基于地理遥感技术分析山东黄河流域森林资源状况

王志燕

(太原市森林资源监测中心，山西 太原 030012)

目前，区域森林资源的定量研究和动态监测仍是相对孤立的，还没有从整体上利用广义3S技术对森林资源的数量、质量和结构进行综合分析。许多地区的森林资源管理仍停留在纸质图形的基础上，森林资源一旦发生变化，就不能及时地进行更新和管理。随着计算机技术的发展，以地理遥感信息技术为基础，将计算机技术、图形图像处理技术、通讯技术等与少量森林资源野外调查资料相结合，对区域的森林资源进行动态分析和监测，是今后森林资源经营和管理的重要研究内容之一。

1 研究区概况

山东黄河流域是黄河的下游地区，位于东经114°48'～119°19'，北纬 34°58'～ 38°09'.黄河在山东省境内全长约628 km，按照山东省第七次森林资源连续清查细则，该流域包括10个地级市中的30个县、市，具体包括济南、泰安、莱芜、东营市和淄博、德州、济宁、菏泽、聊城、滨州的部分县市区，2006年其总面积约385×104hm2.

该流域地处温带落叶阔叶林区，杨树纯林面积超过50%，其次为刺槐、泡桐等硬阔叶类纯林。针叶林中，侧柏和油松纯林占绝大多数。混交林的面积较小。流域属暖温带季风气候，干旱和风沙是制约林业生产的主要因子。山地和丘陵占流域总面积的35%，平原、洼地和滩地占65%.流域内的最高点泰山海拔约1 536 m，土壤类型主要有潮土、棕壤、褐土和盐碱土。

2 材料与方法

2.1 数据选取

选取2000年、2006年两期(研究时间相对集中于5月至9月)各10景的TM遥感数据。同时选用流域相近时期的森林资源分布图、土地利用矢量和栅格图，1∶1 000 000的土壤类型图、土壤侵蚀图和行政区划图及交通道路图、水系图等。

2.2 遥感影像预处理与信息提取

首先对两期遥感影像进行拼接，根据研究区地形图对影像进行几何校正，再进行图像增强、543波段组合，最后利用流域的边界线对影像进行裁剪。采用监督分类法将遥感影像分为林地和非林地，再将林地分为有林地、疏林地、灌木林地、其它林地和宜林荒山荒地，最后利用专家分类器结合流域2000年、2006年土地利用矢量图和森林资源分布图将有林地分为针叶林、阔叶林、混交林和经济林。最后，通过人工解译，形成森林资源分类专题图。

2.3 实地验证

外业抽样调查的地类点包括有林地、灌木林地、草地、疏林地、农田、村庄、水域、未利用地等。角规样点选取有代表性的森林地段，GPS测定经纬度、坐标和高程，详细记录相关调查因子，计算每个样地的森林蓄积量。在室内将GPS测量点按照其坐标利用ArcGIS软件导入形成外业点层，选用与底图相关的投影后，即可将外业点与影像图叠加。

3 结果与分析

3.1 森林资源空间分布

根据山东黄河流域森林资源、森林植被的特点和流域地形、地貌特征，利用监督分类法将流域的森林资源进行分类。

利用ArcGIS软件的统计功能对2000年、2006年的森林资源分布图进行统计后发现，山东黄河流域的森林覆盖率在 2000年、2006年分别为21.40%，25.60%，流域的森林覆盖率呈现缓慢增长的态势。森林主要分布于鲁中南山地及丘陵地区，尤其是泰安、莱芜、济南的森林资源空间分布较多，其它地区都是零星分布。

3.2 森林资源地带性分析

山东黄河流域的地带性阔叶林是落叶阔叶林，主要建群种是壳斗科、桦木科、杨柳科、榆科等的树种。山地和丘陵地区以麻栎、栓皮栎为主，平原地区主要是杨、柳、泡桐等。

原生落叶阔叶林已不存在，目前都是次生天然林和人工林。次生天然林多为杂木林，面积很小，多分布于鲁中南山地、丘陵的山谷。阔叶林中杨树、刺槐的面积最大，占阔叶林总面积60%以上。

麻栎林在栎林中所占面积最大，主要分布于鲁中南山地及丘陵地区。针叶林主要分布于鲁中南的丘陵区，是天然和半天然的次生林。地带性针叶林属温性常绿针叶林，主要建群种是油松和侧柏等，其集中分布于鲁中南山地及丘陵地区，在黄河三角洲有部分分布。其它还有黑松、日本落叶松、日本花柏、火炬松、湿地松和马尾松、杉木、水杉等。

混交林主要分布于鲁中南山地及丘陵地区，大多为人工栽植的次生混交林，天然混交林较少。由于竹林的种类和面积都很少，故在林种分类中没有考虑。山东省是经济林强省，经济林分布范围非常广泛。其中，以鲁中南地区分布较为集中。

3.3 林分调查样地分析

2007年8月，采用典型、随机抽样方法共调查了山东黄河流域378个外业调查样点，其中森林资源的样点270个，非林地样点108个。

山东黄河流域林分样地的树种组成比较单一。其中，杨树占树种的比例高达58.52%;其次是侧柏，占17.41%;天然林和混交林的比例非常小。在林木平均胸径方面，小径阶木占32.53%，中径阶木占62.65%，大径阶木占4.82%.平均树高小于12 m的树木占68.67%;超过18 m的大树只占5.42%.显然，流域的森林资源以中幼龄林居多。

3.4 森林资源垂直分布

山东黄河流域中的一些南方树种主要分布于鲁中南，向北逐渐减少，如鲁西南平原常见的苦楝、梧桐在鲁北地区很难见到。变化最明显的是赤松和油松，前者分布于水分条件较好的胶东半岛，后者则存在于水分条件较差的鲁中以南流域的大部分区域。

在垂直分布上，海拔对树木的分布也有明显的影响，刺槐多见于500 m以下，侧柏适生于700 m以下，日本落叶松在海拔600 m以下就生长不良。灌木类在低海拔处以柽柳、荆条、酸枣等占优势，而海拔高处则以紫穗槐、胡枝子、绒菊等最为常见。

3.5 森林蓄积量空间分布

随着3 S技术的发展，在大区域森林蓄积量的遥感估测方面应用较多。森林蓄积量是一切生长因子对林木综合作用的结果，当以TM为信息源时，众多学者对森林蓄积量作了大量的研究。

根据蓄积量与遥感影像各波段值，建立了蓄积量遥感定量估测模型。通过ArcGIS软件实现山东黄河流域森林蓄积量的空间分布图，得出:2000年的林分蓄积量集中分布于泰安、济南和莱芜及菏泽的部分山区，到2006年发生了变化。其中，泰安、济南和莱芜的林分蓄积量下降比例较大，这主要是由于这3个地区的宜林荒山荒地比例较大，水土流失严重，从而造成林分蓄积量的剧烈下降。其它地市林分蓄积量的增加幅度较大，2006年的林分蓄积量分布范围更广。

3.6 蓄积量水平分布

利用ArcGIS中的栅格统计、分析功能对山东黄河流域2000年、2006年的林分蓄积量分别进行统计。整个流域的林分蓄积量由2000年的12 774 249.2 m3增加到2006年的13255546.0 m3，增加了3.77%.2000年的蓄积量水平分布中，蓄积等级为60 m3/hm2＜M ≤ 90 m3/hm2，90 m3/hm2＜M≤120 m3/hm2的蓄积量占82.60%(M为蓄积量)，蓄积量分布比较集中。这主要是由于国家采取退耕还林、还草政策，大量的农田、未利用地、宜林荒山荒地等转化为有林地，并且所栽植的树种大部分为速生杨树，6 a间，其蓄积量很快达到0 m3/hm2～60 m3/hm2的等级。总之，2006年的森林蓄积量的水平分布比2000年的相对均匀。

4 结论与讨论

国家的退耕还林、还草政策在近几年开始起到明显的成效。6年间，山东黄河流域的森林蓄积量增加了481 296.8 m3.2000年，中龄林和中幼龄林的蓄积量分别占82.60%，7.08%.到2006年，由于大量的人工植树造林，尤其是大面积的种植杨树纯林，中幼龄林的蓄积量迅速增加，达到34.98%;中龄林的蓄积量只占51.56%.2000年，海拔大于200 m的林分蓄积量仅占18.37%，平原的林分蓄积量高达81.63%.经过6年，蓄积量随海拔梯度变化不大。

流域的森林蓄积量主要集中分布于济南市、泰安市和莱芜市，其它地市的相对较少。调查后发现，森林资源分布极不均匀，济南、泰安、莱芜的森林覆盖率较高，但三者宜林荒山荒地的比例较大，流域森林资源具有林种单一、林相单一、树种结构不合理、四旁树多、混交林少、纯林多等特点。有些山区的宜林荒山荒地几乎就是杂草和灌草丛。

山东黄河流域是黄河入海最后区域，该地区森林资源的空间格局及其动态变化对于黄河流域森林资源经营和管理、永续利用、黄河生态治理具有重要的意义。

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