基于遥感技术的丹东市森林资源估算

李 宁

(辽宁省林业调查规划监测院,辽宁 沈阳 110122)

1 引言

森林资源监测是林业重要的基础性工作，是国情国力调查的重要组成部分[1，2]。传统的调查方法，主要是全国森林资源连续清查和省级森林资源二类调查。近年来国家林业和草原局主要是通过每年的森林资源“一张图”变更工作，来实现森林资源的宏观监测。这几种方法都耗时长、消耗的人力物力大，特别是对于个别地势陡峭攀爬困难作业危险的地区，调查工作比较危险。因此运用比较安全、经济、科学的遥感判读方法对森林资源进行估算，以此来达到森林资源宏观监测的目的十分必要。

国家林草局规划院从2013年对应用遥感技术的全国森林资源宏观监测进行研究[3～5]。2015年后经过进一步研究对全国森林资源宏观监测抽样设计改进方案探索,采用设计抽样框架及群团抽样相结合的方法进行监测[6～9]。

本文主要对2015～2018年的丹东市级森林资源进行估算，得出森林资源面积估算数据。通过比较分析，得出运用遥感判读的方法得出森林资源面积数据和森林覆被率，为丹东市森林资源的管理、经营、政策的制定提供有利依据。

2 研究区域概况

丹东市地理位置为东经123°22′～125°42′，北纬39°43′～41°09′。位于辽东半岛经济开放区东南部鸭绿江与黄海的汇合处，地处东北亚的中心地带。南临黄海，西界鞍山，西南与大连毗邻，北与本溪接壤。总面积1.52万km2，常住人口2188436人。年平均气温南部在8～9 ℃,北部6～7 ℃，年平均降雨量多在800～1200 mm，受季风影响，季节变化明显，四季分明，是东北地区最温暖最湿润的地方，属暖温带亚湿润季风性气候。

丹东地区森林资源分布丰富，是辽宁省重要林业基地之一。截至2018年，森林面积994385.12 hm2，森林覆被率达到65%。森林主要分布在该市北部，处于长白山和华北两大植物群落的过渡带上，两大植物群落的木本植物交替混生。代表植物有红松、蒙古栎、油松、柞树、桦、榆树等。

3 研究方法

采用北京2000坐标系，以1 km×1 km网格交叉点为中心布设样地，样地面积为1亩且形状为正方形。每块样地以其中面积最大的地类为该样地的地类。并对判读结果抽取总量20%的样地，对判读结果进行现地验证，正判率达到95%以上认为结果可用，不符合正判率要求的将重新进行判读和验证，直到合格为止[10]。

以丹东市2015、2016、2017、2018四年的遥感影像为基础，对样地进行判读，判读结果合格后，对数据进行统计分析，得出这4年的森林面积和森林覆被率，并对结果数据与森林资源“一张图”数据进行相关系数分析、并做F值检验，确定估算结果的正确性。

(1)森林覆盖率：

(1)

(2) 方差：

(2)

(3) 标准误：

(3)

(4) 相对误差：

(4)

(5) 抽样精度：

P%=100-E%

(5)

(6) 森林面积估算区间:

(6)

式(1)～(4)中，A为市区总面积(hm2)；n为点样地个数；yi为第i个样地的地类属性值(地类为有林地和灌木=1；其他地类=0)；ta为可靠性指标，统一取ta=1.96，其中α=0.05，当数据相对误差小于5%时数据可用[10,11]。

4 结果分析

4.1 试验数据结果

丹东市样地数共计8310个，丹东市总面积为1522200 hm2(表1)。

表1 丹东市森林资源估算结果

通过遥感判读的方法对丹东市森林资源数据进行估算，丹东市2015～2018年，四年的数据相对误差都小于5%，可见本方法科学合理，估算结果可用。

4.2 数据结果检验分析

为了进一步的验证运用1 km×1 km网格的遥感判读方法估算丹东市森林资源数据的正确性，对估算数据与丹东市森林资源“一张图”数据进行相关系数分析和F检验(表2)。

表2 四年估算结果与森林资源“一张图”覆盖率、面积对比

遥感判读方法估算的丹东市森林资源数据与森林资源“一张图”结果的森林覆被率和森林面积的相关系数都十分接近于1，因此两组数据之间相关性很高，差异小(表3)。

表3 四年估算数据与森林资源“一张图”数据相关系数分析

分别对估算出的2015～2018年丹东市森林资源的面积和森林覆被率，进行F值检验，得出了表4和表5。检验结果显示：得出的F值远小于时的临界值，本研究的估算值与森林资源“一张图”结果之间不存在显著差异。

由此可见，通过1 km×1 km网格布设样地的遥感判读，对丹东市的森林资源面积和覆被率进行估算，方法科学合理，这一方法与国内其他遥感研究方法比较采用的样地布设判读点密度大，结果更加接近真值，能够更好地反映出现地的实际情况。较传统方法比较更是用时少，节约人力物力，作业安全性高。

表4 森林覆被率F检验

表5 森林面积F检验

5 结论

在丹东市运用公里网格设置点样地，进行遥感影像判读，在判读结果基础上进行统计，进一步估算出森林覆被率和森林面积。估算出的数据结果与森林资源“一张图”数据通过检验不存在显著差异，由此可见本方法估算的森林资源结果数据科学可用。

本研究估算丹东市森林资源数据由于运用1 km×1 km公里网格布设样地，布设判读点样地的密集度高于国内其他的运用遥感方法进行森林资源估算研究的布设的样地密度[12～15]，因此估算出结果更准确，同时也具备了耗时少、节约人力物力的特点，并解决了部分地区作业危险性高的问题，保护了调查人员的安全。因此，通过遥感判读的方法对丹东市森林资源进行估算，可以实现对森林资源的监测，并可为森林经营提供数据支撑。