)檫b感監(jiān)測，在監(jiān)測結(jié)果和花費上都取得很大進步，克什克騰旗草原植被監(jiān)測可以從大范圍監(jiān)測，得到的遙感影像更加直觀的反映植被生長狀況，特別是對于克什克騰旗復(fù)雜多樣的地理環(huán)境，遙感監(jiān)測填補了對于一些地區(qū)的監(jiān)測盲區(qū)，對單一的牧草監(jiān)測，起到了補充作用。

（作者單位：025350內(nèi)蒙古自治區(qū)克什克騰旗氣象局）