基于3S技术的南岳区植被分布图的绘制与研究

唐代生，尹 京，彭珍宝 ，旷柏根 ，袁正科，夏江林

（1.中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；2. 湖南省南岳树木园，湖南 衡阳 421900；3．湖南省林业科学院，湖南 长沙410004）

基于3S技术的南岳区植被分布图的绘制与研究

唐代生1，尹 京1，彭珍宝2，旷柏根2，袁正科3，夏江林2

（1.中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；2. 湖南省南岳树木园，湖南 衡阳 421900；3．湖南省林业科学院，湖南 长沙410004）

为了掌握南岳区植被类型现状、分布规律及变化特征，在对该区域植被类型分布现状进行了详细调查的基础上，利用3S技术开展了南岳区植被制图的方法研究。结果表明：南岳区总面积为17 940.158 8 hm2，其中林地面积为14 411.236 0 hm2，天然林面积减小，植被有所退化，毛竹入侵，抢占了其他植被的生存空间；南岳区受人为干扰影响大，人工林面积大，其植被正在恢复过程中。该研究成果为南岳区林地保护利用规划、风景名胜区保护等提供了依据。

植被分布图；植被分类；3S技术；南岳

植被分布图或称地植物学图，通常是指植物群落类型分布图，它是某一地区各级植被分类单位依据空间分布状况，按比例绘制而成的地图。它体现了某一地区植被研究的具体成果，是植被生态学研究的一项重要内容[1]。20世纪50年代初，我国开始了植被制图工作，对植被类型进行调查与制图，主要是利用航空像片来实现的，在此期间，绘制了许多小比例尺的植被分布图，如1959年，由侯学煜主编的《中国的植被》的附图“中国植被图”[2]。20世纪70至90年代，主要采用遥感植被制图手段进行植被制图，取得了许多研究成果，如1980年《中国植被》的附图 “中国植被图”[3]，比较系统地反映了我国主要植被类型，直观地展现了植被分布的地域性规律。21世纪以来，我国植被制图工作走向数字化，主要是将RS、GIS与GPS技术相结合进行植被分布图的编绘，实现了数字化，不但提高了制图精准度和工作效率，而且便于对数据进行分析、统计以及实时更新等工作，3S技术的综合应用已成为植被制图主要研究领域。根据植被分布图，可以了解植物资源状况，也可以作为各级植被区划和产业规划的依据，还是科学研究、环境保护和合理利用植被资源的重要资料[4]。本研究以南岳2009 年SPOT遥感影像图为基础，在Arcqis 9.3的支持下，分析了南岳区植被类型现状、分布规律及变化特征，为南岳区林地保护利用规划、风景名胜区保护等提供了依据。

1 研究区概况

南岳区地处湖南省中部偏东南，在衡阳市北部， 位 于 北 纬 27°12′～ 27°19′、 东 经 112°34′～112°45′之间，全区土地总面积为17 940.16 hm2。南岳区地处衡山山脉中心，地形以山地、丘陵为主，地势中部高四周低，呈现阶梯状，其最高峰为祝融峰，海拔1 300.2 m，四周海拔为400～200 m。南岳衡山的土壤主要有草甸土、黄棕壤、红黄壤、红壤和水稻土，土壤分布主要受地形和气候的影响，垂直变化很明显。全区属中亚热带季风湿润气候，四季分明，冬冷夏凉。气温重直变化大，山下年平均气温17.8℃，雾日数40 d；山上年平均气温11.2℃，雾日数252 d。山下年均降水量为1 497.1 mm，山上年均降水量为2 153.4 mm[5]。

2 资料收集与野外调查

2.1 资料收集与软硬件配置

(1) 基础资料：收集与南岳区有关的各种文字资料及林相图；1∶5万南岳区地形图一套；2009年SPOT遥感影像图。

(2) 软硬件配置：arcgis9.3软件一套；GPS接收机、PC机、打印机、扫描仪等。

2.2 野外调查

调查路线：根据南岳区的遥感影像图和道路情况，参照地形图和林相图，制定了贯穿制图区5条野外调查路线，并且对设置的74块样地进行详细的调查，同时对遥感影像图建立目视解译，调查尽可能多的覆盖制图区的植被类型。

调查方法：采用样线及典型样方调查相结合，对遥感影像图上色调、纹理、形状等一致，辨识度较高的区域进行典型调查，并记录。对辨识度不高，特殊色调、纹理、形状区域进行实地勘察和记录。

2.3 目视解译

（1） 对遥感影像图进行预处理后，参考5条野外调查路线、74块样地和GPS定位点，对照遥感影像图来判读每个植被类型在遥感影像图上所显示的特征，结果见图1。

图1 南岳区SPOT5卫星影像Fig.1 SPOT5 image of Nanyue district

（2）对于大比例尺、地形等环境条件复杂、土地利用类型多样的地区，其图像精度主要与遥感影像本身分辨率和区域的复杂程度有关[6]。所以，在遥感影像图判读的基础上，依据各植被类型的分布规律，参考各种文献资料对其进行较全面的解译分析。对遥感影像图上色调、纹理、形状等一致并有明显特征的并且符合植被类型分布规律的斑块建立目视解译标志（见表1）。

表1 南岳区部分植被类型的遥感影像特征Table 1 TM image features of major nature vegetation types of Nanyue district

3 结果与分析

3.1 植被群落分类与编码

根据植物群落学——生态学原则和制图原则，参考《中国植被》的分类原则以及《湖南植被》[7]，将南岳区自然植被主要类型分为13个植被型组、44个群系（沼泽与水生植被未统计）（见表2）。这一分类体系符合中国植被分类原则，把握了群落外貌——生态学和优势种组成这两个主要特征，反映了南岳地区植被类型概貌。在植物群落类型划分的基础上，代码设计采用罗马数字和阿拉伯数字相结合的方法，该代码体系层析清晰、逻辑性强，为建植被分布图的数据库的建立奠定了基础[8]。

表2 南岳区植被群落划分及代码†Table 2 Vegetation classification and code for Nanyue district

3.2 植被分布图的绘制

在制图过程中处理的原则：①优势为主原则。南岳区植被多种多样，混杂生长，根据优势为主原则确定图斑类型；②重点突出原则。在南岳有小面积绒毛皂荚和银杏群落，是南岳的特色植被，但在图上难以表示，则用夸张手法，将其面积适当扩大，重点突出于植被分布图上；③最小图斑原则。根据制图精度和成图效果要求，制定图斑面积必须大于或等于0.1 hm2的标准：对于面积小于0.1 hm2的图斑，采取融合到相邻且面积大于或等于0.1 hm2的图斑中的方法。

首先对地形图、卫星影像数据进行扫描，并利用arcgis9.3软件对其进行配准，然后对制图区进行边界线、河流、水域、非林地的信息提取，并建立相应图层。将样方所在位置的GPS点导入到计算机上；然后，在Arcgis9.3系统中，以野外调查的5条线路和74块样地的数据为基准，依据目视解译结果，参考林相图和二调数据，对制图区域进行植被类型的判定，创建植被类型的面状图层，勾绘其边界，并进行拓扑检查，同时，对其属性表进行资料输入，并进行空间数据处理和分析，提取相关信息；最后，进行图例及颜色配置并整饰出图,成果包括属性表和图件（见图2）。

3.3 结果分析

图2 南岳区植被类型分布Fig.2 Vegetation type distribution of Nanyue district

南岳区总面积为17 940.158 8 hm2，林地面积为14 411.236 0 hm2，占总面积的80.37%。南岳区存在植被退化现象，天然林面积减少，有天然林5 021.104 8 hm2，占34.84%；其中阔叶林484.002 9 hm2，主要分布在藏经殿、方广寺、广济寺、树木园一带，其它地方只有零星分布，其中有南岳独有树种绒毛皂荚Gleditsia japonica，以及少许银杏Ginkgo biloba；灌丛分布广泛，主要建群种有红果山胡椒Lindera erythrocarpa、蜡瓣花Corylopsis sinensi、 美 丽 胡 枝 子Lespedeza formosa、 篌竹Phyllostachys nidulari、 檵 木Loropetalum chinensis、中华绣线菊Spiraea chinensis、山橿Lindera ref l exa等；灌草丛分布于山顶高地，还有些是农田抛荒而成，主要分布于泗塘村，其主要建群种有芒Miscanthus sinensis、蕨Pteridium aquilinumvar.latiusculum、荩草Arthraxon hispidu等。因南岳区受人为干扰影响大，人工林面积大，灌木层有较好的发展，本地物种生长较好，其植被正在恢复过程中。人工林面积有9 390.131 2 hm2，占65.16%，主要建群种有马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、柳杉Cryptomeria fortunei、 毛 竹Phyllostachys pubescens、 油 茶Camellia oleifera、茶树Camellia sinensis。毛竹由于生长快，抢去了其它植被的生存空间，其面积有4 917.148 2 hm2，主要分布在山脉的西北面海拔900 m以下；马尾松主要分布在山脉东南面海拔800 m以下地区，而杉木和柳杉主要分布在700 m以上山地，油茶分布在拜殿村、泗塘村，茶主要分布在南岳林场和杉湾村交界处，沿公路两旁，结果见表3。

表3 南岳区植被群落分布面积统计Table 3 Statistics of vegetation distribution area of Nanyue district

4 结 论

植被分布图直观地展现了一个地区植被研究成果，通过3S技术对南岳地区进行植被分布图的研制，是植被资源信息化的重要成果。南岳地处低山丘陵地区，为了提高分类精度，对此制定了5条野外调查线路，每条线路尽可能多的覆盖不同植被类型，在野外调查中采用GPS定位，为内业制图提供了精度较高的数据资料。同时，对设置的74块样地进行详细的调查。在3S技术的支持下，绘制了植被分布图，并建立了与植被分布图相对应的动态属性数据库，更为形象地、直观地展现了南岳区植被类型和空间分布情况，便于对数据库进行分析、统计和提取。当数据发生变化时，便于及时地对植植被类型及其相关信息进行资料更新。南岳植被类型的划定以及植被分布图的研制为南岳地区森林资源的经营和管理、生态环境的保护和改善提供了重要依据，为人们对植被资源清查、利用和保护提供了依据。

[1] 宋永昌.植物生态学[M].上海：华东师范大学出版社，2001.

[2] 侯学煜.中国的植被[M].北京:人民教育出版,1960.

[3] 吴征镒.中国植被[M].北京:科学出版社, 1980.

[4] 夏江林,旷建军,彭珍宝,等.南岳自然保护区藤本植物多样性[J].长江流域资源与环境,2011,20(11):1341-1347.

[5] 田新智.植被类型图的绘制-以西藏植被图为例[J].植物学通报,1997,14（增刊）:77-78.

[6] 周 翔,林 辉,马丰丰,等. IRS-P6影像最佳波段组合选择与制图精度评价[J].中南林业科技大学学报,2008,28(1):117-121.

[7] 祁承经.湖南植被[M].长沙：湖南科学技术出版社,1990.

[8] 朱志正,唐代生,袁正科,等.基于MapGis的洞庭湖区植被分布图的编制[J].中南林学院学报,2006,26(2):120-123.

Drawing of vegetation distribution map of Nanyue based on 3S technology

TANG Dai-sheng1, YIN Jing1, PENG Zhen-bao2, KUANG Bo-gen2, YUAN Zheng-ke3, XIA Jiang-lin2
(1. School of Forestry, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Nanyue Arboretum,Hengyang 421900, Hunan, China; 3.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to grasp the vegetation distribution and changing characteristics of Nanyue area, the method of vegetation mapping with 3S technology was studied based on the detailed survey of the status of vegetation type. The investigation in the fi eld and indoor interpretation has been done using SPOT5 remote sensing images, the corresponding attribute database has been established based on class investigation, vegetation distribution map of Nanyue has been drawn by ARCGIS9.3 software. The total area of Nanyue district is approximately 17 940.158 8 hm2, of the total area, forest area is about 14 411.236 0 hm2, natural forest area has reduced and the vegetation degraded, and Phyllostachys pubescens intrusion took living space from other vegetation. This district is heavily affected by human disturbance, the man-made forest took large proportion, the vegetation is now in the procedure of recovering. The fi ndings provide a basis for planning woodland protection and utilization and the protection of landscape and famous scenery.

vegetation mapping; vegetation classif i cation; 3S technology; Nanyue district

S771.8

A

1673-923X(2013)01-0015-05

2012-10-11

湖南省科技厅项目“南岳衡山植被特性和退化山地生态恢复技术研究”（编号：2011FG3061）；国家自然科学基金面上项目“基于GIS和RS技术的城市群紧凑度研究”（编号：51178168）；中南林业科技大学2010年引进人才项目（编号：104-0190）

唐代生（1963-），男，湖南衡南人，副教授，博士，主要从事GIS和森林资源经营管理的教学和研究工作

[本文编校：谢荣秀]