基于国产资源卫星遥感影像正判率及其影响因素分析

甘世书，贺 鹏，胡 觉，肖前辉，冯 强

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

基于国产资源卫星遥感影像正判率及其影响因素分析

甘世书，贺 鹏，胡 觉，肖前辉，冯 强

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

根据全国一体化监测试点工作布设样地的情况，在湖南省内抽取40个4 km×4 km的大样地，基于国产资源卫星影像进行遥感区划判读，并对其结果进行实地调查验证。结果表明，各地类综合正判率达到了77.85%，林地的正判率最高，达到了98.57%；各地类正判率与其面积成正相关，其它调查因子判读难度较大，国产资源卫星影像能够基本解决林地与非林地之间的界线问题；影响遥感正判率的主要原因是遥感影像特征不明显，占所有误判比重的80.53%，人为因素影响占18.25%。

资源卫星；遥感判读；实地验证；正判率

当前，遥感技术在森林资源调查中扮演着越来越重要的角色，它具有高度的空间概况能力，有助于对区域的完整了解，成为获取森林资源信息的重要技术手段；森林资源是一种再生资源，具有一定的周期性，卫星适宜的重访周期有利于对森林资源的动态监测和过程分析，以多光谱观测为主并辅以较高分辨率的全色数据，极大地提升了对林地地类的识别和分类[1]。2012年广东省基于SPOT5高分辨率卫星影像，在全省范围内开展了大样地区划调查，并对遥感影像正判率及其影响因素进行了详细的分析[2]。目前，由于国外高分辨率遥感影像比较昂贵，加之国产资源卫星影像分辨率已经达到了国外高分辨率影像水平，因此利用国产资源卫星影像开展森林资源动态监测是未来发展的一个趋势。本文依托湖南省大样地区划调查试点项目，系统地分析了基于国产资源卫星影像对地类的正判率及其影响因素，为规范国产资源卫星影像在森林资源调查与监测中应用提供科学依据。

1 数据来源

根据全国一体化监测试点工作中全国样地框架，湖南省按照20 km×20 km统一布设了525块4 km×4 km大样地，从中抽取了40个大样地进行遥感区划判读，并进行了实地调查验证。遥感影像主要以资源2号、资源3号卫星遥感影像为主，空间分辨率5 m，时间主要集中在2013年9—10月。

2 研究方法

2.1 遥感数据处理

遥感影像处理严格按照《遥感图像处理与判读规范(试行)》的要求进行[3]。波段融合采用4(R)3(G)2(B)，合成假彩色图像，灰度拉伸原则上采用线性拉伸的方法。

2.2 区划判读

在参考各林业档案信息和判读标志，对地类、优势树种、起源、郁闭度、龄组等5个主要因子进行判读。判读区划最小面积为666.67 m2。

2.3 实地验证

根据判读区划的结果，进行实地验证调查，对判读的小班界线及因子进行一一调查核实，最终形成实地验证矢量数据库[4]。

3 结果分析

3.1 遥感正判率分析

表1结果显示，各地类综合正判率为77.85%，其中林地、森林、乔木林地、非林地正判率较高，均到达了80%以上，分别为98.57%,91.95%,83.13%和82.88%。灌木林地、竹林地、疏林地、未成造、苗圃、迹地和宜林地正判率较低。这表明各地类判读精度与其面积成数成正相关，判读区划结果可以基本上区分清楚林地与非林地。但是各林地类型之间只有大面积成数的地类判读有较高的精度保证，其它小面积成数的地类判读几乎无精度保证。

表1 40个实地验证大样地地类正判率表地类面积/hm2正判率/%综合63000.077.85林地43100.198.57森林38900.991.95乔木林地30600.183.13灌木林地6800.663.80竹林地3700.367.00疏林地30.010.28未成造700.9苗圃10.028.31迹地200.011.10宜林地800.819.47非林地19800.982.88

表2可知，优势树种综合正判率仅为55.15 %。正判率相对较高的有松类、阔叶树种、毛竹，但正判率均低于70 %，其它优势树种正判率几乎无精度保证。优势树种正判率较低主要由于受遥感数据源空间分辨率和所参考的林业档案信息更新不及时的限制。

表2 40个实地验证大样地优势树种正判率表树种正判率/%综合55.15杉类54.03松类64.92柏木类48.77杨树21.63樟树47.59其它阔叶树66.42针叶混20.43针阔混3.11阔叶混0.01毛竹63.16油茶49.34果树类39.39

表3可知，判读区划结果中起源综合正判率达到了70%以上，龄组和郁闭度综合正判率较低，均低于65%。起源、龄组和郁闭度等调查因子正判率较低主要由于受遥感数据源空间分辨率和所参考的林业档案信息更新不及时的限制。

表3 40个实地验证大样地起源、龄组、郁闭度正判率表%项目起源龄组郁闭度综合天然人工综合幼中近成过综合疏中密正判率72.0471.6872.3763.5764.3361.1058.1137.6467.6041.63

3.2 遥感正判率影响因素分析

根据表4显示，40个大样地遥感判读区划结果中，影响遥感正判率的主要原因是遥感影像同物异谱、异物同谱现象，即遥感影像特征不明显，占所有误判比重的80.53%。人为因素的影响占18.25%，其中由于边界调绘误差导致误判的比重为5.86%；判读错误(遥感影像特征非常明显，本应该判读正确，但未判读正确)占12.39%，判读错误主要以非林地误判成林地为主，占58.98%。如果扣除人为因素的影响，40个大样地判读区划结果的综合地类正判率可以达到82.00%，提高将近4%。因此，提高遥感正判率最直接的方法就是提高遥感影像的空间分辨率或采用合适的遥感影像处理方法提高各地类之间的差异；同时规范判读区划流程、提高判读人员的技术水平和工作态度对于遥感判读精度的提高也有明显的作用。

表4 40个大样地实地验证遥感正判率影响因素表误判原因比例/%时效性0.93同物异谱、异物同谱80.53阴影0.29边界调绘误差5.86判读错误12.39

4 结论与建议

以资源2号、资源3号等卫星遥感影像为主的数据源，根据对40个大样地的判读区划结果进行实地验证的结果分析，可以得到以下几点结论：

1) 林地、森林、乔木林地正判率高，各地类正判率与其面积成正相关，而其它调查因子判读难度较大。对于大面积成数地类(林地、森林、乔木林地、非林地)正判率较高，判读区划结果正判率均达到了80%以上，能够基本解决林地与非林地之间的界线问题；其它小面积成数地类正判率较低，难以满足实际生产需要。

对于优势树种、起源、龄组、郁闭度等调查因子判读，由于受到数据源空间分辨率和林业档案信息准确度的限制，对于这些因子判读难度较大，综合正判率不高。

2) 遥感影像特征不明显是影响正判率的主要因素。根据判读区划结果实地验证分析，遥感影像特征不明显占所有误判比重的80 %以上。人为因素的影响占18.25 %，其中由于边界调绘误差导致误判的比重为5.86 %；判读错误(遥感影像特征非常明显，本应该判读正确，但未判读正确)占12.39 %。因此，遥感影像特征不明显是影响正判率的主要因素，提高遥感正判率最直接的方法就是提高遥感影像的空间分辨率或采用合适的遥感影像处理方法提高各地类之间的差异；同时规范判读区划流程、严格执行“背靠背”判读、提高判读人员的技术水平和工作态度对于遥感判读精度的提高也有明显的作用。

[1] 黎颖卿，黄宁辉. 浅谈遥感在我国森林资源监测中的应用现状[J]. 防护林科技，2006(4):61-64.

[2] 薛春泉，肖智慧，汪求来，等. 森林资源年度出数方法研究——基于大样地区划调查[M]. 北京：中国林业出版社，2013.

[3] 国家林业局森林资源管理司. 遥感图像处理与判读规范.试行 [S]，1999.

[4] 国家林业局调查规划设计院. 4 km×4 km大样地遥感判读与地类区划操作规范[S]，2014.

AnalysisofCorrectInterpretationRateandInfluenceFactorsBasedonDomesticResourceSatelliteImages

GAN Shishu,HE Peng,HU Jue,XIAO Qianhui,FENG Qiang

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014, Hunan, China)

In this paper, based on domestic resources satellite images，40 samples with area of 4 km×4 km for each in Hunan Province were interpreted, according to the samples setting of the national surveillance experimental units, and their interpretation results were verified in field. The results showed that 1) the comprehensive correct interpretation rate of land type was 77.85%; 2) the accuracy of remote sensing were positively related with area of the land type;3) interpretation for other inventory factors were difficult; 4) domestic resource satellite images can basically resolve the problem of boundary between forest and non-forest land; 5) the main reason influencing remote sensing correct interpretation rate was no obvious features of remote sensing images, accounting for 80.53% of all proportion of miscarriage of interpretation;the influence of human factors accounted for 18.25%.

resources satellite;remote sensing interpretation;field investigation and verification;correct interpretation rate

2015-06-12

甘世书(1963-)，男，湖南湘阴人，高级工程师，主要从事森林资源监测等工作。

TP 75

A

1003-6075(2015)04-0032-03

10.16166/j.cnki.cn43-1095.2015.04.009