航片判读技术在森林资源二类调查中的应用探讨

陈新林（国家林业局华东林业调查规划设计院　浙江杭州　310019）



航片判读技术在森林资源二类调查中的应用探讨

陈新林
（国家林业局华东林业调查规划设计院浙江杭州310019）

摘要：综合分析了航片判读技术在森林资源规划设计调查（二类调查）工作的发展历程，明确了调查技术路线，提出了应用过程种存在的硬件配置、调查员素质、时相等限制条件，并对航片判读技术的预区划工作和应用领域进行了讨论，为加速推进林业信息化、自动化和现代化建设服务。

关键词：航片判读；二类调查；应用；展望

森林资源规划设计调查（简称二类调查），是以县级行政区域或国有林场（圃）、自然保护区、森林公园等森林经营管理单位为调查总体，为满足编制森林经营方案、总体设计、林业区划与规划设计需要，客观反映森林经营管理状况而进行的森林资源本底调查。其主要任务是查清森林、林地和林木资源的种类、数量、质量与分布状况，查清林地地类、林地保护利用以及林地管理属性等现状情况。其主要作用是为建立森林资源管理信息系统，更新林地“一张图”的数据库提供基础数据和统一平台，综合分析与评价森林资源与生态状况及经营管理成效，提出森林资源培育、保护与利用意见，为森林生态安全与生态文明建设保驾护航。

1　应用航片开展二类调查的发展历程

航片判读技术属于航天遥感技术在林业领域中的典型应用实例，其本质是在调查人员大致掌握现地森林资源特点和分布状况的基础上，依据高清航片图像，建立判读标志，并结合以往林业经营资料，对小班的地类、树种、郁闭度等调查因子做出比较准确的估测。

我国于1954年开始从苏联引进航空像片调查法，利用1:25000和1:10000的航空摄影编制像片平面图，结合地形图开展森林资源调查。70年代后，国内开始逐步应用计算机技术和航片判读技术，结合双重分层抽样，设置了固定样地，建立了森林资源连续清查体系。但受限于计算机硬件成本和航片图像分辨率等原因，无法普及推广应用，直到1996年，各地二类调查技术规程中仍未对航天遥感和地理信息系统等新技术应用提出要求。进入21世纪后，随着计算机硬件系统的普遍升级，以及航空像片分辨率的提高，航片判读技术的推广应用条件逐渐成熟。2003年，浙江省二类调查技术规程对遥感信息的判读技术标准和使用范围有了明确规定，并鼓励与地理信息系统和卫星定位系统结合应用。2007年，浙江省在《森林资源规划设计调查规程》中对航片遥感判读技术进行了系统总结，并从2014年开始在全省广泛推广应用。

2　调查技术路线概述

结合浙江省2014年应用航片判读技术开展森林资源二类调查，其调查的技术路线可分为以下6个环节。

2.1资料收集与工作底图制作

收集包括遥感图像、数字地形图、行政界线、林地落界变更数据和公益林区划数据等资料。在ArcGIS软件支持下，将已收集的行政界线图、1:10000地形图、高清航片、最新卫片影像图、林地“一张图”、前期二类调查基本图和生态公益林区划界定图等，利用ArcGIS软件进行坐标配准，并进行图层叠加，完成判读调查工作底图制作。

2.2人员培训、样地布置和工作安排

根据不同林分类型选设布置标准样地，对不同类型的林分地类、林分测树因子，到实地进行对照，认真分析和掌握航片图像的影像特征及其规律。

调查人员通过短期培训及实习，掌握航片判读工作过程，统一技术要求。

2.3内业小班预区划

在工作底图上，依据当地近期的高清遥感图像和已有的林地资料数据库，对调查底图进行内业小班的预区划工作，完成小班空间信息属性的初步勾绘。要求界线合理，图面美观。同时，填写小班的地貌、坡位、地类、树种（组）、郁闭度、龄组等可以根据影像特征和现有资料做出判断的属性因子，并依据判读难度，按照明显、相对明显、不明显进行区别。现地调查时对判读不明显的小班进行重点调查，对判读明显的小班抽取一定数量进行现地验证。

2.4现地调查和抽样检查

实地验证预区划小班界线与现地边界的吻合情况，对不合理的区划小班界线进行补充和修改；同时，对已填写完毕的林分属性因子进行校对，并完成小班其余林分属性因子的调查与填写。另外，由各相关部门、单位组成检查组，按要求抽取一定比例和数量，对各调查工组的工作进行质量检查。

2.5空间属性数据的录入和检查

将属性因子录入ArcGIS小班属性数据库和Excel表，进行拓扑修正和逻辑检查，以工组为单位构建区划合理准确的属性数据库，最后统一汇总。

2.6形成统计表、成果图和成果报告

经过相互检查，材料符合要求后，进行内业统计与制图工作，主要包括各类统计表的编制、图件的制作和调查报告的编写等。

3　应用航片过程存在的主要问题

利用航片判读技术进行森林资源二类调查，比较传统调查方法，它规范了二类调查的作业平台和数据格式，提升了调查数据的规范性、安全性和可操作性，增加了内业工作量，减少了外业工作量，减轻了劳动强度，提高了工作效率。但是，航片判读技术在推广应用过程中遇到了一些问题，主要有以下几个方面。

3.1对硬件配置、时相、配准等有严格的要求

在具体工作中，航片判读技术要求计算机硬件配置良好，其中内存4—8G，CPUR5以上；航空影像资料时相好、拍摄时间要离调查时间越近越好，配准的精准要求越高越好，这样就要投入更大的资金，购买符合调查要求的硬件配置、高清航空影像资料，化更多的时间进行配准，以保证调查的高质量完成。

3.2对调查人员的技术水平要求较高

调查人员应具备有航天遥感技术、地理信息学和植物地理学等多学科的基础理论，才能熟练运用搭建好的ArcGIS工作平台，通过总结图像信息处理后地物的形状、大小、色调、阴影、纹理、质感及位置布局等图像特征，判断小班的部分属性因子，判断立地质量等级和树种的生长状况。通过高清航片，结合以往的林业经营资料准确预判各种林地类型的林分属性因子。

3.3对历史资料的依赖性较大

预区划环节对前期二类调查更新数据和以往林业经营活动资料有一定程度的依赖性，因此，航片判读应与卫星图像、现有前期二类调查更新数据、以往林业经营资料和现地调查紧密结合使用。

3.4预区划工作还不能获得完全的林分属性因子

浙江省现行二类调查操作细则规定，预区划工作只能对小班的地理空间信息属性进行勾绘，并不能作为林分属性因子的填写依据，林分属性因子的调查要完全依靠现地实测，这对昂贵的高清航空影像图是一种资源浪费，对3S技术的应用是一种阻碍。

4　讨论与展望

4.1全面完善预区划工作

针对一些没有直接通行的道路，实测成本较高的深山边远区域地块的预区划，可以通过航片判读，利用图像特征相近类型的小班进行对比，得到较为准确的林分属性因子。

对多数具备较高专业技能的调查人员，在预区划工作中，可以通过航片与实地反复对照，积累航片判读经验，分辨出大多数小班的地类、树种、郁闭度乃至树种组成、龄组、平均胸径、平均高、单位株数、单位蓄积量等林分属性因子。

4.2扩大航片判读技术的应用领域

目前，航片判读技术已经逐步应用于造林综合核查、病虫害和火灾监测等林业领域。整体而言，它在森林资源二类调查工作中处于实践推广阶段，仍有较大的技术提升空间。例如，航片判读技术可以与双重分层抽样方法相结合，减少实地验证小班的数量，进一步提高工作效率；也可以通过拟合“冠幅—胸径”回归方程，与编程软件相结合，实现胸径和蓄积的自动估测。

随着无人机遥感系统和林业信息管理系统的进一步发展，航片判读技术作为实现林业自动化和现代化的前沿调查技术，将在林业现代化建设中发挥巨大作用。

参考文献：

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收稿日期：2015-11-25

中图分类号：S757.2+7

文献标识码：B

文章编号：1004-7743（2016）01-0072-03