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近30年来伊春地区森林覆盖度变化及统计分析摘要我国作为世界上最大的发展中国家，对能源的需求量很大，森林生态系统碳循环不仅有利于了解我国生态系统的结构、功能及对未来环境变化的影响，因此，研究森林生物量对我国生态有着举足轻重的意义。本文以伊春地区1991年、2000年和2010年这三个时期的遥感数据为基础数据，采用不同的方法提取和统计了森林资源信息，通过比较，认为非监督分类更加适合该地区TM影像的分类。并在此基础上研究1991年、2000年和2010年这三个时期的森林覆盖度和森林覆盖的变化。结果表明：①遥感图像的处理，包括几何校正和辐射校正,研究大尺度问题时需要多期不同时相的遥感数据的辐射归一化,这是正确利用遥感信息的基础工作。②经过计算，伊春地区1991年到2000年森林面积从590951675.25平方米减少到504378900平方米，减少86572775.25平方米。2010年伊春森林面积为556532661.06平方米，相比2000年增加52153761.06平方米。研究区中对森林影响最大的是人类活动，无限制的砍伐对森林生态系统产生严重的破坏；今年来植树造林和封山育林是碳储量大幅提升的主要原因，实施林业生态工程对森林生态系统的生产力起积极作用，改善了当地的生态环境。③两个十年间，从森林面积减小、裸地面积增加到森林面积增加、裸地面积减少，这反应出人们对土地的不合理利用问题直接影响森林的生态平衡。关键词：1引言森林作为陆地生态系统的主体,对保持水分，净化空气，促进生态平衡有很重要的作用，而且森林光合作用在全球碳循环也起着不可替代的作用，森林植被生物量约占全球陆地植被生物量的85%。1、确定森林的覆盖特性，森林覆盖的百分数，森林生物量。2、分析森林覆盖的变化，影响森林覆盖度的原因2研究区域概况伊春市位于黑龙江省东北部，地处东经127°37′～130°46′，北纬46°28′～49°26′。与俄罗斯隔江相望，边境线长249千米，面积39017平方千米。伊春有世界上面积最大的红松原始林，号称为“天然氧吧”。被誉为“祖国林都”、“红松故乡”。伊春森林覆被率为82.2%，活立木总蓄积量2.2亿立方米。拥有亚洲面积最大、保存最完整的红松原始林，森林类型是以红松为主的针阔叶混交林，蓄积量较多的树种有红松、云杉、冷杉、兴安落叶松、樟子松、水曲柳、山桃、核桃楸、黄杨木、枫树、暴马子树、黄菠萝等，藤条灌木遍布整个施业区，各种珍惜名贵的针阔叶树种达110余种。3数据来源及研究方法3.1遥感数据本次实验数据均采用美国Landsat卫星，其中1991年和2010年数据传感器为LandsatTM，2000年数据传感器为LandsatETM+。由于影像拍摄时受到传感器平台本身的高度、姿态等不稳定、大气条件以及地形起伏、地球自转等影响造成一定程度的变形，为了使影像光谱信息更加清晰，在遥感方法分类前首先需要进行波段组合、图像裁剪、几何纠正、辐射定标、大气校正等一系列预处理过程。3.2数据处理非监督分类主成分分析NDVI图2数据处理流程图3.2.1非监督分类非监督分类，也称“聚类分析”或“点群分类”，在多光谱图像中搜寻、定义其自然相似光谱集群的过程。它不必对图像地物获取先验知识，依靠图像上不同类地物光谱（或纹理）信息进行特征提取，再统计特征的差别来达到分类的目的，最后对已分出的各个类别的实际属性进行确认。本次非监督分类方法采用ISODATA（IterativeSelf-OrganizingDataAnalysisTechnique），是一种重复自组织数据分析技术，计算数据空间中均匀分布的类均值，且根据所得的新均值，对像元进行再分类。3.2.2主成分分析（PCA）多光谱图像的各个波段是高度相关的，他们之间的DN值以及显示出来的视觉效果往往很相似。主成分分析就是一种去除波段之间的多余信息、将多波段的图像信息压缩到比原波段更有效的少数几个转换波段的方法。1991年2000年2010年图1各期主成分分析特征值窗口统计分析分类合并输出分类结果分类后处理3.2.3归一化植被指数（NDVI）归一化植被指数（NormalizedDifferenceVegetationIndex，NDVI）计算可以将多光谱数据变换成一个单独的图像波段，用于显示植被分布。在表示植被的范围内较高的NDVI值预示着包含较多的绿色植被。其算法为：NDVI=(NIR–Red)/(NIR+Red)数据处理过程：1、分别对各期预处理完成后的像图像用ISODATA方式进行非监督分类，为了提高非监督分类处理后人工目视解译的精度，在非监督分类时所需要遵守的原则是：类别范围和迭代次数值越大越好，变换阈值尽量小。2、对各期非监督分类后的多类别结果采用目视解译的方法进行分类后合并，由于本次实验的研究地物主要为植被，虽然TM2、TM4提供了丰富的植被信息，但从全部植被生存发育的过程来看，TM的七个波段几乎都与之相关，只是影响程度不同而已，所以应该用主成像分析的方法提取影像的光谱信息，采用NDVI图像增强的方法来突出显示植被的光谱信息，最终将结果整合为幼龄植被、老龄植被、裸地、建设区、河流、其他六类。3、对分类成果进行统计，比较从1991年到2010年30年间伊春植被变化的情况。4结果分析1991年2000年2010年图X各期地物覆盖度变化统计表由上表得出，在1991年到2000年间森林覆盖度明显降低，由于1998年开始实施了天然林保护工程，人们慢慢意识到保护森林的重要性，在植树造林的大形势下，在2000年到2010年间老龄植被的覆盖度下降减小，而幼龄植被的覆盖度明显增高。5结论和讨论森林对生态系统的平衡有十分重要的作用。因此，非常有必要客观、准确、及时的掌握森林资源的变化情况。本文以黑龙江伊春地区为研究对象，利用TM/ETM+影像，结合遥感技术和数学统计分析的方法，对伊春1991年、2000年、2010年的森林资源覆盖面积进行了统计，并且再此基础上分析了伊春地区幼龄植被和老龄植被的变化趋势。得出以下结论：（1）采用ISODATA算法对预处理后的影像进行非监督分类，得到各类地物的覆盖区域，再人工目视解译对这些区域进行；类别区分得到其对应的具体类型。采用该方法提取分类样本更快速、准确。（2）在计算森林覆盖面积时，选用分类后的林地像元数乘以影像分辨率（TM遥感影像分辨率30m）的计算方法，得到伊春各期影像森林覆盖面积。并对30年间森林覆盖面积的变化做了简要分析。存在的问题和展望：（1）对图像处理手段还不够丰富，对专题地图的提取精度不够，虽然对图像进行了增强和纠正，但当中存在一定的误差，对研究结果造成一定的影响，特别是在分类过程中森林幼龄植被和老龄植被的分类，由于未能综合使用各种分类方法，导致局部区域分类结果还不够理想。（2）本研究只检测了伊春地区的森林面积，所得结论都在此分辨率基础上进行统计分析得出。