基于遥感的川西天然林保护工程监测研究——以甘孜州道孚县甲斯孔林场为例

摘要

天然林保护工程是国家林业建设和生态环境建设的重大工程之一。川西地区是我国第二大天然林区的主体部分，水源涵养林在其中占有重要的地位。这里是长江游域生态安全的屏障和全国天然林保护工程的重点地区。川西地区天然林保护工程实施已有12年，工程建设成效如何，是否达到预期的战略目标，已成为天然林保护工程效益监测急需回答的问题，也是制定新的天然林保护政策及措施的依据。本研究以1989年TM、1999年TM和2007年SPOT5影像为主要数据，使用ENVI4.2软件进行图像预处理、图像解译、监督分类和植被指数提取，再利用ArcGIS9.2进行了矢量运算和统计分析，对四川省道孚县甲斯孔林场天然林保护工程前后林地结构变化、植被覆盖度变化、森林覆盖率、林分蓄积量和土壤侵蚀强度的变化进行了研究。主要得到以下结果：
　　 (1)利用遥感技术能实现对天然林保护工程的监测，将细分法和分区分类法相结合，能提高监督分类精度，再结合人工辅助分类，对影像解译困难的川西高山峡谷区，能达到森林监测分类精度的要求。
　　 (2)以ArcGIS软件为平台，制作数字高程模型DEM，通过DEM提取的海拔、坡度、坡向等地形因子，基本弄清了对研究区天然林资源的地形分异规律。
　　 (3)天然林结构变化研究表明：灌木林地增加缓慢，1989年到2007年增加了650.88hm2，主要是由于云、冷杉针叶林被砍伐后，原有的生境退化为灌木林地所造成，此外，在天然林保护工程实施后，部分农耕地和草地恢复形成灌木林地；针叶林地在天然林保护工程前1989年至1999年间急剧减少2835.72hm2，面积比例从22.70％下降到18.51％，下降幅度达到4.19％；在天然林保护工程实施后，针叶林地面积增加了335.70hm2，面积比例也从18.51％增加19.00％，增加了0.49％，但相对于减少的速率，增加速率较缓慢；采伐迹地从1989年的0.52％增加到1999年的3.26％。在天然林保护工程实施后，采伐迹地得到了有效的造林更新，到2007年已经基本消除。
　　 (4)天然林保护工程前，研究区森林覆盖率从1989年的71.39％减少至1999年的67.87％，下降3.52％，实施天然林保护工程后，到2007年已回升至72.02％。
　　 (5)研究区在天然林保护工程实施前，植被覆盖度大面积减小，其中植被覆盖度在40％～80％之间的地类面积减少了16.79％，而20％～40％的地类面积增加了15.07％；在工程实施以后，由于天然林资源得到有效的保护，采伐迹地得到更新，人为破坏减小等原因，植被覆盖度得到了逐渐的恢复。
　　 (6)通过抽样调查研究表明，2003--2007的4年间，甲斯孔林场的林分蓄积量增加了331115.4098m3，增幅达7.23％，说明天然林保护工程实施期间，林分蓄积量上升趋势明显。
　　 (7)通过提取研究区对土壤侵蚀影响较大的降雨量、植被覆盖度、坡度、沟谷密度、坡长、土地利用类型和土壤质地7个因子信息，并生成栅格图像，再按各因子的权重进行加权相加的方法，宏观分析了研究区的土壤侵蚀强度变化情况。结果表明：在实施天然林保护工程前，土壤侵蚀呈现恶化的趋势；在实施天然林保护工程后，土壤侵蚀状况得到改善。

目录

文摘

英文文摘

前言

1 文献综述

1.1 天然林保护工程的概况

1.1.1 天然林保护工程实施背景

1.1.2 国家天然林保护工程概况

1.1.3 川西地区天然林保护工程实施状况

1.1.4 天然林保护工程实施中存在的问题

1.2 遥感技术及其林业上的应用

1.2.1 遥感技术简介

1.2.2 遥感技术在林业上的应用发展历程

1.3 遥感技术在森林监测中的应用状况

1.3.1 森林植被格局监测

1.3.2 森林植被覆盖度监测

1.3.3 森林蓄积量估算

1.3.4 林区土壤侵蚀的监测

2 研究目的和意义

2.1 研究目的

2.2 研究意义

3 实验区概况及研究方法

3.1 实验区域概况

3.2 研究内容

3.3 研究材料

3.3.1 基础数据资料

3.3.2 软件系统

3.4 研究技术路线

4 研究数据处理

4.1 遥感影像预处理

4.1.1 几何校正

4.1.2 大气校正

4.1.3 增强处理

4.1.4 影像镶嵌

4.1.5 彩色合成

4.1.6 研究区裁剪

4.2 遥感影像分类

4.2.1 分类系统建立

4.2.2 分类方法确定

4.2.3 解译标志建立

4.2.4 训练区提取

4.2.5 分类

4.2.6 分类精度检验

4.2.7 人工辅助分类，提高分类精度

4.3 研究区DEM的建立

5 甲斯孔林场天然林动态变化监测结果

5.1 甲斯孔林场森林结构变化及空间分布特征

5.1.1 森林结构变化

5.1.2 各地类空间分布特征

5.1.3 各地类面积转移

5.2 森林覆盖率变化

5.3 林分蓄积变化

5.4 植被覆盖度变化

5.5 天然林保护工程实施后林区土壤侵蚀强度变化

5.5.1 土壤强度评价方法

5.5.2 土壤侵蚀强度评价指标体系

5.5.3 各因素、因子的提取

5.5.4 土壤侵蚀强度变化分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢