以青海共玉公路走廊为研究对象,对该公路中心线两侧3 km内缓冲带进行缓冲分析,把公路分布图与遥感进行叠加分析,得到区域植被现状图。
4.1.1.1 区域内卫星遥感数据收集与处理
(1) 数据收集
在研究区内通过对中、中高分辨率卫星遥感数据开展大气纠正、几何纠正、正射纠正等处理,为土地覆盖分类和植被恢复提供数据源。本研究收集的遥感数据包括(表4—1):
① 中分辨率卫星影像。中分辨率遥感卫星数据是以2010年HJ—1卫星CCD数据为主。
② 中高分辨率卫星影像。中高分辨率数据以SPOT—5 2.5 m全色和10 m多光谱数据为主。
表4—1 遥感数据列表
(2) 数据检查
在对遥感数据进行土地覆盖信息提取及其生态参量估算时要对影像的时相、云量、波段、噪声、变形、条带、像元大小等进行检查。选择调查年份6—9月的数据,用于土地覆盖的遥感数据可选用调查年份1、11、12月的数据,在受人为干扰影响比较小的不易发生变化的区域,时相可适当放宽;对用于估算生态参量的遥感数据要求选择6—9月的生长季遥感数据。单景影像平均云量小于10%,但受人为干扰影响比较小的不易发生变化的区域可适当放宽;同时受人为干扰影响比较大易发生态变化的区域要求尽量没有云覆盖。单景影像噪声面积小于10%。
(3) 遥感数据处理
1) 中分辨率卫星遥感数据处理
卫星遥感数据处理包括大气校正、正射校正和几何校正等,为规范中分辨率卫星遥感数据投影信息,将中分辨率卫星遥感数据的地理投影参考定义为:
① 大地基准。2000国家大地坐标系。
② 投影方式。全国采用Albers投影,中央经线110°,原点纬度10°,标准纬线北纬25°、北纬47°;区域采用高斯—克里格投影。
③ 高程基准。1985国家高程基准。
大气校正应以基于辐射传输模型的校正方法为主;正射校正使用理函数模型(rational function model)进行校正;在对影像进行大气校正与正射校正后,需对影像进行几何校正,校正模型采用多项式纠正法进行校正。
2) 中高分辨率遥感数据处理
中高分辨率遥感数据处理以SPOT5和ALOS数据为主。对这类数据(含全色波段和多光谱波段)的处理,首先进行大气校正与几何校正,之后进行正射影像、融合影像同时进行生产。大气纠正采用FLAASH模型校正;正射校正模型采用物理传感器模型,或有理函数模型进行校正。
4.1.1.2 遥感数据土地覆盖分类信息提取
(1) 遥感土地覆盖分类体系
采用土地覆盖分类体系一级为7类,二级为30类(表4—2)。
表4—2 土地覆盖一、二级分类系统
(续表)
注:C—覆盖度/郁闭度(%);F—针阔比率(%);H—植被高度(m);T—水一年覆盖时间(月);K—湿润指数。
(2) 遥感土地覆盖分类技术方法
采用决策树分析方法,通过采用人工与自动相结合的方式,对于影像光谱划分机理清楚的类型采用人工建树方法,对于类型的光谱变化比较大、规律不清楚的类型采用自动方法(最邻近方法)。
决策树建立采用两种方法:层次分类方法和区域类型的最邻近方法。决策树建立分为两个阶段进行:第一阶段为通用参数层次,第二阶段为特定参数层次。根据土地覆盖类型的特征与光谱规律,通用参数层次划分四个层次与五个分枝节点:水面与非水面、植被与非植被、线性与非线性、耕地与非耕地、落叶与非落叶。土地覆盖决策树建立基本框架如图4—1所示。
图4—1 土地覆盖决策树建立基本框架(www.xing528.com)
(3) 分类后处理方法
1) 接边处理
分区块土地覆盖提取后,每个区块需要进行空间接边工作,接边主要工作利用面向对象技术,根据边界变化的大小在不同的尺度下进行编辑,编辑好后叠加到土地覆盖结果图中。数据导出后进行数据融合处理,再对少数不吻合数据进行修改。
2) 制图综合
制图综合包括图斑碎片整理和边界平滑。
图斑碎片整理是指处理在图斑文件中一些面积非常小的图块,这些图块没有达到制图精度要求的最小面积。
边界平滑是指由于影像分类造成的锯齿形边界,通过去除多余的多边形节点,达到图斑更加自然。
(4) 土地覆盖验证
土地覆盖验证方法采用分层随机抽样方法,研究区土地覆盖的总体精度大于85%,单类别的最低精度大于75%。
4.1.1.3 区域植被现状图
图4—2 公路缓冲分析空间布局图
如图4—2所示,在一级生态系统中,青海共玉公路走廊所在区域主要以草地生态系统和湿地生态系统为主,所占比例分别为68.28%和20.48%;其次是裸土地和灌丛生态系统,所占比例为4.47%和4.9%;其余生态系统类型较低。如图4—3、表4—3所示为公路缓冲区一级生态系统空间分布图和统计表。
图4—3 公路缓冲区一级生态系统空间分布图
表4—3 公路缓冲区一级生态系统统计表
(续表)
如图4—4所示,在二级生态系统中,所在区域主要以草地、草原、沼泽和稀疏灌丛为主,所占比例分别为35.72%、20.91%、16.99%和11.65%;其次是裸地和稀疏草地,所占比例为4.9%和4.06%;其余生态系统类型较低。表4—4为公路缓冲区二级生态系统统计表。
图4—4 公路缓冲区二级生态系统空间分布图
表4—4 公路缓冲区二级生态系统统计表
如图4—5所示,在三级生态系统中,青海共玉公路走廊所在区域主要以草甸、草原、草本沼泽和稀疏草地为主,所占比例分别为35.72%、20.91%、16.99%和11.65%;其次是稀疏灌木林和裸土,所占比例为4.061%和3.495%;其余生态系统类型较低。表4—5为公路缓冲区三级生态系统统计表。
表4—5 公路缓冲区三级生态系统统计表
(续表)
图4—5 公路缓冲区三级生态系统空间分布图
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