内蒙古草原资源调查流程(1)

一、背景
内蒙古草原是我国重要的战略资源，草原作为覆盖内蒙古国土面积最大的植被景观，为森林面积的3.5倍，耕地面积的10倍，占全国草原总面积的22%。

一个时期以来，由于气候持续干旱和人为不合理利用，内蒙古草原资源数量、质量在不断降低，部分草原生产、生态功能逐步丧失，草原退化、沙化、盐渍化现象严重。

国家实施西部大开发战略以来，内蒙古加大了草原生态保护与建设力度，通过十年的建设，内蒙古草原生态状况较本世纪初有了不同程度的改善。

为了全面掌握草原资源现状，为进一步制定草原保护建设、合理利用对策与措施打基础，自治区政府安排部署自2009年开始用2-3年时间，在全区范围内进行一次大规模的草原资源调查。

此次草原普查工作在自治区草原普查领导小组的指导下，由农牧业厅组织，内蒙古草原勘察规划院负责制定普查技术规程、进行技术培训，开展野外调查、内业解译勾图及汇总工作；各盟市、旗县草原监理所、草原工作站参加了本地区的外业调查及部分内业勾图工作。

中国农科院草原所、内蒙古大学、内蒙古农业大学等单位派专家、教授对外业工作进行了技术指导。

二、草原调查技术方法
（一）范围及内容
本次草原资源普查范围是全区12个盟市101 个旗县的草原；草原开垦调查的范围包括呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市、赤峰市、锡林郭勒盟、乌兰察布市6个盟市。

调查内容主要有：
1、草原资源状况：包括草原类型面积与分布、草原生产力与载畜量、草原等级、草原野生植物种类及数量等；
2、草原生态状况：包括退化、沙化、盐渍化程度及分布；
3、草原利用状况：利用方式、利用强度等；
（二）技术路线及工作流程
本次草原普查以遥感卫星数据为信息源，以地面调查资料和气象资料为基础数据，参考历史的图件及相关数据，应用地理信息系统软件，采用人机交互式目视解译、勾绘的方法，获取草原分类基础数据信息，运用遥感估产模型估算草原生物量，以旗县为单位汇总统计数据，应用标准GIS数据库格式实现存储与查询。

技术路线如图1：
草原普查技术路线
成果：草原本底系列图件、统计数据、调查与监测报告
图1 草原普查技术路线图
草原普查工作流程主要有三个环节，即准备工作、外业调查和内业汇总工作。

准备工作：包括成立领导小组、制定工作方案、组织调查队伍，编制技术资料、地面测定的物资等准备工作，完成技术培训、遥感数据处理预判等。

野外调查：主要完成样地样方的调查，记载植被群落特征及周边环境的各项数据，为订正及建立判读标志、分析草原状况打基础。

内业汇总：包括对野外调查资料的处理，综合分析建立遥感判读标志，编辑各专业图件，统计汇总及评价，编写调查报告。

（三）遥感数据处理
遥感数据来源于中国科学院对地观测与数字地球科学中心。

草原类型、草原退化调查采用2009年陆地资源卫星Landsat7覆盖内蒙古全境101景TM数据；草原开垦调查采用东6盟1988年、2000年、2009年三期TM数据，部分半农半牧地区辅以2009年Spot对地观测系统影像数据。

TM遥感数据为2009年经处理的正射影像，时相以植物生长旺季6月—9月为主，分辨率为30米，波段为4、3、2 假彩色合成，底图投影选用Albers等面积投影，数据格式为TIF格式。

地面测产结合MODIS对地观测系统（EOS）数据，用于草原生产力建模估算，MODIS数据地面分辨率为250米，时相为7 —8 月，对MODIS数据进行精校正、归一化植被指数（NDVI ）处理等,得到NDVI分布图。

TM影像数据轨道号见图2。

图2 TM影像数据轨道号
（四）野外数据采集
以旗县为基本调查单元，依照调查区遥感影像特征、草原类型分布状况及交通条件，选择调查路线。

本次调查按不同调查内容规定样地分主样地、辅助样地、观察样地3种类型，主样地是从省（区、市）草原整体分布状况考虑而布设的样地；辅助样地是从县（市、区、旗）草原类型分布状况考虑而布设样地；观察样地视地形地貌、草原类型和利用等变化随机设置。

依据遥感数据的空间分辩率和草原类型分类精度等，确定样地布设的数量，平均每100平方公里至少设一个样地（主样地与辅助样地数量比例大约在1:10）。

在地形和草原类型复杂的图幅上，可以适当增加样地布设数量；对于草原类型较为一致的图幅，可以适当减少样地布设数量。

样地调查内容包括地理位置、草原类型、地形、土壤水分状况等草原生境特征，样方调查内容包括植物季相、种类组成、高
度、盖度、频度、产量、枯落物量等。

除样地调查外，要进行草原利用、畜牧业生产、草原管理等方面的访问调查及搜集原生态及畜牧业相关资料。

野外植被调查过程中，采集的每个植物标本做好相应标记说明。

将调查路线和样地位置等GPS定位标在工作底图上，使野外实际地物与遥感影像建立影像判读标志。

在工作底图上勾绘草地与非草地、草地类等之间的界线，还要记录相关信息。

本次调查野外样地分布见图3：
图3 内蒙古草原调查样地分布图
样地记载面积：草原、草甸、沼泽、高大禾草和灌丛化草原描述样地面积为100 hm2，荒漠样地面积可根据实际情况确定。

主样地设置3个描述样方、测产样方和10个频度样方；辅助样地设置1个描述样方，3个测产样方和10个频度样方。

样方面积见表1：
表1 不同类型草原样方面积大小
生活型草原类型样方大小
草本及小（半）灌
木样方草甸草原 1 m2典型草原 1 m2荒漠草原 2 m2荒漠 4 m2草甸0.5 m2
高大草本样方16 m2
灌木样方25 m2，50 m2，100 m2（根据灌木密集程度调整样方大小）
（五）内业汇总
1、草原类型、退化图制作及数据统计
草原类型调查参照《中国草地类型分类系统》规定，根据本次监测草原类型分类精度为类（亚类）、型的要求，制定了本次基于草原遥感调查的草原分类系统（见附表）。

草原退化、沙化和盐渍化调查参照《天然草原退化、沙化和盐渍化的分级指标》)(GB/ T19377)的主要指标，制定了本次基于草原遥感调查的草原退化、沙化和盐渍化分级指标。

图4 调查样地电子化数据与遥感影像叠加示例
在地理信息软件ARC/INFO、ARCVIEW、ENVI等环境中，以遥感影像数据为背景，叠加野外调查的GIS数据，参考上世纪
80年代、2000年左右数字化的草原类型图、草原退化、沙盐渍化图等，建立了基于地面多点控制的人机交互的遥感解译、分类和制图方法，根据控制点的位置，采用最小距离法，提取草原“型”、“草原退化沙化盐渍化”等边界、图班信息。

在计算机屏幕上勾绘草原类型、草原“三化”图斑，订正全区天然草原类、亚类、型分布范围，草原及退化、沙化、盐渍化草原的空间分布及配置;对每一个图斑加注全区统一草原分类系统、草原“三化”属性编码，准确定位、定性，进行专业制图、图形编辑、图斑界线审核、面积量算、数据统计及分析。

图5 遥感影像解译勾绘示例
2、产草量估测及载畜量计算
在产草量估测上，本次调查创建了遥感数据驱动的草原净第一性生产力和生物量估算模型。

在CASA模型的基础上，基于光能利用率原理，筛选输入参数（光和有效吸收比例、光能转化率、
光能利用率）子模型的计算方法和流程。

生物量估算模型经野外数据验证，估测精度基本稳定在85%以上。

模型估测了草原各个“型”生物量，逐步汇总到亚类、大类，以及不同行政区域。

参照《天然草地合理载畜量的计算》标准中不同类型草原利用率、再生率、保存率及放牧时间、家畜日食量等基本参数，计算各类型草原季节或全年载畜量。

按行政区域界线分别统计计算旗县、盟市、自治区不同草原类型冷季、暖季和全年的理论载畜量。

3、草原等级图制作及评价
按照天然草原资源评价标准，依据草群的饲用品质和产草量评定草原资源质与量，按草原等级评价标准，对已定稿的草原类型图形变换为相应的草原“等”和“级”的图形编码，对部分产草量有差异的草原类型，其草原“级”的评定应给出相应的“级”差幅度。

草原等级图审查合格后，确认定稿，以旗县级为单位进行草原等级进行综合评价。

（六）调查精度与精度检验
本次调查工作底图精度1：5万、1：10万比例尺；勾绘图斑最小上图面积为：面状图斑6×6像元以上；线状图斑（或狭长地物）宽度在2个像元以上；草原与非草原边界偏差小于2个像元，草原类型、草原“三化”等边界偏差平均小于6个像元；出图最小图斑4mm2。

采取随机抽样的方法，全区选取10个有代表性的旗县，按10%抽样比例，平均每个旗县抽取50个图斑，在实地用GPS 定位，记录每个图斑分类信息并转化为矢量文件与解译的矢量图
叠加，计算图斑正确率。

结果表明：
草原类、亚类判别正确率平均在95%以上；草原“型”草原退化判别正确率在85%以上。

草原退化判别正确率在86%以上；草原沙化、盐渍的判识正确率在95%以上。

生物量精度检验采用多级检验的办法，按盟市、旗县和类、亚类等不同尺度的模型估测值与与实际侧产值对比验证，生物量估算精度为85-90%。

（七）执行标准
根据《中华人民共和国草原法》和已颁布实施的《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2007)国家标准界定草原。

草原类型与退化、沙化和盐渍化调查，参照《草原资源与生态监测技术规程》(NY/T1223-2006)、《天然草原退化、沙化和盐渍化的分级指标》)(GB/ T19377)。

草原资源评价依据《天然草原等级评定技术规范》(NY/T 1579-2007)。

草原合理载畜量计算依据《天然草地合理载畜量的计算》(NY/T635-2002)行业标准。

三、成果
图件：全区及12个盟市、101个旗县草原类型图，草原退化、沙化、盐渍化分布图；草原“等”“级”图
统计资料：自治区、盟市、旗县级草原类型面积、产草量、草原载畜量、草原退化沙化盐渍化面积、草原等级面积等统计资料
文字报告：《内蒙古自治区草原资源调查报告》
数据库：建立全区草原地理信息系统数据库，包括专业图形、遥感图像、地理要素、野外GPS定位原始样地、野外拍摄照片等，通过系统软件实现输入输出、查寻检索、更新等功能。