一种林地立地质量遥感量化估测的方法
【专利摘要】本发明提供了一种林地立地质量遥感量化估测的方法，通过分析传统立地质量等级I、II、III和IV4个等级的划分依据和标准，选取土壤有机质、土壤腐殖质层、土层厚度、坡度、坡向、海拔高度作为立地主导因子，利用区域地面实测调查的相关地面资料，基于3S技术实现各专题信息的估测与反演，采用数量化理论，编制林地立地质量得分表，验证精度为81％。本发明现实性强，省时、省力，对于利用遥感时间上的优势反应区域的林地立地质量的变化具有重要的意义；另外，本发明各估测结果精度有了较好提高，为林地优化经营提供重要依据。
【专利说明】一种林地立地质量遥感量化估测的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于森林资源经营管理应用【技术领域】，尤其涉及一种林地立地质量遥感量化估测的方法。
【背景技术】
[0002]林地立地质量是一定区域范围内气候、地质、地貌、土壤以及各种生物条件相互联系、相互作用的综合体，是林木生长的环境条件。林地立地质量好坏对于林木的生长有着较大的影响。研究林地立地质量，能够为林木的适地适树、营林规划、林地选择、适宜育林技术等措施的确定提供重要依据，实现对森林经营的各种效益、木材生产成本和育林投资做出估计。因而林地立地质量研究对提高育林质量、发展持续高效林业、恢复和扩大森林资源都有重要作用。快速、科学地掌握林地立地质量的现实状况，是森林科学经营的重要基础，是实现森林可持续经营的重要保障。
[0003]在国外，特别是林业发达的国家如挪威、瑞典、加拿大等国，较早开展了深入细致的林地立地质量研究工作，其中许多研究成果已在林业生产中发挥了积极的作用。传统立地质量等级划分主要是依据土层厚度、植被覆盖物、腐殖质层、海拔和地形因子等因素，地面调查综合判定为1、I1、III和IV4个等级。这种方法将环境因子、自然特征等因素综合考虑，具有较好优势，但受地面实地调查等因素影响，工作量大，难以进行全面调查。同时，尽管系统的土壤普查能提供有关土壤的大量信息，但现代土壤普查的使用生命周期也就是25年到30年。自上世纪50年代末，国内众多学者就开展了立地分类和立地质量评价研究。当前，林地立地质量评价方法主要为直接评价法和间接评价法。直接评价法主要是依据现实林地上林分的蓄积量、平均高、优势高等林木生长指标作为衡量林地立地质量的评价依据，直接评价林地立地质量。间接评价法则主要有(I)树种代换评价，即当被评价的树种不在被评价的立地上，但该立地上有其他树种存在的情况下，可根据这些现有树种的测定，来评价所要评价树种的立地质量。当中的关键技术是树种间立地指数比较与转换评价研究；
(2)环境因子评价法，即通过建立环境因子与树种的地位指数之间的回归方程，确定林地立地质量；(3)以林分的生活因子作为立地质量的评价依据，如通过建立土壤含水量与地形因子(坡度、坡向、坡位、海拔等)、植被状况等因子间的关系，确定林地立地质量，但这种方法对于少林或无林地区相对较为适用。从传统的评价方法可以看出，林地质量评价是从林地上树种生长质量状况直接反映着林地立地质量，评价离不开树种。
[0004]随着我国林权制度的改革，老百姓对林地的重视和自主权的进一步提升，但老百姓经营水平差异性大，所可能导致林地质量变好、或变差可能性难以把控。同时国有林场等单位林地经营、开发利用技术从粗放型逐渐向集约型角度的转变，现在的林地生产力较前期发生了较大的变化。因而如何进行，对林业部门政策的制定至关重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种林地立地质量遥感量化估测的方法，旨在摆脱林地树种的影响评价林地立地质量，利用遥感技术实现大区域大尺度林地立地质量快速测定，为林业经营、管理部门提供快速的林地立地质量现实状况和生产力的潜在状况提供较为精确的、统一标准的测定技术。
[0006]本发明是这样实现的，一种林地立地质量遥感量化估测的方法，包括以下步骤:
[0007]基于遥感技术以及地面测量技术收集并处理林地相关的资料数据；
[0008]选择土壤有机质、土壤腐殖质层、土层厚度、坡度、坡向以及海拔高度作为立地主导因子，确定6个立地主导因子的分类标准；
[0009]根据收集处理到的所述资料数据提取6个立地主导因子的专题信息； [0010]以样地传统立地质量1、I1、III和IV4个各等级值为因变量，以所述6个立地主导因子为自变量，通过数量化理论编制传统立地质量的得分表。
[0011]优选地，所述资料数据具体包括:土壤样点的有机质含量，二类调查固定样地资料，I: 10000数字高程模型，I: 10000地形图，区域ALOS遥感影像图，区域的植被光能利用率，以及遥感影像同期的月降水分布图和月均温分布图。
[0012]优选地，所述土壤样点有机质含量采用重络酸钾氧化-外加热法测定；
[0013]所述遥感影像图采用1: 10000地形图进行校正，校正精度为0.0543个像元，并通过ENVI软件提取研究区域土地利用类型图。
[0014]优选地，土壤有机质立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:基于ALOS影像提取NDVI指数图，利用土壤样点的有机碳相关数据和气象因子专题图，根据卡萨生物圈模型测定区域的植被净第一性生产力，利用植被净第一性生产力NPP及相关气象因子，反演出与土壤有机碳储量有密切关系的土壤基础呼吸空间分布图，建立实测土壤有机碳含量与相应区域的土壤基础呼吸二者的关系模型；根据国家规定的相关换算标准，反演出以栅格为单位的有机质含量，测算并反演出区域林区的土壤有机质含量分布。
[0015]优选地，土壤腐殖质层立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:采用实测样地调查数据通过GIS软件的插值功能，对比多种插值结果的精度，选取泛克里格插值，完成腐殖质层厚度的反演以及专题图的制作。
[0016]优选地，土层厚度立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:以实地调查测定的土壤土层厚度数据、遥感影像图和1: 10000数字高程模拟地图为基础数据，在地质统计学和地理信息系统的支持下，结合林地遥感影像的土地类型分类图进行模糊IS0DATA聚类分析，并结合多元逐步回归建立土层厚度方程，对于空白值区域结合普通克里克插值法，完成地区土层厚度的反演及其专题图的制作。
[0017]优选地，坡度、坡向以及海拔高度立地主导因子的专题信息的提取包括以下步骤:利用研究区1: 10000数字高程模拟地图，通过GIS软件完成坡度、坡向以及海拔高度立地主导因子的专题信息提取并制作相应专题图。
[0018]优选地，所述数量化理论用函数定义为:
【权利要求】
1.一种林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于包括以下步骤: 基于遥感技术以及地面测量技术收集并处理林地相关的资料数据； 选择土壤有机质、土壤腐殖质层、土层厚度、坡度、坡向以及海拔高度作为立地主导因子，确定6个立地主导因子的分类标准； 根据收集处理到的所述资料数据提取6个立地主导因子的专题信息； 以样地传统立地质量I、II、III和IV4个各等级值为因变量，以所述6个立地主导因子为自变量，通过数量化理论编制传统立地质量的得分表。
2.如权利要求1所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，所述资料数据具体包括:土壤样点的有机质含量，二类调查固定样地资料，1: 10000数字高程模型，1: 10000地形图，区域ALOS遥感影像图，区域的植被光能利用率，以及遥感影像同期的月降水分布图和月均温分布图。
3.如权利要求2所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，所述土壤样点有机质含量采用重络酸钾氧化-外加热法测定； 所述遥感影像图采用1: 10000地形图进行校正，校正精度为0.0543个像元，并通过ENVI软件提取研究区域土地利用类型图。
4.如权利要求3所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，土壤有机质立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:基于ALOS影像提取NDVI指数图，利用土壤样点的有机碳相关数据和气象因子专题图，根据卡萨生物圈模型测定区域的植被净第一性生产力，利用植被净第一性生产力NPP及相关气象因子，反演出与土壤有机碳储量有密切关系的土壤基础呼吸空间分布图，建立实测土壤有机碳含量与相应区域的土壤基础呼吸二者的关系模型；根据国家规定的相关换算标准，反演出以栅格为单位的有机质含量，测算并反演出区域林区的土壤有机质含量分布。
5.如权利要求3所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，土壤腐殖质层立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:采用实测样地调查数据通过GIS软件的插值功能，对比多种插值结果的精度，选取泛克里格插值，完成腐殖质层厚度的反演以及专题图的制作。
6.如权利要求3所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，土层厚度立地主导因子的专题信息提取包括以下步骤:以实地调查测定的土壤土层厚度数据、遥感影像图和1: 10000数字高程模拟地图为基础数据，在地质统计学和地理信息系统的支持下，结合林地遥感影像的土地类型分类图进行模糊IS0DATA聚类分析，并结合多元逐步回归建立土层厚度方程，对于空白值区域结合普通克里克插值法，完成地区土层厚度的反演及其专题图的制作。
7.如权利要求3所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，坡度、坡向以及海拔高度立地主导因子的专题信息的提取包括以下步骤:利用研究区1: 10000数字高程模拟地图，通过GIS软件完成坡度、坡向以及海拔高度立地主导因子的专题信息提取并制作相应专题图。
8.如权利要I所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，所述数量化理论用函数定义为:
9.如权利要求8所述的林地立地质量遥感量化估测的方法，其特征在于，所述以样地传统立地质量1、I1、In和IV4个各等级值为因变量，以所述6个立地主导因子为自变量，通过数量化理论编制传统立地质量得分表包括以下步骤: 分析传统立地质量等级1、I1、III和IV4个等级的划分依据和标准； 以各样地传统立地质量1、I1、III和IV4个各等级值为因变量，以腐殖质层厚度、土层厚度、坡向、海拔高度、土壤有机质和坡度6个立地主导因子为自变量，利用式(I)进行建模，对所选的6个立地主导因子进行运算，根据运算结果对偏相关系数进行t检验，把差异不显著和偏相关系数较小的项目删除，然后再对剩下的项目继续核对运算，得到6个预测方程； 将预测方程用数字表示，编制出数量化立地质量得分表，根据得分情况实现林地立地质量的综合判定。
【文档编号】G06F17/50GK104020274SQ201410244766
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】刘健, 余坤勇 申请人:刘健, 余坤勇