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草原沙化遙感監測研究
魯巖，唐川江，張緒校，張新躍，周俗
（四川省草原工作總站，四川成都６１００４１）
中圖分類號：￥８１８．９文獻標識碼：ｂ文章編號
摘要：草原沙化是國內外關注的重大生態環境問題。本文利用遙感資料，在整合技術的支撐下，採用地面調查方法，建立遙感影像與地面資料的數學模型，對若爾蓋縣沙化草
原開展遙感監測。利用不同地物在遙感影像上的色調與形態差異，建立草原解譯標誌與分級指標體系。獲取沙化草原面積、分布和等級情況。
本研究為進一步開展四川省草原沙化調查提供了技術支援，為治理草原沙化提供了科學參考。
關鍵詞：草原；沙化；３ｓ技術；遙感監測
．建國以來，伴隨著經濟的日益進步，科技的強勁發展，我國草原畜牧業取得了令人矚目的驕人成績。
收稿日期
但是隨著人民生活水平的提高，草原沙化等生態環
境問題也日趨嚴峻，水土流失嚴重，草原沙化面積
逐年擴大，全國有沙漠、戈壁、荒漠化土地約３３２．７萬ｋｍｚ，佔國土面積的３１％，遠高於世界水平。每年因土地沙化造成的直接經濟損失超過５４０億元人民
作者簡介：魯巖（１９８１一），男，吉林省吉林市人，碩士，畜牧
師，主要從事草原生態方面的研究和技術推廣等工作。
試驗研究－一２３—
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幣。草原生態環境的嚴重破環等問題極大地影響了方法初步解譯遙感影象，經驗證修正後，獲取若爾蓋我國草原畜牧業的可持續發展。就四川省而言，處
縣草原沙化監測結果資料。
於阿壩州西北部的若爾蓋縣的草原沙化情況尤其２．１遙感影像預處理本次選取若爾蓋縣２０１０年嚴峻，近年來原本生機盎然的草場出現了不同程度７、８月份的ｌａｎｄｓｅｔｔｍ影像為資料來源，雲量少於的退化，且面積不斷擴大；原本就處於沙化邊緣的
５％，基本無雜訊。主要使用第４、３、２波段，空間分辨嚴重退化的草原面積呈逐年遞增的趨勢，沙化形勢率為３０ｍ。
每況愈下。
２．１．１幾何精校正和配；隹。以經過幾何精校正的
在這種背景下，怎樣更好地解決草原沙化生態
２０００年ｔｍ影像為參考影像，通過二次或三次多項環境問題，已成為草地畜牧生產可持續發展的乙個式校正模型對２００９年ｔｍ影象進行幾何精校正，公重要課題。而遙感技術、地理資訊系統、全球定位系
式如下：
統的「３ｓ」整合技術，正成為當今空間資訊科技的發＝（曠
展方向和必然趨勢。它能夠提供大量綜合、巨集觀、動
態、快速、準確的資訊，具有不可替代的優越性。本文在每景ｔｍ影像中選取３ｏ～４０個空間尺度小、
筆者採用ｔｍ高空間解析度資料遙感資料來源，利用
特徵明顯、易於識別、均勻分布的控制點，採用雙線遙感資料的大範圍、短週期、資訊量大等特點，結合
性內插法對影象進行重取樣，影象幾何校正和配準地面調查資料，對若爾蓋縣草原沙化情況進行了遙時的均方根誤差控制在０．５個像元內，保證２個時感監測，獲取了若爾蓋縣草原沙化的資料結果，並對相的遙感影像高度匹配，均方根誤差如下：
結果進行了精度評價。本次研究得出的結果可為進
ｒｍｓ＇ｅ衄。＝、／訂（２）～
步開展四川省草原沙化調查提供技術支援，為製
２．１．２影像拼接裁剪。掃瞄１：１０ 比例的若爾蓋縣地定生態環境規劃提供一定的科學參考。
形圖，並對各地形圖進行配準、拼接，數位化若爾蓋
１研究區域概況
縣邊界，對具有投影資訊的行政邊界進行投影變若爾蓋縣地處青藏高原末端，位於四川省阿壩換，投影型別與ｔｍ遙感影像一致。在地理資訊軟
州西北部，平均海拔３５００ｍ，屬於黃河水系，氣候為件中對ｔｍ影像進行裁剪，獲取研究區域。遙感影高原亞寒帶溫潤季風氣候，長冬無夏，雨熱同季，氣候像採用合成標準假彩色寒冷乾燥，日照強烈，晝夜溫差大。全縣現有天然草影像。
原面積ｌ２１２．６萬畝（１畝約合６６７ｍ２，下同），占全２．２地面調查
２００９年８月，根據草原沙化分布的
縣土地面積的７９．２％，其中可利用草原面積為９７７．９空間狀況，選擇了若爾蓋縣阿西鄉、轄曼鄉、唐克鄉萬畝，佔全縣草原面積的８０．６５％，是川西北牧區的和麥西鄉為重點區域，設定５條調查路線進行野外
重要組成部分，四川省十大牧區之一，同時也是黃河地面調查。調查路線貫穿了草原沙化分布的主要區上游地區重要的綠色生態屏障。
域，包括未沙化區域、輕度沙化區域、中度沙化區域若爾蓋縣的草原型別多樣，共有４類、ｌ２組、２０
和重度沙化區域。在調查路線上選擇有代表性的地
個型，以高寒草甸草地和高寒沼澤草地為主，伴有高段設定樣點，在樣點內設定樣方，調查與草原沙化有寒灌叢草甸草地和山地灌木草叢草地。２０１０年天然關的主要因素，如沙化土地型別、沙化程度、地形地草原可食鮮草產量為３８．７８億 ，天然草原理論載貌、土壤型別、植被資訊等。
畜量為ｌ２５．２萬羊單位。
為保證調查結果具有準確性和普遍性，在選擇樣２研究內容與方法
點區域時應盡量選在地勢開闊、平緩的地方，選擇遠
本研究以１：１０ 比例的若爾蓋縣地形圖和四川離道路、河流、村莊，並能夠代表大範圍的草原型別。
省草原資源分布圖為工作底圖，以ｔｍ遙感影像數
２．３建立分級標準與解譯標誌要對草原沙化進
據為資料來源，確定草原沙化調查路線，獲取具有準確行分級，必須建立科學的沙化分級標；隹和解譯標誌，
地理資訊的草原沙化樣本。利用３ｓ技術將樣本資料
根據天然草原退化、沙化、鹽漬化與遙感影像資料相結合，根據野外實際調查情況，結
的分級指標》技術標準的規定，結合四川省天然草原合草原植被、生態、土壤等特點，參照草原沙化程度的沙化特點，依據植被蓋度、地表覆沙面積和狀態分級標準，確立草原沙化有關因子與ｔｍ遙感影像等，將草原沙化分成四個等級：未沙化、輕度沙化、中
的色調、紋理、分布、形狀等特徵對應關係，建立遙感度沙化、重度沙化。
影象草原沙化解譯標誌。採用室內人機互動解譯的
對野外調查資料按草原沙化的四個等級進行分
一２４一
試驗研究－
一ｙ：表１
草原沙化分級因子及ｔｍ影像目視解譯標誌
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類整理，獲取每種型別的野外調查資料樣本。使用取各樣方資料在遙感影象上所代表的影像資訊，如
ｅｘｃｅｌｌ工具將調查資料按沙化等級進行彙總、統計，並按照樣方編號、次序與樣方經緯度值一一對應。
將野外實地調查的資料準確定位到ｔｍ影像上，獲
色調、陰影、紋理、大小、形狀等，分析後建立初步解
譯標誌。經過實地驗證，修正引數，最終確立草原沙化解譯標誌。草原沙化分級與分級指標見表１。
圖ｌ若爾蓋縣草原沙化分布圖
試驗研究－一２５—
一７孝店川期。總第ｓ期
２．４ 影象解譯
確定解譯標誌後，在遙感影象上提
斷續延伸５０ｋｍ。沙丘多呈南北方向分布於山脊的頂部。沙丘大小不等，多零星分布，以轄曼鄉鄉**所在地附近最為集中。
取樣本，利用ｅｒｄａｓ軟體分類模組，採用人工互動式分類解譯的方法對草原沙化區域進行影象解譯，
最終獲取若爾蓋縣草原沙化的具體情況，再根據沙化等級像元數和分布情況，得到若爾蓋縣草原沙化
的分布情況和面積等資料。結果見圖１。２．５調查修正
按１：１０ 比例尺的地形圖分幅，輸
出帶有草原沙化圖斑邊界的遙感影像，給遙感影像疊加基礎地理資訊。選取一定比例的圖斑進行核實，
（３）第三條帶：唐克鄉南部、白河下游東側，呈面
狀分布，一直延伸至紅原縣境內。沙丘面積較大，一般長ｌ～３ｋｍ，寬１～２ｋｍ，不連續，斷續延伸。
４結果分析
應用ｔｍ遙感影像開展草原沙化調查是一項綜合性非常強的研究課題，是現代科學技術在實際生產工作中的重大應用。
４．１正確區分各種草原沙化型別若爾蓋縣各種
對區劃有誤的圖斑邊界進行修正。筆者對若爾蓋縣
草原沙化ｔｍ影像的解譯成果進行了檢驗，共布設
樣地９５個，正判率為９８％，誤判率為２％，基本上達到了草原沙化監測的結果要求。
型別的沙化草原在遙感影象上都具有獨特的色彩特
徵，不易混淆，因此能夠根據色調、形態和地理位置
２．６ 內業整理根據調查核實結果，對原草原沙化影象資料檔案進行修改，同時進行資料邏輯檢查，生成新的向量圖形資料檔案（包括空間資料和屬性資料）。在地理資訊軟體上進行圖斑面積求算，最終獲得若爾蓋縣草原沙化監測的資料結果。如表
２所示。
表２若爾蓋縣沙化草原監測結果
等特徵對其加以區分。
４．２ 充分利用了前人的工作結果在分析ｔｍ影
像結構特徵和地理位置、環境背景的基礎上，充分利用了以前土地調查、植被分布等相關圖件，體現了遙
感解譯、資料參照和地面調查的有機結合，提高了調查的精度及準確度。４．３社會、經濟效益顯著
利用ｔｍ影像進行草地
沙化遙感監測，大大減少了野外工作量，同時也提高了調查精度，節約了社會成本，其社會效益和經濟效
益是顯而易見的。
４．４存在的問題比例尺相對較小，較小的地塊
３監測結果
較難；隹確劃分，給圖斑解譯帶來難度。ｔｍ影像的時
根據２００９年ｔｍ遙感影像解
相選擇可能影響監測效果。由於時相的不同，解譯中會造成沙化分級的混淆。因此選取最佳時相是成功監測的關鍵。目視解譯是ｔｍ影像應用的最基本方法，在計算機上進行數字影象處理時，也需要目視
３．１草原沙化情況
譯，得出若爾蓋縣共有沙地圖斑３１９０７４個，面積為
４３．ｏ６萬畝，佔幅員面積的６．１２％。其中，輕度沙化草原圖斑有１７３６４２個，面積為２３．４４萬畝；中度沙化草原圖斑有１０１０９３個，面積為１３．６４萬畝；重度沙化草原圖斑有４４３３９個，面積為５．９８萬畝。
解譯作為基礎。因此，解譯者個人對當地環境的了
解及工作經驗、相關知識掌握等因素都會造成解譯結果有差別，這些都可能影響到最終研究結果。建議在進行大範圍監測之前，需要對人員進行培訓，儘量減少工作誤差。
參考文獻：
【１】雍國瑋，石承蒼，邱鵬飛．川西北高原若爾蓋草地沙化
及濕地萎縮動態遙感監測『ｊ］．山地學報
７６２．
３．２草原沙化分布情況沙化草原主要分布在若爾蓋縣境內黃河首曲和黑河中下游的麥溪鄉、轄曼鄉、嫩畦鄉、阿西鄉、黑河牧場，以及白河下游唐克
一鄉的高寒草甸草地上，呈帶狀分布，以山丘迎風面和古河道附近區域為多發區，土壤以砂質土和沙壤土為主。若爾蓋草原沙化主要分為三個條帶，其主要特徵為：
（１）第一條帶從境內西北部黑河下游沿西北
我國土地沙漠化趨勢仍未得到有效遏制［ｒ】．全國【２】段世文．
政協「水與土地沙漠化」專題動態報道，２００５．
向東南方向延伸，至中部阿西鄉境內，斷續延展８０ｋｍ。沙丘群多分布於山脊北坡，呈長壟狀，分布地海拔在最大單體沙丘長２．８ｋｍ、寬１．４ｋｍ，主要包括麥西鄉、嫩哇鄉和阿西鄉。
若爾蓋縣志【ｍ】．北京：民族【３】若爾蓋縣地方志編纂委員會．
出版社【４］四川ｉ省畜牧局．四川省天然草地資源調查統計冊［ｚ】．
１９８７．
（２）第二條帶：從轄曼鄉所在地向南偏東方向，
一天然草原退化、沙化、鹽漬化的分級指標【ｓ】．２００４．
２６一試驗礬究
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