基于3S技術(shù)的森林火災(zāi)損失評估.pdf

1、森林火災(zāi)不僅燒毀林木，還破壞了森林環(huán)境，對森林中的其它資源也造成了巨大的破壞，嚴(yán)重威脅著森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。做好森林火災(zāi)的災(zāi)后評估，對森林火災(zāi)損失進(jìn)行科學(xué)的評估，準(zhǔn)確衡量森林火災(zāi)損失，是森林防火工作中一個十分重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前，人們主要是目視估計、現(xiàn)場勾繪、手工量算來調(diào)查受災(zāi)面積。由于受地形起伏、地面可視條件、現(xiàn)地目視判斷與轉(zhuǎn)繪難度、圖紙及變形、工作人員的主觀判斷誤差等的影響，傳統(tǒng)的方法調(diào)查的數(shù)據(jù)的精度不高，耗費大量的勞力、物力和時

2、間。近年來，隨著3S技術(shù)在林業(yè)中的發(fā)展，我省部分州、市、縣（區(qū)）政府在有條件的情況下，嘗試開發(fā)建立了融合3S技術(shù)的林火管理系統(tǒng)，并不斷進(jìn)行完善。利用3S技術(shù)來估算森林火災(zāi)損失，成為可能。
　　 本研究突破性的結(jié)合ArcGIS專業(yè)軟件將衛(wèi)星影像用于森林火災(zāi)損失評估領(lǐng)域，提高了評估的客觀性，降低了評估的幾何和屬性誤差。采用災(zāi)前和災(zāi)后的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)相比較的方法，在提取受災(zāi)地區(qū)各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行不同環(huán)境因子下的火場面積

3、估算，從而對火災(zāi)造成的損失進(jìn)行有效的評估，為防火工作部門提供可靠、科學(xué)的數(shù)據(jù)。
　　 首先，采用遙感圖像進(jìn)行災(zāi)后圖像識別。舍棄傳統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查，人工勾斑，目視解譯的現(xiàn)場調(diào)查方法，在對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行計算機自動勾斑的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他輔助數(shù)據(jù)獲取災(zāi)后地區(qū)的地貌特征。本研究以中巴資源衛(wèi)星（CBERS）多波段數(shù)據(jù)及紋理均勻性指標(biāo)、圖斑變異性指標(biāo)和地形因子作為模式識別指標(biāo)進(jìn)行災(zāi)后圖像識別。
　　 其次，采用TM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行林分類型識

4、別，制作災(zāi)前森林分布圖。獲取災(zāi)前最新TM數(shù)據(jù)后，首先，對TM數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正、消除地形影響、裁剪、合成等圖像預(yù)處理工作。其次，定義樣地土地/植被類型語義系統(tǒng)，通過外業(yè)調(diào)查采樣，得到不同植被類型和土地所分布的區(qū)域特點，如海拔、坡度、生境等數(shù)據(jù)，建立土地/植被類型的解譯標(biāo)志。最后利用ARCGIS專業(yè)軟件，結(jié)合專家知識，對圖像進(jìn)行解譯并制成森林分布圖。
　　 最后，利用災(zāi)后衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，對受災(zāi)程度和面積進(jìn)行評估。首先，獲取災(zāi)后最新衛(wèi)星

5、影像數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行輻射校正、幾何校正、圖像輻射增強處理、研究區(qū)域裁切等工作。其次，結(jié)合研究區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，對災(zāi)后地面進(jìn)行調(diào)查抽樣，獲取災(zāi)后受災(zāi)植被的信息，如經(jīng)緯度、死亡率、受害程度等。再次，基于災(zāi)后衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的光譜特征、紋理特征，結(jié)合抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，建立災(zāi)后預(yù)處理后遙感圖像的解譯標(biāo)志。最后，對圖像進(jìn)行紋理提取，根據(jù)專家系統(tǒng)，采用監(jiān)督分類的方法，解譯圖像，獲取不同受災(zāi)程度下的區(qū)域。按植被類型、海拔、坡度、坡向等不同的立地指

6、標(biāo)分受災(zāi)程度輕重對受災(zāi)面積進(jìn)行統(tǒng)計。研究表明，按海拔統(tǒng)計，2300～2550m段的森林植被受害面積最大，達(dá)到10364.79畝，其次為2050～2300m段，受害9143.57畝，1800～2000m段受害面積最小，為5921.91畝；按坡度統(tǒng)計，大于25度坡度的受害面積達(dá)到了16157.01畝，占到受害面積的63.5％；按坡向統(tǒng)計，陽坡的受害面積最大，達(dá)到8370.93畝，其次是半陽坡、半陰坡，面積分別是7492畝和5488.31畝，

7、陰坡的受害面積最小，為4079.04畝。
　　 本研究基于影響森林火災(zāi)蔓延和燃燒程度的環(huán)境梯度因子作為地形識別指標(biāo)，從多波段衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取的紋理特征因子作為光譜識別指標(biāo)，建立由遙感多波段數(shù)據(jù)、坡度、坡向等環(huán)境梯度指數(shù)和紋理指標(biāo)構(gòu)成的多元統(tǒng)計數(shù)據(jù)集，并對其進(jìn)行空域數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分類。結(jié)合地面調(diào)查的火災(zāi)受害樣地數(shù)據(jù)并基于紋理與均勻性指標(biāo)，采用監(jiān)督分類方法，對光譜分類數(shù)據(jù)進(jìn)行模式化歸并，最終區(qū)劃出不同受害程度的分布圖層。將受害圖層分別和