三江源地区黑土滩的遥感图像解译

三江源地区黑土滩的遥感图像解译
李永花;王苑;赵成福
【摘要】三江源地区不断扩大的黑土潍,不仅成为该地区畜牧业经济发展的一大障碍,而且严重威胁着三江源地区的生态平衡.采用人工目视判读的方法对该地区TM 卫星遥感图像进行解译,形成该地区黑土滩退化草地本地资料数据,为三江源自然保护区生态保护和建设工程起到积极的推动作用.
【期刊名称】《测绘技术装备》
【年(卷),期】2008(010)004
【总页数】4页(P38-41)
【关键词】三江源;黑土潍;遥感;解译
【作者】李永花;王苑;赵成福
【作者单位】青海省基础地理信息中心,青海西宁,810001;青海省基础地理信息中心,青海西宁,810001;青海省基础地理信息中心,青海西宁,810001
【正文语种】中文
【中图分类】P2
长江、黄河和澜沧江的源头“三江源”地区，包括玉树州全境、果洛州全境、黄南州的河南县和泽库县、海南州的同德县和兴海县以及格尔木市的唐古拉山乡，是我国海拔最高的天然湿地和生态系统最敏感脆弱的地区，也是我国生态安全、水资源利用、世界高海拔生物多样性保护的关键地区。

加强这个区域生态保护与建设，对于保障源区和三江中下游地区的生态安全，维护社会经济可持续发展具有十分重要
的意义。

2005年国务院《规划》实施后，三江源自然保护区生态保护和建设工程将“黑土滩”的治理纳入了规划。

由于三江源地区地域辽阔、环境恶劣，采用常规的野外调查方法，周期长、经费高、连续性差，不能满足尽快建立源区“黑土滩”本底资料数据库的需求，直接影响三江源保护区保护和建设项目的整体进度。

而遥感技术具有周期短、经费低、连续性强的特点，成为在实地调查验证基础上普遍采用的科学调查方法。

三江源“黑土滩”卫星遥感图像解译项目的如期完成并顺利通过验收，对近10年来三江源地区黑土滩面积、土地利用、居民地状况等遥感数据进行了研究，为三江源自然保护区“黑土滩”退化草地本地资料数据库的建立奠定了基础。

2.1“黑土滩”型退化草地基本概念
所谓“黑土滩”退化草地是指青藏高原高寒环境下，以蒿草属植物为主要建群种的高寒草甸草场严重退化后形成的大面积次生裸地，或原生植被退化成丘岛状的自然景观。

因其裸露的土壤呈黑色，故名“黑土滩”退化草地。

它包括俗称的“黑土滩”、“黑土坡”、“黑土山”等。

“黑土滩”退化草地只是一种概括性的称谓并没有发生学的意义。

2.2 “黑土滩”型退化草地形成原因
关于“黑土滩”退化草地的形成机制，省内、外不少专家都提出了很有见地的论点，归结起来有两种看法：一是综合因素说。

认为高寒草甸“黑土滩”草地成因的主导因素是人为超载过牧利用植被和鼠害破坏原生植被，造成植被稀疏或土质疏松。

此后，在风力的作用下，形成风蚀突破口，剥蚀的沙砾撞击，堆积生草层，蒿草植被受淹没衰退死亡，逐渐形成风、水蚀的秃斑块状，随后秃斑块状周围的生草层在冷缩暖胀作用下，出现不规则的多边形裂缝，裂缝处的植物根系与土层断离，在强大而持久的风力和雨季水蚀作用下，生草层破坏，冻融时发生滑塌剥离。

概括地说，“黑土滩”形成的起点是植被稀疏过牧地段或土质疏松鼠害地段，原动力是风蚀和
水蚀，终点是融冻剥离。

二是气候旱化说。

认为全球气温升高所引起的荒漠化，应是处于半干旱—半湿润干旱区的草地退化、大片“黑土滩”产生的主要原因。

遥感对地观测的实质是以影像（数字、模拟）来模拟地表景观，反映地表环境与资源等的信息。

遥感成像过程是将地物的电磁波谱特征，用不同成像方式（摄影、扫描、雷达等）生成各种影像。

而判读，就是成像过程的逆过程。

3.1 成像过程
地物(原型)-地物波谱(物理属性)+成像方式(几何投影)-影像(模型)
3.2 判读过程
影像(模型)-灰度或色标(物理性质)+坐标位置(几何性质)-地物(原型)
遥感图像判读（也称为遥感图像解译）就是从图像上认识、辨别影像与地物的对应关系，判断、归类地物目标，并用轮廓线圈定它们，赋予属性代码，用符号、颜色表示不同属性，解译结果形成专题地图的过程。

4.1 解译软件的选用
ERDAS IMAGINE 是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。

由于涵盖了视窗操作、数据转换、几何校正、图像拼接、图像分类、矢量功能等方面，所以成为此项目的首选软件。

直接生成ArcInfo Coverage分类数据图层格式，中间数据的处理选用ArcGIS9.0软件，可以方便、快捷地完成高级空间分析，也为今后数据的更新再利用奠定了良好基础。

4.2 遥感数据源准备
以三江源区域成像时间是2004年30m分辨率TM影像数据为主，最新的中巴卫星图像数据为辅。

TM影像中有云彩的地方或色彩模糊的地方可直接用中巴卫星影像切换窗口，加以判读。

4.3 分类表标准制定
结合三江源自然保护区土地利用情况，制定了解译地类和编码，见表1。

4.4 数学基础
鉴于遥感判读解译信息的一致性，遥感资料的解译采用同一套样区数据、分类标准，统一的数学基础。

4.5 技术路线
实地调查—遥感分类—实地验证—成果数据。

4.5.1实地调查采样
“黑土滩”型退化草地的判读需要冬夏两个季节的采样数据。

由于遥感解译分析方法是建立在实地采样基础之上的，因此首先需要实地调查建立样区。

通过实地调查对三江源自然保护区植被分布情况有一个整体性的了解和总结。

高寒草甸是三江源地区的主导植被类型。

除可可西里、唐古拉山乡为荒漠草原；玛多县北部、曲麻莱北部为高寒草原；泽库麦秀山、玛沁的河北乡至拉加、军功、囊谦南部高山深谷为森林外，均为高寒草甸。

三江源区高寒草甸水平分布规律是由东南向西北方向由好变差；垂直规律是低处好，高处差。

由于水分因素在草甸植被生长中的重要作用，草甸分布的水平规律与垂直规律随水分的好坏而有所改变。

水平方向：河南、班玛、久治、玉树、囊谦、杂多的草甸长势最好，以轻度退化为主；兴海、泽库、同德、玛沁、称多为次，以中度退化为主；达日、玛多、治多、曲麻莱最差，以重度极度退化为主。

在轻度和中度退化地区，一般在阴坡生长灌丛。

轻度退化地区灌丛高而密，中度退化地区灌丛变矮变疏。

重极度退化地区一般无灌丛生长。

垂直方向：河谷、洼地、沟谷的草甸长势最好，一般是沼泽草甸，沼泽化草甸。

山坡草甸长势其次，一般是普通草甸，草皮层较厚。

山顶草甸长势最差，草皮层很薄；坡度较陡或海拔超过4800m的山顶甚至没有草甸生长。

水分影响：常年湿润是草甸生长的必要条件，高寒草甸也是如此。

水分好的地貌部
位如洪积扇底部，坡脚地下水出露的地方；降水多的山体顶部如巴颜喀拉山顶、哈秀山顶；4500m以上高海拔冻土带，高寒草甸的长势也非常好。

反之，水分差的地貌部位，即使是平原、沟谷，高寒草甸的长势也比较差。

4.5.2遥感解译分类
在建立的遥感分类样区的基础上，结合现有资料进行遥感解译分类。

4.5.3实地分类验证
由于选择样区的局限性，需要对遥感的解译分类结果进行实地或（现有资料）的对比验证和修正，形成最终的分类结果。

4.6 技术流程
4.6.1遥感解译技术流程图:如图1所示。

4.6.2主要技术步骤
● 融合影像
使用4、3、2(近红外、红、绿)波段分别作为红、绿、蓝三色，形成标准假彩色图像。

地物影像丰富、鲜明、层次好，植被以红色显示，主要用于资源环境和土地利用调查或更新等。

● 三江源界线的投影及与TM套合
将三江源界线资料转为ArcInfo Coverage格式，在 ArcInfo软件中投影成与TM 影像资料一致的坐标信息。

● 在ERDAS IMAGINE软件中建立矢量图层并添加字段
建立矢量图层文件如：Landi46c002003(图斑)，Road i46c002003(道路)River
i46c002003(水系)，图斑属性采集到Label点上，道路、单线河属性采集到线上。

图层文件属性字段的添加，如表3所示。

● 遥感解译
采用人工目视判读的方法，最好在同一张影像范围内进行。

如果接边的两景影像时
像不同，以25万标准分幅内图廓线所在影像对应的大范围的影像为主进行判读。

具体作业时可以先将简单地类如：裸岩、雪山、湖泊、水系判读，再依次按照下面的判读步骤进行：
已知→未知；易→难；山区→平原；整体→局部；宏观特征→细部结构；先线状地物→后图形，判读的地类必须在逻辑上满足一致性即：所有面状要素边界应封闭；每个面状要素属性值应唯一；相邻地物的地类边界应唯一；当相邻地物的属性值相同时，应合并为一个面状要素。

● 质量控制
在外野作业中尽量有可能地增加样区选择，为内野解译作好判读佐证；在内野技术上采取一系列具体措施，以保证判读内容的定位精度。

如在影像几何纠正和镶嵌过程中，提高地面控制点选点精度；在图像处理过程中，采取不同的方法组合，以提高图像视觉效果，增强可判读性；在各地类边界解译过程中，为提高数据精度，一般要求必须在原图像放大3倍的基础上进行。

● 属性字段检查
在ERDAS软件中将漏缺属性字段补充完整；属性字段与地类不符合的应结合外野实际情况重新判读。

通过此项目具体实施，建立了三江源地区黑土滩退化草地的划分标准；确定了黑土滩退化草地的面积及其分布情况；推动了三江源地区黑土滩型退化草地信息化及数字建设整体发展，为黑土滩型退化草地的生态恢复治理和动态监测提供了基础数据和有效的技术支持，促进了草原畜牧业可持续发展。

[1]彭望,白振平,刘湘南,等.遥感概论[M].北京：高等教育出版社，2002.
[2]党安荣,王晓栋,陈晓峰,等.ERDAS IMAGINE 遥感图像处理方法[M].北京：清华大学出版社，2003.。