基于RS技术的日照市林业资源动态监测

汪子涵

（新疆大学，新疆乌鲁木齐 830000）

林业资源建设与经营是生态文明建设的重要组成，运用卫星遥感技术（RS）发挥系统性和实用性的优势能够快速进行中小尺度的林业资源调查，掌握实时动态变化，从而提出科学合理的植被建设和经营方案，支持环境建设与生态修复项目的开展。

1.研究区概况

研究区选为山东省日照市，日照市地跨118°25′E～119°39′E，35°04′N ～ 36°04′N，总面积 5358.57km2，自山东半岛蓝色经济区战略推出后，日照市高速发展，土地利用类型变化加快，目前日照市人地系统尚处于一般可持续发展类型[1]，对绿色经济发展的需求很高。

2.数据来源

自地理空间数据云下载2005年Landsat 5 TM与2020年Landsat 8 OLI影像作为基础数据，选取位于研究区云量小于15%的6个景。辅助数据为日照市2006—2020年城市规划图与日照市土地利用现状。

3.研究方法

3.1 研究内容

借助ENVI5.1系统建立不同时期的日照市数字影像图。从图像中提取信息进行土地利用类型解释，运用Arcgis10.7完成监督分类图分析林业资源动态变化。最后以Fragstats进行斑块变化及多样性研究。

3.2 数据预处理

（1）辐射定标。通过Radiometric Calibration工具对影像进行多光谱辐射定标对已知的大气干扰进行校正，以便进行接下来的影像处理。（2）FLAASH大气校正。根据各个影像的卫星飞行时间、大气模型、气溶胶模型等参数进行FLAASH大气校正，尽可能将大气条件均一化[2]。（3）图像融合。根据landsat 8 遥感影像特点，采用多光谱数据与全色数据融合获得高分辨率的多光谱数据，增强影像的精度和实用性。（4）图像镶嵌与裁剪。由于研究区地跨所采集影像的三个景，所以在图像融合后进行重采样与镶嵌，导入日照市行政区划的矢量数据对每期影像进行裁剪。（5）图像几何校正。以2005年影像作为基准对2020年影像进行快速几何配准，避免影像要素错位影响影像分类的精度。（6）遥感图像监督分类。针对Landsat 5 TM与Landsat 8 OIL影像特点分别选取适当波段进行影像增强，生成标准假彩色图像便于目视解译和监督分类[3]，结合日照市规划图共选取林地、建筑用地、耕地、水体、裸地5个类型，通过ENVI进行目视解译选取适量训练样本，根据不同卫星获取的影像特点分别采用最大似然与支持向量机的方法进行分类。使用混淆矩阵精度验证，Kappa系数高于0.6，表明评价指标达到要求。

3.3 土地资源覆盖动态分析

统计2005年与2020年各土地利用类型的覆盖情况，运用Arcgis计算5个土地类型在2005—2020年之间的动态变化。

3.4 林业资源格局分析

将两期数据导入Frastats软件中计算森林景观指数，从景观生态学的角度分析研究时间段内的林业资源格局演变。（如表2、表3所示）

表1 日照市2005—2020年景观类型转移矩阵

表2 类型尺度上资源分布情况

表3 景观尺度格局指数

4.研究结果及分析

4.1 景观类型转移结果与分析

由表1分析得出不同地物类型的转换关系：（1）在2005—2020年间，耕地、林地和建筑用地的变化最显著。（2）耕地面积减少最多，转移比例为89.101%，主要转换为建筑用地与林地或裸地，耕地面积显著减少。（3）建筑用地与林地的面积增长主要来自于耕地，分别占30.137%与36.871%。（4）林地面积增长79.3%，占总增长比例最大。

4.2 基于景观生态学的林业格局演变分析

4.2.1 斑块类型层面林业格局分析

从斑块类型层面分析林业资源斑块类型演变情况：（1）从斑块面积特征来看，日照市建筑用地面积明显增长，符合城市化建设进程；林地面积大幅度增加，表面日照市森林恢复工程有效：耕地面积显著减少，可能与务农人口减少和退耕还林政策密切相关；（2）建筑用地、林地、水体和耕地的边缘密度均增长50%左右，说明大部分景观在2005—2020年间被进一步分割，证实了城市建设对林业资源斑块的干扰作用；（3）最大斑块指数与平均分维指数标志着斑块的复杂性与破碎化程度，研究区耕地的斑块形状指数减少，说明耕地斑块正向不健康状况发展。

4.2.2 景观类型层面林业格局分析

从景观类型层面分析景观基质的主导作用，在2005—2020年间研究区Shannon多样性指数降低，景观基质作用增强，景观结构趋于单一化，自2005—2020年研究区Shannon均匀度指数降低，优势斑块进一步增长并对其他斑块的效应增大。结合斑块类型层面分析，建筑用地与林地斑块类型代替耕地成为了主要斑块，发挥主导作用。

5.结论与讨论

本文应用RS与GIS技术对日照市林业资源进行初步检测与评估。结果表明，2005年来日照市林业资源具有明显的动态变化：（1）2005日照市土地利用类型主要为耕地与建筑用地，林地占比少且分布不均匀；至2020年89.101%的耕地类型斑块发生了转变，排除新的开垦，30.137%与36.871%的耕地分别转变为建设用地与林地，林地面积明显扩大，研究期间林地得到了有效的保护与建设。（2）林地与耕地矛盾突出，在城市化稳定发展的过程中，林地与耕地的发展并不均衡，林业资源破碎度增加，存在不健康发展的风险。

综上所述，目前日照市的林业景观布局需要得到优化，在均衡林地与耕地比例的同时，应以景观生态学理论作为指导形成健康的林业资源斑块，提高城市的可持续发展能力。