免费卫星遥感影像在林业调查设计中的运用

郑 兴

(云南省大理州森林资源管理总站，云南 大理 671000)

免费卫星遥感影像在林业调查设计中的运用

郑 兴

(云南省大理州森林资源管理总站，云南 大理 671000)

利用Google或Bing等网络地图免费资源与ArcGIS结合，获取高分辨率卫星遥感影像数据，经处理后应用到各类林业调查工作，是一种经济、实用、方便的技术方法。

免费；卫星遥感影像；林业调查；方法

1 概述

卫星遥感影像是卫星拍摄的真实的地理面貌，具有丰富的地面信息，直观地反映了地理位置、地形、水系、路网等各类信息，它在林业调查规划设计中的应用，可以提高外业调查区划精度，节约时间和成本。

云南省利用SPOT-5卫星遥感影像应用技术，进行森林资源调查规划设计起始于2003年，并于2006年在全省推开。以大理州为例，在2008年利用卫星遥感影像全面完成十二县市森林资源调查规划设计，小班区划矢量成果和县市接边都以卫星遥感影像作为基础。现大部分县市都还在使用着2006年的卫星影像栅格数据进行各项工作，该卫星影像图使用的优点是快速易用，缺点是影像数据缺乏时效性，分辨率不能满足三类调查区划需要。及时获得高分辨率卫星遥感影像服务于林业工作，成为亟待解决的问题。

卫星遥感数据价格不菲，基层林业办公经费有限，Google和Bing等免费资源为我们开放了一些高分辨率的影像数据，这些数据最新的为2012年的，相对于各县掌握的2006年的卫星影像栅格数据更能真实反映现实地貌，但截图下来的影像因为曲率及卫星偏角等原因，配准困难，使用起来极不方便。

利用ArcBruTile插件镶入ARCGIS软件中，通过网络平台获取这些最近时效的影像数据进行数据处理，之后利用该影像数据可用于GIS数据采集器中的底图、ArcMap中的要素矢量参照等工作。这个技术具有简单、易行、经济、实用特点，将该技术应用于日常的野外调查和设计规划中具有现实的意义。

本文旨在探索如何利用现有的网络免费资源，获取拟调查区域的卫星遥感影像，经栅格处理和配准校正等技术方法，及时应用于林业调查规划和其它林业各项工作。

2 技术方法

2.1 准备工作

在Windows操作系统中安装ArcGIS Desktop 10.0及以上版本，再安装ArcBruTile 0.3.3插件。ArcBruTile是基于ArcGIS Desktop 10.0及以上版本开发的在线瓦片图像插件，可以显示OpenStreetMap和Bing的卫星遥感影像地图，并能将显示的卫星影像图打印或导出。

2.2 获取遥感影像

2.2.1 数据获取

连接互联网后打开ArcMap, 在内容列表中对地图坐标系统进行定义，例：拟调查区范围属大理州区域内，大理州地处6度分带的17度带，将空间参考定义为Projected Coordinate Systems/Gauss Kruger/Beijing 1954/Beijing 1954 GK Zone 17N。

新建一个Shapefile面层文件，把拟调查区的四至范围做一个掩膜，同时把该图层文件投影坐标系定义和预定义保持一致，图层填充设为无颜色，轮廓设为红色，轮廓宽度设为1。把掩膜缩放至图层[1]，点击ArcBruTile插件工具条，选中Bing下拉菜单中的Aerial。经过数据缓冲片刻后就可以看到红色线条框定的拟调查区的卫星遥感影像地图(该卫星遥感影像图基于预定义的坐标系会自动靠合)。

2.2.2 导出地图

选取工具条中所需要的比例尺，拖动显示要导出的区域，选择文件导出地图，因ArcMap-ArcInfo的所见即所得的局限性，导出的图出现两种情况，一是屏上显示的区域已履盖整个拟调查区，这样导出一幅图即可；二是屏上显示的区域只是拟调查区的一部分，那就必须分幅导出。

2.2.3 拼接地图[2]

因为是在同一投影坐标下分幅导出图，每一幅图都有坐标文件。所以把所有导出的图幅添加至ArcMap中，可以看到是整个项目区域卫星影像。如果单个配准校正其中的一个分幅，其它分幅就不能有效接边。我们可以用镶嵌工具(Data Management) 将多个导出的图镶嵌到其中的一幅导出图中，形成无缝拼接的整幅拟调查区的卫星遥感影像地图[3]。

2.3 配准校正遥感影像

因为参数的不同，在同一坐标系中将获取的拟调查区卫星遥感影像地图与2006年二类调查使用的SPOT-5卫星遥感影像地图叠加后发现，前者相对SPOT-5卫星遥感影像地图整体有所偏移，这就需要再次配准校正。校正方法是利用采集的公共点与获取的拟调查区卫星遥感影像地图显示的地物点对应赋值。

2.3.1 采集公共点

采集拟调查区四至边缘三个以上明显地物点(如小路的交叉点或拐点)的坐标值备用。

2.3.2 建立 参照公共点

新建一个Shapefile点层文件，命名为：公共点.shp。打开编辑器进行矢量编辑，将准备工作中采集的公共点坐标值逐一按绝对X,Y输入，完成后保存编辑。

2.3.3 配准校正[4]

将导出的拟调查区卫星遥感影像地图和点层文件公共点.shp添加至内容列表，叠加后可以看到现实的公共点与影像地图有所偏移，其特点是公共点与影像目标点相邻。处理方式是：点击地理配准工具条中的增加控制点，输入公共点正确的X,Y坐标值，其余几个控制点按此方法进行，完成后如看到公共点完全重合，就点击地理配准工具条中下拉菜单中的更新地理配准，做完这些步骤，就得到了可使用的卫星遥感影像。

3 遥感影像成果使用实例

3.1 实例1∶森林抚育作业设计

在大理州森林资源管理总站完成的《弥渡县2013年森林抚育作业设计》中，项目区主要布局在牛街乡，调用2006年的卫星影像图时发现项目区大部被云团所覆盖，项目区由于地质和历史变迁，地形地貌变化较大，如果使用1958年测绘的1∶50000地形图，区划具有较大难度，最后确定利用上述技术获取项目区卫星遥感影像，项目组分别在项目区采集了2条公路和7个小路交叉点，利用这些数据对获取的卫星遥感影像进行配准。为了检验卫星遥感影像图的可用性，项目组对林区所有的主要公路进行了采集，将采集数据与卫星遥感影像图叠加，发现卫星遥感影像图中相应的地物没有偏移现象。效果对照如图1和图2。

图1 2006年的卫星遥感影像图

图2 新获取的卫星遥感影像图

由两图对比分析，显而易见，新获取的卫星遥感影像图比2006年的卫星遥感影像图分辨率高，无云层覆盖，配准后更易于判读和小班区划。

《弥渡县2013年森林抚育 作业设计》设计面积666.67 hm2，在初步踏察的基础上,确定了拟抚育的区域，然后利用配准后的卫星遥感影像图判读拟抚育区域，对地类、道路、林分疏密等信息进行初步区划，共区划出56个小班，并扣出小班里林中空地、林分稀疏等不适于抚育条件的零星地块。同时根据卫星遥感影像图中的区划小班影像状况确定样地布点。完成以上工作后，将卫星遥感影像图和初步区划的小班矢量面层、样地坐标点点层文件导入GIS数据采集器对项目区进行详细调查，调查中根据实地情况修正小班边界，修正后的小班边界可解决因不是实时影像所出现的地类变化问题。

这样区划的优点在于利用高分辨率的卫星遥感影像图可以较准确地将林中空地、林分稀疏的地块单独扣出来，林区原有道路的分布也为对抚育区的可及度调查提供较为详细的参考，根据这些信息可以合理地安排楞场和集材道。如果利用1∶50 000地形图作为底图来区划，就很难达到这样的精度和深度；GPS闭合导线测量或可以达到这样的精度，但所花费的调查时间较长。相比之下，利用获取的卫星遥感影像图进行初步区划，与实地调查相结合，可以达到事半功倍的效果。另外，森林抚育最费时的是样地调查，依据卫星遥感影像图中区划小班的影像信息，科学地进行样地布点，在调查时采用这些点的坐标确定调查线路，避免途中折返，从而节约了调查时间，提高了调查效率。

外业调查成果，由设计单位派出的外业检查组进行实地抽查，小班区划抽查方法采取抽取小班总数与面积的30%，检查方法是采用GPS闭合绕测形成shp图层，把抚育区划成果的shp图层与检查矢量图层合并后进行拓扑分析，检查小班四至综合重叠率达到99.37%，完全达到规程的精度要求。

3.2 实例2： 毁林开荒调查

巍山县林业局林政股接到举报有部分村民有毁林开荒行为，林政股工作人员及时介入调查，被举报人称该地是多年的丢荒地，并请多人证实。为公平、公正、公开地处理举报信访，林政股获取了2012年的卫星遥感影像地图，作为底图到现地进行勘察，结合二类森林资源调查矢量图层的叠加和走访村民了解情况，确定举报事件的真实性，确定了毁林开荒的面积和蓄积，对被举报人给予相应的处罚，责成恢复森林植被。

火灾面积调查、使用林地可行研究调查、乱砍滥伐林木迹地调查等，都可以利用该技术获取的卫星遥感影像图为底图，对实地进行勘察。

4 结果与分析

4.1 使用方便

随着林业基础设施的投入，办公条件有了较大改善，全州各县市和乡镇林业站都配有台式计算机和联入互联网的设备，同时，大理州大多县市都购买与安装了正版的GIS软件，配备了手执GPS。利用该技术方法，让不会使用地形图的调查人员经过简单培训就能无障碍使用。与地形图相比，遥感影像更具有直观和易用性。对于规划者、实施者，它是良好的交互媒介。

4.2 结果可靠

获取的卫星遥感影像图是基于预定义的空间参考，影像信息与实地信息趋于自动套合，多点校正配准方法具有理论依据和可操作性，经实际工作检验，结果可靠。

4.3 易学易推广

对于有计算机操作基础的人员，经短时培训后就能掌握该技术。就测绘资料而言，测绘地形图属国家保密资料，使用和保管都有着严格的规定，地形图多次使用后，区划草图或物理折损都会给林业调查带来较大的精度误差。 卫星遥感影像图可以随时输出为纸质底图，方便应用和提高调查精度。同时地形图识别和应用是一个专业经验积累的过程，而遥感影像能直观真实地反映现实地貌，更能被基层林业部门所接受和推广。

5 结论及前景

利用该技术成果，将拟调查区卫星遥感影像地图导入手执移动GIS数据采集器中作为调查底图，在GIS数据采集器中可以直观地显示执机人在地图中所在的位置，其丰富的地理信息在森林防火和各项林业调查规划中都能起到重要的参考作用。规划设计单位一般都是其它林业服务部门的技术支撑单位，各类调查任务安排是随需要安排的，诸如火灾面积调查、擅自改变林地用途案件调查、乱砍滥伐林木调查等，都可以利用该技术获取的卫星遥感影像图作为参考，经过与二类森林资源调查矢量图层和公益林相关图层叠加，分析地类、林种等信息，为调查提供技术支持。随着计算机等现代办公设备的普及，该技术方法省时、经济、易用，是一种值得推广的技术方法。

[1] 胡鹏, 黄杏元, 华一新. 地理信息系统教程[M]. 武汉:武汉大学出版社, 2002.

[2] 吴秀芹, 张洪岩, 李瑞改, 等. ArcGIS9地理信息系统应用与实践[M]. 北京:清华大学出版社, 2007.

[3] 邓术军, 魏斌. 影像地图编制中图幅的自动拼接与裁切：以《苏州市影像地图集》的编制为例[J]. 测绘科学, 2008, 33(4):37-40.

[4] 陈志伟, 郭志民, 陈永宝. 遥感影像图的配准、校正方法[J]. 福建水土保持, 2001, 13(1):54-57.

ExplorationofFreeSatelliteRemoteSensingImageonForestrySurveyandDesign

ZHENG Xing

(Forest Resources Management Station of Dali, Dali 671000, Yunnan,China)

Using Google, Bing and other free network resources combined with ArcGIS map to obtain high resolution satellite remote sensing image map, applied to various forestry investigation and design after post processing, provided us with a economic ,practical and convenient technology method.

free；satellite remote sensing image；forestry survey；methods

2014-03-03

2014-04-16

郑兴(1968-)， 男，工程师 ，云南大理人，从事林业调查规划设计工作。

TP 75; S 757

B

1003-6075(2014)02-0020-03