高精度保证下的森林城市主要评定指标评估——以浙江余杭为例

徐达翁卫松钟伟良谭莹徐军陈晟

（1.浙江省森林资源监测中心 浙江杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭区林水局 311100）

高精度保证下的森林城市主要评定指标评估
——以浙江余杭为例

徐达1翁卫松1钟伟良2谭莹1徐军1陈晟1

（1.浙江省森林资源监测中心 浙江杭州 310020；2.浙江省杭州市余杭区林水局 311100）

为了科学、准确获取浙江省森林城市主要评定指标值，本文利用研究区2008年的彩色航片，辅以更新至2009年的二类调查及造林、园林绿化数据作补充和修正，通过布设大量高密度样点并判读赋值，基于成数抽样原理和“3S”技术，根据浙江省森林城市主要评价标准体系，以浙江余杭为例进行评估，并计算主要评估结果的估计精度和估计区间。结果显示：2009年，余杭区建成区林木覆盖率为24.92%（未达标）；人均公共绿地面积16.91m2（达标），其中乔木树种面积比重达到56.04%（未达标）；建设区域内道路绿化率约为92.16%（达标），河道绿化率91.99%（达标）；建成区内97.40%（达标）以上的市民出门平均500m有休闲绿地。综上，采用以上评估方法获取的研究区浙江省森林城市主要评定指标结果，有很高的精度保证和较好可信度。

高精度；森林城市；彩色航片；成数抽样；“3S”技术

浙江省以“实施森林屏障、森林通道、森林城市、森林城镇、森林村庄、森林网格、森林产业、森林文化”八大重点工程为抓手，在全国率先开展了省级森林城市创建活动。各级政府按照浙江省“森林浙江”建设要求，越来越重视森林城市建设，以平原绿化为重点，从最早的荒山绿化，到高标准平原绿化，再到近年的森林生态体系建设，资金投入逐年增加，各项绿化工作均取得了显著成效。

但是，由于传统技术方法[1-4]开展森林资源调查效率低、数据精度差，各级政府还是面临绿化建设中家底不清的难题，不能客观地对照省级森林城市建设指标，从准确量化角度对创建森林城市达标情况进行自我评价。考核部门也缺少一种科学、可靠的森林城市主要评定指标的评估方法。本研究以浙江余杭为实例，尝试提出一种切实可行、高精度保证下的获取森林城市主要评定指标值的方法，供各级政府和考核部门借鉴参考。

1.研究区概况

研究区位于浙江省杭州市余杭区(119° 40′～120°23′E，30°09′～30°34′N)，总面积约1 220 km2。余杭地处北亚热带南缘季风气候区，冬夏长春秋短，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均气温15.3～l6.2 ℃，年平均雨量1 150～1 550 mm。境内多种地貌类型分布，加之亚热带季风性气候，为各种植物生长和动物孽生繁衍，提供了良好的自然环境。

2.研究基础资料

基础地理数据：1:10000分幅彩色正射航片(分辨率0.5m，2008年拍摄)、1:10000分幅DLG(数字线划图)、动态更新至2009年的“十一五”期间二类调查数据（二类调查矢量数据和属性数据）。

相关文本、图件及数表：《浙江省森林城市（城镇）主要评价标准》、《2009年余杭统计年鉴》、《杭州市余杭区综合交通规划》、《杭州市临平副城分区规划（2008～2020）》、《杭州市临平副城绿地系统规划》以及2008年、2009年的相关造林、园林绿化资料。

注：正值浙江省2009年开展全省森林资源清查工作，根据工作需要，从浙江省测绘局获取了杭州城区和余杭区的彩色航片，为研究的开展提供了基础资料。

3.评估方法

利用余杭区2008年拍摄的高分辨率彩色航片，辅以更新至2009年的余杭区二类调查及造林、园林绿化数据作补充和修正，通过布设大量高密度样点并判读赋值，基于成数抽样原理[5-8]和3S技术[9-13]，高精度保证下获取森林城市建设的必备指标和大部分主要评定指标。

3.1 确定建设区域和建成区范围

确定森林城市的建设区域和建成区范围是评估森林城市主要评定指标的前提。参考《杭州市临平副城分区规划（2008～2020）》中的相关图件，基于1:10000的彩色航片和数字地形图屏幕矢量化转绘，并加以修正，最终确定森林城市建设区域和建成区范围。

3.2 布设高密度样点

在建成区范围最小相切矩形中，(X0,Y0)为左上角坐标，（Xn, Yn）为右下角坐标。

式中，i=1、2、3、 、n，i为样点号，Δ为样点间距,本研究Δ取20m。

按以上公式规则编程生成样点坐标文件，利用GIS系统建立样点要素图层，并删除建成区以外的样点。

3.3 建立解译标志

解译标志是遥感影像解译准确性的保证。解译标志在这里主要指目视判读标志，其关键在于建立遥感影像与各地物的对应关系[14，16]。在解译过程中，综合考虑到高分辨率彩色航片图像的色调、纹理、结构、形状等辅助信息以及基础地理信息[15，17-20]，并参考2008年和2009年的造林、绿化建设资料，提高解译精度和可靠性。

研究过程中组织4位技术人员，设计了3条调查路线，到实地进行调查，涉及了建设区范围各个分幅，采集了207个野外样点，叠加至航片上，通过解译训练，建立起各判读因子的解译标志。

3.4 赋值标记判读因子

样点的解译判读因子共有3个字段：地类、建设部门、林业部门。其中地类因子分为9个属性值：乔木林(包括竹林)、灌木林、草地、水体、苗圃地、农地、未利用地、道路、建筑等其它用地 ；建设部分因子分为7个属性值：公园绿地、居住绿地、道路绿地、生产绿地、其他附属绿地、防护绿地、其他绿地;林业部门因子分为4个属性值：片林、林带、树带、四旁木。具体判读时，涉及建设部门分类，参考建设部门的相关资料。

研究中安排2位工作人员，对建成区各布设样点目视解译并赋值标记。为了提高样点赋值精度和速度，在先判读训练后，专门研发了类似格式刷批量赋值工具，大大提高工作效率。

3.5 地面检查验证

从总样点中随机抽取600个样点，约占总样点数的1.07%。以样点为正方形中心，对这些样点实地检查验证其400m2面积内判断因子属性值，把内业目视解译中错判误判的样点记入实际类别中。

3.6 勾绘干线绿化

为了评估森林城市建设区域干线绿化率，需获取干线的宜林长度和绿化长度。参考《杭州市余杭区综合交通规划》中相关图件，以彩色航片为底图，叠加DLG经分层提取后的交通要素层，在ArcGIS环境下，辅以更新至2009年的余杭区二类调查及造林、园林绿化数据，通过目视解译，屏幕矢量化区划出干线的可宜林段和已绿化段。

3.7 主要评定指标计算方法

根据浙江省森林城市主要评价标准，森林城市的建设区域需达到的评定指标主要有：

① 森林城市建成区林木覆盖率达到30%以上；人均公共绿地面积9m2以上，其中乔木树种面积比重达到70%以上。具体计算公式见公式3、公式4和公式5：

公式3中，JP1为建成区林木覆盖率；JA1为建成区乔木树种、竹类投影面积；JA2建成区灌木经济树种投影面积；Jn1为建成区乔木树种、竹类样点数；Jn2为建成区灌木经济树种样点数；Jn为建成区范围内总样点数。

公式4中，JS为建成区人均公共绿地面积；JA＇为建成区公共绿地总面积；R为建成区人口总数；Jn＇为建成区公共绿地样点数；Δ2为每样点实际面积。

公式5中，JP＇为公共绿地中乔木树种面积比重；JA＇为建成区公共绿地总面积；JA1＇为建成区公共绿地中乔木面积；Jn1＇为落入公共绿地中乔木样点数；Jn＇为建成区公共绿地样点数。

② 建设区域内的公路、铁路、河流、城区（镇区）骨干道路等绿化率达到90%以上。具体计算公式见公式 6：

公式6中，DP为干线绿化率；L1为干线两旁已绿化累积平均长度；L2为干线两旁可宜林累积平均长度。

③ 建成区内建有多处以各类公园、居住绿地、公共设施绿地为主的休闲绿地，90%以上的市民出门平均500m有休闲绿地。具体计算方法如下：

根据Δ×Δ（Δ为样点间距）布设样点判读结果，分别对建成区内各休闲绿地进行500+Δm的缓冲分析，并将结果进行合并处理后，得到建成区内可供市民使用的休闲绿地影响区域，再与建成区范围区域进行空间分析（裁切分析）后，得到落在建成区范围内，可供市民使用的休闲绿地影响面积记为S1,建成区土地总面积记为S。

那么该指标是否符合要求，具体评估方法见公式7和公式8：

4. 结果与分析

4.1 判读样点检查结果

实地检查验证的600个样点中：乔木和灌木样点共占146个；公共(公园)绿地样点占63个，其中乔木样点占38个。

乔木样点与灌木样点虽互有错判误判，但这2种地类与其它地类基本无错判误判现象。乔木样点正判率达92.4%,灌木样点正判率达91.8%,合并地类样点正判率达98.6%。公共(公园)绿地样点正判率达97.6%,其中乔木样点正判率达92.1%。

4.2 成数抽样估计

根据用像片判读地面修正成数抽样理论[5-6]，在可靠性为95%时，计算部分森林城市主要评定指标值（估计值），并评估计算精度，具体结果见表 1。

设判读结果中第i类样点数为Ni，k为类别数，则总样点数为

那么第i类经修正后所占面积估计值为：

第i类面积估计值标准误计算公式为：

第i类面积估计值误差限计算公式为：

第i类面积估计精度计算公式为：

公式9～12中：A为总面积；Spi＇为第i类成数估计值标准误；ni为判断为i类的检查样点数；pi＇为经地面检查修正后第i类成数；pik为实际属于第i类的其他各类成数；t为样本估计的可靠性指标；

表 1 森林城市主要评定指标计算结果Table 2 The caculation results of the major evaluation indices in forest cities

4.3 主要评定指标评估结果

①余杭建成区土地总面积约2235hm2,根据20×20布设样点，余杭建成区共计样点55930个，经判读，乔木样点数10804个，灌木样点数2732个，公共(公园)绿地样点数5816个,其中乔木占3325个。经地面检查修正后计算，余杭建成区林木覆盖率为24.92%,公共绿地覆盖率为12.30%,公共绿地总面积约为2749269m2,人均公共绿地面积约为16.91m2,其中乔木面积比重为56.04%。

该量化指标中除了建成区林木覆盖率、公园绿地中乔木面积比重尚未达到评定要求,其他指标都已达到评定要求。

② 建设区域内的铁路、公路、河流、城区骨干道路等绿化率达到90%以上。

余杭建设区域内的各类铁路、国道、省道、县道和城区骨干道路的中心线总长度211.53km,路两旁累积可宜林平均长度207.13km,路两旁累积已绿化平均长度190.9km，道路绿化率约为92.16%。

建设区域内主要河流长度的中心线长度21.45km,河道两旁累积可宜林平均长度20.86km,河道两旁累积已绿化平均长度19.19km,绿化率91.99%。

该量化指标已达到评定要求。

③ 建成区内建有多处以各类公园、居住绿地、公共设施绿地为主的休闲绿地，90%以上的市民出门平均500m有休闲绿地。

根据20×20布设样点判读结果，余杭建成区内休闲绿地共计5816个，对5816个样点分别做500+20=520m的缓冲分析，并将结果进行合并处理后，得到建成区内可供市民使用的休闲绿地影响区域，再与建成区范围区域进行空间分析（裁切分析）后，得到落在建成区范围内，可供市民使用的休闲绿地影响面积2177hm2，而余杭建成区面积为2235 hm2。经计算影响面积占建成区面积97.40%。

该量化指标已达到评定要求。

5 结论与讨论

①本研究通过实例评估余杭森林城市主要建设指标，利用彩色航片，基于抽样技术和“3S”技术，形成一套科学、实用的森林城市主要建设指标评估方法，为森林城市评估结果的可信度和准确度提供保障：采用彩色航片，解决调查的制高点问题；采用成数抽样调查技术，解决减少工作量的问题；采用“3S”技术，解决数据处理和综合分析问题。

②根据以往基于抽样技术的森林资源调查经验，在研究区布设较少样点就能获得各绿化指标值，并有相对较高的精度。本次研究通过布设大量高密度样点，不仅消除判读人员内业判读过程中,由于误判错判样点导致对结果的影响，最终提高成果可靠性和准确度,部分森林城市主要评定指标估计精度达到97%以上。为了提高样点判读的工作效率，研制出格式刷式样点判读因子批量赋值工具，一定程度上缓解了由布设样点数变大引起的工作量增加。

③应用新的信息技术和高分辨率影像资料，辅以更新至2009年的二类调查及造林、园林绿化数据作补充和修正，进行高密度样点布设与判读，评估结果真实反映研究区森林城市建设现状：建成区林木覆盖率24.20%，未达到30%的评价标准；建成区公共绿地中乔木树种比重57.17%,未达70%以上的评价标准；其他主要评定指标都已达到评价标准。这为研究区平原绿化建设和森林城市创建提供科学、准确的指标数据，为指导各乡镇（街道）全面开展绿化工作提供依据。

综上，采用以上评估方法获取的研究区浙江省森林城市主要评定指标结果，有很高的精度保证和较好可信度。

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The High Accuracy Guaranteed Evaluation of the Major Indices of the Forest Cities--Taking Yuhang in Zhejiang as an Example

XU Da1,WEN Wei-Song1,ZHONG Wei-Liang2, TAN Ying1,XU Jun1, CHENG Sheng1
(1.Center for Forest Resource Monitoring of Zhejiang Province，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；2.Yuhang Forest Pest Management and Quarantine Station of Zhejiang Province, Hangzhou 311100, Zhejiang, China)

In this paper, we aim at scientifically and accurately acquiring the major evaluation index value of the forest cities in Zhejiang. According to the major evaluation criterion, we take Yuhang as an example to evaluate the major indices and calculate the estimation accuracy and estimation interval of them, by setting high density samples, which have been interpreted and valued, and using the percentage sampling method and 3S technology. Also this evaluation is based on aerial images of Yuhang in year 2008, supplemented by the data of afforestation, landscaping and the secondary forest resources inventory in year 2009.Therefore, the results of the evaluation have been showed in the following aspects. Firstly, the forest-cover rate in the construction area of Yuhang is 24.92%(non-reaching standard). Secondly, public green land per capita is 16.91m2(reaching standard), among them 56.04%(non-reaching standard) are arbor tree species. Thirdly, the road greening rate inthe construction area is 92.16%(reaching standard) And the river greening rate is 91.99%(reaching standard). Fourthly, 97.40%(reaching standard) citizens in the construction area have outdoor recreational green space in the average distance of 500 meters. To sum up, the major evaluation indices of the forest cities in Zhejiang acquired by the above evaluation method have high accuracy guarantee and reliability.

high accuracy；the forest cities；aerial images；the percentage sampling method；3S technology

S757.2；P237.9

：A

：1004-7743（2013）02-0025-05

2013-04-11