衛星圖像判讀

在識別各類型判讀標誌的基礎上,選取50個判讀樣地,對每個判讀人員進行試判讀,使每名判讀人員識別50個樣地類型的正判率達到95%以上,方可作為正式判讀員進行判讀。 目視判讀解譯標誌是遙感圖像目視判讀的基礎,它的可靠性、準確性直接影響到判讀的質量和精度。 在建立和使用判讀解譯標誌的過程中,各地類的色彩、形態、結構等特徵標準較難掌握,受人為主觀因素影響較大,容易造成判讀誤差。

目視判讀所用的衛星遙感圖像為華東森林資源監測中心處理的五萬分之一衛星遙感圖像,圖像分為兩個景幅,即拍攝時間為2006年10月6日(62幅)和4月12日(2幅)。目視判讀按照2×2公里網在遙感衛星影像圖上布設樣點,全市共布設判讀樣點4301個。以遙感樣點判讀數據估測全市總體森林資源面積及其他各地類面積,同時判讀各類樣點沙化類型、荒漠化類型、荒漠化程度、濕地類型及林分鬱閉度、齡組等。判讀樣點以公里網縱橫坐標交叉點為點位,樣地大小採用公里網交叉點為中心,向東北方向判讀1×1個像素,即地面30×30米。主要完成林地和非林地2個一級地類共13個二級地類和16個三級地類的判讀工作,具體內容包括森林調查、荒漠化調查和濕地調查,基礎類別分土地利用類型、齡組、鬱閉度、濕地類型、沙化類型及荒漠化類型六大類,要求綜合正判率達95%以上。

步驟與方法

2.1準備工作 1:5萬地形圖,森林資源二類調查資源現狀圖及規劃圖,及其他一些必備用具。為搞好目視判讀,提高判讀精度,市林業局專門成立了遙感判讀工作小組。

2.2目視判讀解譯標誌的建立 目視判讀解譯標誌是遙感圖像目視判讀的基礎。為此,在對衛星圖像特徵進行分析,熟悉圖像上地物的色調、光澤、結構、形狀、紋理以及分布特徵等的基礎上,根據不同圖像景幅,分別山區和平原地區選設踏查路線。在野外踏查過程中,利用GPS進行定位,通過實地現狀對遙感圖像進行識別,建立起直觀的影像特徵和地面實況的一一對應關係。

2.3解譯標誌的歸類分析 野外踏查結束後,所有參加判讀人員共同對踏查結果進行歸類、分析、匯總,熟悉不同地類在衛星影像圖上的表現特徵,從而依據野外踏查確定的影像和地物間的對應關係,藉助有關輔助信息,建立遙感影像圖上反映的色彩、形態、結構、相關分布、地域分布等與判讀因子的相關關係,形成判讀標準,建立目視判讀標誌特徵表。

2.4試判讀和正判率考核 在識別各類型判讀標誌的基礎上,選取50個判讀樣地,對每個判讀人員進行試判讀,使每名判讀人員識別50個樣地類型的正判率達到95%以上,方可作為正式判讀員進行判讀。達不到95%的,經過錯誤分析和第二次考核,直到正判率達到95%以上。同時,通過試判讀及錯誤分析,進一步修正完善目視判讀標誌特徵表。

2.5正式判讀 判讀人員經判讀考核合格後,以目視判讀標誌特徵表為依據,在正確理解分類定義、充分掌握圖像以外的有關資料、準確把握遙感成像時物體狀況的條件下,全面分析圖像要素,在衛星遙感圖像上,以判讀點東北1×1個像素範圍內進行目視判讀,並填寫樣點判讀因子登記表。判讀人員在進行判讀時,遵循從已知到未知,從整體到局部的原則,綜合分析各種因素,對於難以判讀的部分,參考地形圖上的地物特徵及二類調查森林資源現狀圖進行綜合分析,最終實現正確判讀。為保證判讀質量,判讀工作採用雙軌作業,兩名判讀人員對同幅衛星照片上的樣點分別進行判讀登記,判讀一致率達到90%以上時,對不一致的判讀樣點進行協商修改,否則重新進行判讀。

結果與分析

判讀結束後,為檢驗判讀質量,從所有判讀樣點中按機械抽樣方法抽取20%的樣點進行判讀驗證,然後再按總樣點數5%的比例隨機抽取樣點到實地驗證,通過驗證綜合正判率達到95.7%。各地類正判率都達到精度要求,其中濕地類型、水域的正判率達到100%。在驗證結束後,我們針對在判讀過程中存在的系統性誤判,進行了進一步的判讀,以便最大限度地提高判讀精度。

經過對全市4301個判讀樣點數據的匯總,估測臨沂市各地類面積。根據與實地調查資源量比對,利用衛星遙感圖像判讀估測森林資源狀況具有較高的精度,且省時省力,成本較低,不僅掌握了森林資源分布、土地利用類型、齡組、鬱閉度、濕地類型、沙化類型及荒漠化類型,而且能估算出蓄積量,了解林地的生產力、生產環境,宜林地。森林的採伐狀況及災害(如生產性木材採伐,改作它用的林地,燒荒地,森林火災、颱風,暴雨,火山噴發,雪崩、病蟲害等)、森林的環境公益功能、森林資源及其環境隨時間的變化、森林管理等等都能在遙感圖片上有所體現,獲取內容極為豐富。

存在問題與建議

利用衛星遙感圖像判讀森林資源狀況,在目前套用過程中還存在一些問題。套用遙感衛星圖像數據時的問題在於製作多高精度的森林分布圖;森林植被的內容能夠解析到多細的程度,這些都關係到精度問題,對這些問題正在進行著很多出色的研究,相信在不遠的將來,其識別精度能大幅度提高,這些問題都將不再成為問題。

4.1局限性 通過建立解譯標誌可以比較容易判讀各地物地類,但對於林分生長狀況,經濟林產品、產量情況等目前尚無法判讀;相同的地物在不同影像圖幅上表現出不同的顏色、光澤等特徵,也一定程度上影響了判讀質量;目視判讀所用的衛星遙感圖像,由於在處理上存在一定的誤差,圖像上個別地物位置與實地產生少量位移。

4.2個別地類判讀誤差較大 在各地類判讀中有林地與非林業用地之間比較容易判讀。但有些林種、樹種的圖斑顏色非常接近,有時同一個樹種在不同地區或不同林齡又表現出不同的顏色,故較難判讀;另外,未成林造林地、灌木林地、疏林地等地類,在影像圖上的顏色、結構等特徵與農地、荒山荒地、未利用地等地類差別太小,判讀的標準較難掌握,需要積累豐富的經驗方能準確判讀。

4.3人為主觀因素的影響較大 目視判讀解譯標誌是遙感圖像目視判讀的基礎,它的可靠性、準確性直接影響到判讀的質量和精度。在建立和使用判讀解譯標誌的過程中,各地類的色彩、形態、結構等特徵標準較難掌握,受人為主觀因素影響較大,容易造成判讀誤差。建議在以後的套用中研究使用計算機判讀,減少人為誤差,提高判讀精度。

前景分析

地球上有43.1億公頃的森林,在各種氣候帶分布著與氣候帶特點相應的各種森林。森林一旦被伐掉或破壞,其再生則需要 50-100 年的漫長歲月,為了合理地保護和利用森林,就需要在精心計畫下進行合理管理。掌握有關森林資源的環境現狀及其變化的綜合信息,分析相互關聯的各種現象、就需要能夠積累、存貯、檢索、更新並易於將其轉換成數位化信息的技術。衛星遙感技術有可能成為這樣的技術的主體,事實上,對於生長在廣大地區而且有些是生長在人類難以接近的地區內的森林,只有依靠衛星遙感技術才能夠對其實現適時、正確和經濟有效的信息收集。而只有通過收集這些信息才能夠讓我們更加準確、翔實的了解當前的林業發展動態,以備進一步的搞好林業工作。

採用衛星遙感技術進行森林資源清查,對森林資源現狀進行動態監測,利用已有的土地利用、林分監測數據、圖件以及最新的衛星遙感信息,在GPS和GIS的支持下,對森林資源進行動態監測,及時掌握森林資源消長的最新動態和變化趨勢;將空間遙感數據和其他專業數據進行綜合分析,提高了遙感技術在森林資源信息化套用中的深度,為國家和我省制定和調整林業發展與生態建設方針政策、規劃、計畫,監督檢查森林資源消長任期目標責任制和生態建設目標完成情況等提供科學依據,並且是實現由傳統林業向現代林業轉變的有效措施和技術支撐。同時,它用最少的人力、物力完成全國的森林資源調查,它的費用是常規方法的千分之一或萬分之一。遙感森林資源調查的成果對於林業發展和規劃、國土資源整治都將產生重要的套用價值和社會效益。

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