一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，通過分析傳統(tǒng)立地質(zhì)量等級(jí)I、II、III和IV4個(gè)等級(jí)的劃分依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，選取土壤有機(jī)質(zhì)、土壤腐殖質(zhì)層、土層厚度、坡度、坡向、海拔高度作為立地主導(dǎo)因子，利用區(qū)域地面實(shí)測調(diào)查的相關(guān)地面資料，基于3S技術(shù)實(shí)現(xiàn)各專題信息的估測與反演，采用數(shù)量化理論，編制林地立地質(zhì)量得分表，驗(yàn)證精度為81％。本發(fā)明現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)，省時(shí)、省力，對于利用遙感時(shí)間上的優(yōu)勢反應(yīng)區(qū)域的林地立地質(zhì)量的變化具有重要的意義；另外，本發(fā)明各估測結(jié)果精度有了較好提高，為林地優(yōu)化經(jīng)營提供重要依據(jù)。
【專利說明】一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于森林資源經(jīng)營管理應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]林地立地質(zhì)量是一定區(qū)域范圍內(nèi)氣候、地質(zhì)、地貌、土壤以及各種生物條件相互聯(lián)系、相互作用的綜合體，是林木生長的環(huán)境條件。林地立地質(zhì)量好壞對于林木的生長有著較大的影響。研究林地立地質(zhì)量，能夠?yàn)榱帜镜倪m地適樹、營林規(guī)劃、林地選擇、適宜育林技術(shù)等措施的確定提供重要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對森林經(jīng)營的各種效益、木材生產(chǎn)成本和育林投資做出估計(jì)。因而林地立地質(zhì)量研究對提高育林質(zhì)量、發(fā)展持續(xù)高效林業(yè)、恢復(fù)和擴(kuò)大森林資源都有重要作用?？焖佟⒖茖W(xué)地掌握林地立地質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)狀況，是森林科學(xué)經(jīng)營的重要基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營的重要保障。
[0003]在國外，特別是林業(yè)發(fā)達(dá)的國家如挪威、瑞典、加拿大等國，較早開展了深入細(xì)致的林地立地質(zhì)量研究工作，其中許多研究成果已在林業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了積極的作用。傳統(tǒng)立地質(zhì)量等級(jí)劃分主要是依據(jù)土層厚度、植被覆蓋物、腐殖質(zhì)層、海拔和地形因子等因素，地面調(diào)查綜合判定為1、I1、III和IV4個(gè)等級(jí)。這種方法將環(huán)境因子、自然特征等因素綜合考慮，具有較好優(yōu)勢，但受地面實(shí)地調(diào)查等因素影響，工作量大，難以進(jìn)行全面調(diào)查。同時(shí)，盡管系統(tǒng)的土壤普查能提供有關(guān)土壤的大量信息，但現(xiàn)代土壤普查的使用生命周期也就是25年到30年。自上世紀(jì)50年代末，國內(nèi)眾多學(xué)者就開展了立地分類和立地質(zhì)量評價(jià)研究。當(dāng)前，林地立地質(zhì)量評價(jià)方法主要為直接評價(jià)法和間接評價(jià)法。直接評價(jià)法主要是依據(jù)現(xiàn)實(shí)林地上林分的蓄積量、平均高、優(yōu)勢高等林木生長指標(biāo)作為衡量林地立地質(zhì)量的評價(jià)依據(jù)，直接評價(jià)林地立地質(zhì)量。間接評價(jià)法則主要有(I)樹種代換評價(jià)，即當(dāng)被評價(jià)的樹種不在被評價(jià)的立地上，但該立地上有其他樹種存在的情況下，可根據(jù)這些現(xiàn)有樹種的測定，來評價(jià)所要評價(jià)樹種的立地質(zhì)量。當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)是樹種間立地指數(shù)比較與轉(zhuǎn)換評價(jià)研究；
(2)環(huán)境因子評價(jià)法，即通過建立環(huán)境因子與樹種的地位指數(shù)之間的回歸方程，確定林地立地質(zhì)量；(3)以林分的生活因子作為立地質(zhì)量的評價(jià)依據(jù)，如通過建立土壤含水量與地形因子(坡度、坡向、坡位、海拔等)、植被狀況等因子間的關(guān)系，確定林地立地質(zhì)量，但這種方法對于少林或無林地區(qū)相對較為適用。從傳統(tǒng)的評價(jià)方法可以看出，林地質(zhì)量評價(jià)是從林地上樹種生長質(zhì)量狀況直接反映著林地立地質(zhì)量，評價(jià)離不開樹種。
[0004]隨著我國林權(quán)制度的改革，老百姓對林地的重視和自主權(quán)的進(jìn)一步提升，但老百姓經(jīng)營水平差異性大，所可能導(dǎo)致林地質(zhì)量變好、或變差可能性難以把控。同時(shí)國有林場等單位林地經(jīng)營、開發(fā)利用技術(shù)從粗放型逐漸向集約型角度的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在的林地生產(chǎn)力較前期發(fā)生了較大的變化。因而如何進(jìn)行，對林業(yè)部門政策的制定至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，旨在擺脫林地樹種的影響評價(jià)林地立地質(zhì)量，利用遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)大區(qū)域大尺度林地立地質(zhì)量快速測定，為林業(yè)經(jīng)營、管理部門提供快速的林地立地質(zhì)量現(xiàn)實(shí)狀況和生產(chǎn)力的潛在狀況提供較為精確的、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的測定技術(shù)。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，包括以下步驟:
[0007]基于遙感技術(shù)以及地面測量技術(shù)收集并處理林地相關(guān)的資料數(shù)據(jù)；
[0008]選擇土壤有機(jī)質(zhì)、土壤腐殖質(zhì)層、土層厚度、坡度、坡向以及海拔高度作為立地主導(dǎo)因子，確定6個(gè)立地主導(dǎo)因子的分類標(biāo)準(zhǔn)；
[0009]根據(jù)收集處理到的所述資料數(shù)據(jù)提取6個(gè)立地主導(dǎo)因子的專題信息； [0010]以樣地傳統(tǒng)立地質(zhì)量1、I1、III和IV4個(gè)各等級(jí)值為因變量，以所述6個(gè)立地主導(dǎo)因子為自變量，通過數(shù)量化理論編制傳統(tǒng)立地質(zhì)量的得分表。
[0011]優(yōu)選地，所述資料數(shù)據(jù)具體包括:土壤樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)含量，二類調(diào)查固定樣地資料，I: 10000數(shù)字高程模型，I: 10000地形圖，區(qū)域ALOS遙感影像圖，區(qū)域的植被光能利用率，以及遙感影像同期的月降水分布圖和月均溫分布圖。
[0012]優(yōu)選地，所述土壤樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量采用重絡(luò)酸鉀氧化-外加熱法測定；
[0013]所述遙感影像圖采用1: 10000地形圖進(jìn)行校正，校正精度為0.0543個(gè)像元，并通過ENVI軟件提取研究區(qū)域土地利用類型圖。
[0014]優(yōu)選地，土壤有機(jī)質(zhì)立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:基于ALOS影像提取NDVI指數(shù)圖，利用土壤樣點(diǎn)的有機(jī)碳相關(guān)數(shù)據(jù)和氣象因子專題圖，根據(jù)卡薩生物圈模型測定區(qū)域的植被凈第一性生產(chǎn)力，利用植被凈第一性生產(chǎn)力NPP及相關(guān)氣象因子，反演出與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量有密切關(guān)系的土壤基礎(chǔ)呼吸空間分布圖，建立實(shí)測土壤有機(jī)碳含量與相應(yīng)區(qū)域的土壤基礎(chǔ)呼吸二者的關(guān)系模型；根據(jù)國家規(guī)定的相關(guān)換算標(biāo)準(zhǔn)，反演出以柵格為單位的有機(jī)質(zhì)含量，測算并反演出區(qū)域林區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量分布。
[0015]優(yōu)選地，土壤腐殖質(zhì)層立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:采用實(shí)測樣地調(diào)查數(shù)據(jù)通過GIS軟件的插值功能，對比多種插值結(jié)果的精度，選取泛克里格插值，完成腐殖質(zhì)層厚度的反演以及專題圖的制作。
[0016]優(yōu)選地，土層厚度立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:以實(shí)地調(diào)查測定的土壤土層厚度數(shù)據(jù)、遙感影像圖和1: 10000數(shù)字高程模擬地圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和地理信息系統(tǒng)的支持下，結(jié)合林地遙感影像的土地類型分類圖進(jìn)行模糊IS0DATA聚類分析，并結(jié)合多元逐步回歸建立土層厚度方程，對于空白值區(qū)域結(jié)合普通克里克插值法，完成地區(qū)土層厚度的反演及其專題圖的制作。
[0017]優(yōu)選地，坡度、坡向以及海拔高度立地主導(dǎo)因子的專題信息的提取包括以下步驟:利用研究區(qū)1: 10000數(shù)字高程模擬地圖，通過GIS軟件完成坡度、坡向以及海拔高度立地主導(dǎo)因子的專題信息提取并制作相應(yīng)專題圖。
[0018]優(yōu)選地，所述數(shù)量化理論用函數(shù)定義為:
【權(quán)利要求】
1.一種林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于包括以下步驟: 基于遙感技術(shù)以及地面測量技術(shù)收集并處理林地相關(guān)的資料數(shù)據(jù)； 選擇土壤有機(jī)質(zhì)、土壤腐殖質(zhì)層、土層厚度、坡度、坡向以及海拔高度作為立地主導(dǎo)因子，確定6個(gè)立地主導(dǎo)因子的分類標(biāo)準(zhǔn)； 根據(jù)收集處理到的所述資料數(shù)據(jù)提取6個(gè)立地主導(dǎo)因子的專題信息； 以樣地傳統(tǒng)立地質(zhì)量I、II、III和IV4個(gè)各等級(jí)值為因變量，以所述6個(gè)立地主導(dǎo)因子為自變量，通過數(shù)量化理論編制傳統(tǒng)立地質(zhì)量的得分表。
2.如權(quán)利要求1所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，所述資料數(shù)據(jù)具體包括:土壤樣點(diǎn)的有機(jī)質(zhì)含量，二類調(diào)查固定樣地資料，1: 10000數(shù)字高程模型，1: 10000地形圖，區(qū)域ALOS遙感影像圖，區(qū)域的植被光能利用率，以及遙感影像同期的月降水分布圖和月均溫分布圖。
3.如權(quán)利要求2所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，所述土壤樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量采用重絡(luò)酸鉀氧化-外加熱法測定； 所述遙感影像圖采用1: 10000地形圖進(jìn)行校正，校正精度為0.0543個(gè)像元，并通過ENVI軟件提取研究區(qū)域土地利用類型圖。
4.如權(quán)利要求3所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，土壤有機(jī)質(zhì)立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:基于ALOS影像提取NDVI指數(shù)圖，利用土壤樣點(diǎn)的有機(jī)碳相關(guān)數(shù)據(jù)和氣象因子專題圖，根據(jù)卡薩生物圈模型測定區(qū)域的植被凈第一性生產(chǎn)力，利用植被凈第一性生產(chǎn)力NPP及相關(guān)氣象因子，反演出與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量有密切關(guān)系的土壤基礎(chǔ)呼吸空間分布圖，建立實(shí)測土壤有機(jī)碳含量與相應(yīng)區(qū)域的土壤基礎(chǔ)呼吸二者的關(guān)系模型；根據(jù)國家規(guī)定的相關(guān)換算標(biāo)準(zhǔn)，反演出以柵格為單位的有機(jī)質(zhì)含量，測算并反演出區(qū)域林區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量分布。
5.如權(quán)利要求3所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，土壤腐殖質(zhì)層立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:采用實(shí)測樣地調(diào)查數(shù)據(jù)通過GIS軟件的插值功能，對比多種插值結(jié)果的精度，選取泛克里格插值，完成腐殖質(zhì)層厚度的反演以及專題圖的制作。
6.如權(quán)利要求3所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，土層厚度立地主導(dǎo)因子的專題信息提取包括以下步驟:以實(shí)地調(diào)查測定的土壤土層厚度數(shù)據(jù)、遙感影像圖和1: 10000數(shù)字高程模擬地圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)和地理信息系統(tǒng)的支持下，結(jié)合林地遙感影像的土地類型分類圖進(jìn)行模糊IS0DATA聚類分析，并結(jié)合多元逐步回歸建立土層厚度方程，對于空白值區(qū)域結(jié)合普通克里克插值法，完成地區(qū)土層厚度的反演及其專題圖的制作。
7.如權(quán)利要求3所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，坡度、坡向以及海拔高度立地主導(dǎo)因子的專題信息的提取包括以下步驟:利用研究區(qū)1: 10000數(shù)字高程模擬地圖，通過GIS軟件完成坡度、坡向以及海拔高度立地主導(dǎo)因子的專題信息提取并制作相應(yīng)專題圖。
8.如權(quán)利要I所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，所述數(shù)量化理論用函數(shù)定義為:
9.如權(quán)利要求8所述的林地立地質(zhì)量遙感量化估測的方法，其特征在于，所述以樣地傳統(tǒng)立地質(zhì)量1、I1、In和IV4個(gè)各等級(jí)值為因變量，以所述6個(gè)立地主導(dǎo)因子為自變量，通過數(shù)量化理論編制傳統(tǒng)立地質(zhì)量得分表包括以下步驟: 分析傳統(tǒng)立地質(zhì)量等級(jí)1、I1、III和IV4個(gè)等級(jí)的劃分依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)； 以各樣地傳統(tǒng)立地質(zhì)量1、I1、III和IV4個(gè)各等級(jí)值為因變量，以腐殖質(zhì)層厚度、土層厚度、坡向、海拔高度、土壤有機(jī)質(zhì)和坡度6個(gè)立地主導(dǎo)因子為自變量，利用式(I)進(jìn)行建模，對所選的6個(gè)立地主導(dǎo)因子進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果對偏相關(guān)系數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn)，把差異不顯著和偏相關(guān)系數(shù)較小的項(xiàng)目刪除，然后再對剩下的項(xiàng)目繼續(xù)核對運(yùn)算，得到6個(gè)預(yù)測方程； 將預(yù)測方程用數(shù)字表示，編制出數(shù)量化立地質(zhì)量得分表，根據(jù)得分情況實(shí)現(xiàn)林地立地質(zhì)量的綜合判定。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104020274SQ201410244766
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】劉健, 余坤勇 申請人:劉健, 余坤勇