一種基于3s技術(shù)的退耕還林方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于林業(yè)防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于3S技術(shù)的退耕還林方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 退耕還林是以改善生態(tài)環(huán)境，防止水土流失和耕地沙化為目標(biāo)的推動(dòng)林業(yè)可持續(xù) 發(fā)展的一項(xiàng)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)工程。實(shí)行退耕還林，不僅是治理水土流失、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的 必然選擇，而且是推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的有效切入點(diǎn)，更是促進(jìn) 農(nóng)村二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加快脫貧致富奔小康步伐的重要措施。
[0003] 退耕還林是一項(xiàng)面向基層山區(qū)的工程，地理信息系統(tǒng)在退耕還林決策的實(shí)際工程 應(yīng)用中并不多見(jiàn)，往往是用地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖及土地詳查資料，對(duì)大于25°坡耕地進(jìn) 行了勾繪定位、面積量算。利用"3S"技術(shù)進(jìn)行退耕還林方面的研究，目前剛剛起步，處于科 學(xué)研究階段。楊存建等人運(yùn)用RS和GIS技術(shù)對(duì)云南省的退耕還林情況進(jìn)行了研究；孫希華 應(yīng)用GIS研究濟(jì)南市山丘區(qū)退耕還林還草決策；馬超飛等人對(duì)岷江流域退耕還林還草進(jìn)行 了初步探討。這些研究的共同特點(diǎn)是：研究的區(qū)域大，制圖比例尺小，具有宏觀性。而且這 些研究多局限于用GIS生成DEM，并與土地利用圖疊加，用大于25度的坡耕地原則或不同土 壤侵蝕級(jí)別進(jìn)行退耕還林決策，這些研究簡(jiǎn)單的回答了何地退耕還林，僅僅部分靜態(tài)的分 析了退耕還林的空間位置。而退耕還林是一個(gè)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的、逐步實(shí)施的過(guò)程，必須綜合 各種原則和因素、分清楚輕重緩急，一步步實(shí)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于3S技術(shù)的退耕還林方法，該方法因地制宜，適地 適樹(shù)，而且減少了人力、財(cái)力的投入，又實(shí)時(shí)快速地反映了耕地大范圍變化，有助于林業(yè)部 門(mén)的整體規(guī)劃和決策分析，適應(yīng)了快速退耕還林和可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提出了這樣一種基于3S技術(shù)的退耕還林方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] 步驟1，采用遙感和GIS方法，結(jié)合利用GPS定點(diǎn)調(diào)查建立的解譯標(biāo)志，利用不同時(shí) 相的遙感影像的對(duì)比解譯，研究在復(fù)雜的自然條件下，通過(guò)遙感和GIS監(jiān)測(cè)退耕還林成效 的方案；
[0008] 步驟2,通過(guò)數(shù)字化等高線生成DEM，進(jìn)而得到退耕還林區(qū)域的高程、坡度、坡向， 并將坡耕地分為坡度在25度以上的耕地、坡度在20-25度的耕地、坡度在15-20度的耕地 這三個(gè)級(jí)別，然后將高程、坡度、坡向、土地利用圖以及已退耕耕地圖進(jìn)行疊加分析得到土 地利用與坡度、坡向數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0009] 步驟3,用USLE方程，根據(jù)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)和氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤侵蝕度分級(jí)；
[0010] 步驟4,根據(jù)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)和氣候數(shù)據(jù)對(duì)土壤肥力和土地生產(chǎn)力分級(jí)，并根據(jù)第二次 土壤普查數(shù)據(jù)進(jìn)行土地生產(chǎn)力評(píng)價(jià)；
[0011] 步驟5,對(duì)土地利用與坡度、坡向數(shù)據(jù)庫(kù)、土壤侵蝕分級(jí)數(shù)據(jù)以及土地生產(chǎn)力分級(jí) 數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析得到退耕還林的分級(jí)分布圖；
[0012] 步驟6，對(duì)水系圖、退耕還林的分級(jí)分布圖、居民點(diǎn)分布圖、退耕還林時(shí)序圖以及還 林經(jīng)濟(jì)林分布圖進(jìn)行綜合分析得到退耕還林的規(guī)劃圖；
[0013] 步驟7,將收集到的資料進(jìn)行數(shù)字化處理，構(gòu)建退耕還林?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟7具體包括以下步驟：
[0015] 步驟71，搜集退耕還林區(qū)域的地形圖、勘查圖、土壤圖、水系圖、退耕還林規(guī)劃圖；
[0016] 步驟72,對(duì)步驟71搜集到的圖形進(jìn)行數(shù)字化處理，包括掃描、對(duì)比度調(diào)整、圖形配 準(zhǔn)、跟蹤矢量化、拓?fù)潢P(guān)系生成，地形圖進(jìn)一步做DEM生成、坡度坡向的生成、矢量屬性數(shù)據(jù) 的輸入和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立；
[0017] 步驟73,遙感影像的幾何糾正和配準(zhǔn)、正射遙感影像地圖制作、ASTER影像的數(shù)字 測(cè)量自動(dòng)提取DEM、灰度拉伸、歸一化處理、波段的選擇、波譜融合、植被指數(shù)計(jì)算、多時(shí)相數(shù) 據(jù)的差值比值運(yùn)算、PCA、TCA、監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、分類后處理和分類評(píng)價(jià)、矢量數(shù)據(jù)與 遙感影像之間的精確配準(zhǔn)、專家分類模型的建立；
[0018] 步驟74,植被生態(tài)環(huán)境本底遙感信息提取、土壤、耕地與林（草）數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、植 被生態(tài)環(huán)境本底遙感信息數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建；
[0019] 步驟75,專家知識(shí)模型庫(kù)的建立。
[0020] 進(jìn)一步，所述步驟73中ASTER影像的數(shù)字測(cè)量自動(dòng)提取DEM具體為：用ASTER衛(wèi) 星影像的立體像對(duì)的數(shù)字測(cè)量進(jìn)行DEM的提取，并分析地面控制點(diǎn)對(duì)DEM提取精度的影響， 得到最佳的地面控制點(diǎn)數(shù)量。
[0021] 上述技術(shù)路線主要是根據(jù)立地類型的概念和立地類型劃分的依據(jù)，結(jié)合氣候圖、 土壤圖和地形圖等進(jìn)行還林區(qū)立地類型的劃分（根據(jù)1983年的全國(guó)土地立地類型調(diào)查規(guī) 程進(jìn)行）。對(duì)天然林林分調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用植被因子立地分類法，修正某些模糊 的立地類型劃分。根據(jù)立地類型分類圖和天然林林分勘察結(jié)果分析還林區(qū)的混交林分的搭 配，確定先鋒樹(shù)種、鄉(xiāng)土樹(shù)種及其適生的灌叢樹(shù)種。根據(jù)森林群落演替的原理，確定退耕林 后期的更新樹(shù)種的種類，人工促進(jìn)群落演替。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：
[0023] (1)遙感技術(shù)能在人工所達(dá)不到的環(huán)境下大量、及時(shí)、快速地提供最新動(dòng)態(tài)信息， 可以對(duì)大部分的耕地進(jìn)行大規(guī)模的監(jiān)測(cè)，得到大量數(shù)據(jù)，并且不受地理、氣候因素的限制， 要得到所需信息花費(fèi)時(shí)間周期較短，可以對(duì)研究區(qū)作出實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和決策；
[0024] (2)應(yīng)用遙感監(jiān)測(cè)節(jié)省了人力，加快了工作進(jìn)度，省去了很多艱苦的外業(yè)工作，減 少了經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，而且能達(dá)到要求精度；
[0025] (3)遙感數(shù)據(jù)來(lái)源豐富，精度高，依此數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析決策得到的結(jié)果更具有客觀 性和科學(xué)性，利用遙感監(jiān)測(cè)還能發(fā)現(xiàn)一些過(guò)去人工未能發(fā)現(xiàn)的信息，幫助我們對(duì)問(wèn)題的認(rèn) 識(shí)更加深入和全面。
[0026] (4)本研究在用地理信息綜合天然林調(diào)查數(shù)據(jù)、地形、土壤等因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行還 林樹(shù)種的確定，更接近實(shí)際林業(yè)生長(zhǎng)環(huán)境，更容易確定先鋒樹(shù)種和混交林分；
[0027] (5)將退耕還林決策作為系統(tǒng)工程來(lái)考慮，認(rèn)為退耕還林是一個(gè)長(zhǎng)期的復(fù)雜的逐 步實(shí)施的過(guò)程，突破了以往僅僅用大于25度的坡耕地原則或不同的土壤侵蝕級(jí)別進(jìn)行退 耕還林靜態(tài)決策的局限，提出退耕還林是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，應(yīng)分清輕重緩急，根據(jù)農(nóng)業(yè)土地利 用區(qū)劃、土地生產(chǎn)力評(píng)價(jià)、生態(tài)作用、土壤侵蝕程度等方面的計(jì)量指標(biāo)來(lái)定量分析經(jīng)濟(jì)林和 生態(tài)林的比例、分布以及退耕還林的先后等問(wèn)題；
[0028] (6)用新型ASTER衛(wèi)星影像的立體像對(duì)的數(shù)字測(cè)量進(jìn)行了 DEM的提取，分析了地面 控制點(diǎn)對(duì)DEM提取精度的影響，得到最佳的地面控制點(diǎn)數(shù)量，為退耕還林決策中DEM生產(chǎn)的 自動(dòng)化和偏遠(yuǎn)山區(qū)地形圖精度過(guò)低提供了解決方案；
[0029] (7)本研究首次提出退耕樹(shù)種的選擇及退耕過(guò)程是一個(gè)時(shí)序過(guò)程，應(yīng)分步進(jìn)行，從 林學(xué)專業(yè)和生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，探索3S技術(shù)支持下的生態(tài)重建在退耕還林中的應(yīng)用，應(yīng)用 3S技術(shù)進(jìn)行森林立地類型的劃分和不同生態(tài)環(huán)境下退耕還林樹(shù)種的選擇、還林模式的確 定，認(rèn)為退耕還林應(yīng)重視利用人工的方法促進(jìn)森林群落演替，分階段進(jìn)行：第一步，退耕后 栽種先鋒樹(shù)種和適生的灌叢樹(shù)種，第二步，"退林還林"，用更新樹(shù)種促進(jìn)森林群落的演替， 使生態(tài)系統(tǒng)盡快成長(zhǎng)為頂級(jí)群落。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031] 圖1為本發(fā)明步驟1中退耕還林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法流程圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明退耕還林的技術(shù)路線圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明還林區(qū)立地類型劃分的技術(shù)路線；
[0034] 圖4為本發(fā)明ASTER自動(dòng)提取DEM的應(yīng)用流程圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中土壤侵蝕分級(jí)圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中土壤肥力分級(jí)圖；
[0037] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中立地類型小區(qū)分布及行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布圖，圖中（A)為寒溫帶 高山寬谷立地類型小區(qū)，（B)為暖溫帶高山峽谷立地類型小區(qū)，（C)為亞熱帶干旱河谷立地 類型小區(qū)；
[0038] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中土壤類型分布圖和耕地森林立地類型組劃分圖；
[0039] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中四旁樹(shù)種的區(qū)域分布圖；
[0040] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例中天然林林分分步的區(qū)域特征圖；
[0041] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)濟(jì)樹(shù)種分布特征圖。
【具體實(shí)施方式