全 文 ：第 5 卷 第 2 期
1 9 9 2 年 4 月
林 业 科 学研 究
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遥感资料和聚类方法在县级林业区划中的应用 ‘
赵宪文 张淑娟 陆显祥
(中国林业科学研究院资源信息研究所 ) (华南农业大学 )
关镶词 林业区划 ; 遥感 , 聚类分析
林业区划是按照客观规律 , 合理开发利用自然资源 , 实现林业现代化的基础工作 。 我国现
行的县级林业区划虽然考虑了自然条件、 经济状况和经营习惯 , 但仍有主观性和片面性的影
响。 为使区划工作尽可能符合客观实际 , 有一定的科学依据 , 该研究采用定量方法 , 以数量
因子进行聚类分析 , 在此基础上进行区划 。 聚类分析的因子不仅包括自然条件 , 也包括社会
经济条件 , 部分因子能从航空象片上直接判读获得 , 较迅速地取得最新资料 , 并可避免或减
轻大量而繁重的地面调查。 试验区设在广东省龙门县。
1 材料和方法
1
.
1 分类因子的选取
资料收集和区划工作 , 均按乡 (镇 )为基本单位进行 , 龙门县12 乡(镇 )的名称和分布见图
穿
图 1 龙 门县乡 (镇 )分布及 G 方案 区划
注 : 图内三个林场(未注名处)经营 目的 已定 , 不
列入试验范围 , 图中同样 的数字表示划 为同一区 .
1
。 本项研究共挑选了 19 个因子参与聚类分析
(表 1 ) 。其中包括了区划中常用的人口密度 、人
均收入等因子 , 以及在聚类前用双重筛选法找
出的与林业生产关系密切的山地比率 、 最低气
温 、前汛期降水量 、公路密度等因子 。 这19 个因
子综合为自然条件、 经济条件 、 资源消长、 森
林复被现状和现有区划等五类 。 它们既考虑了
森林的现状 , 也考虑了森林的动 态 , 结合 自
然、 社会经济条件 , 能较全面地反映森林与环
境的相互关系 。
表 1 中气候因子为20 年来的均值 。 公路含
量为国家公路与地方公路之和 , 以每公顷公里
数表示。 人均收入为近 5 年人均年收入增长的
平均值。 造林面积是 4 年来各乡造林面积之和
(亩 )。 采伐量为近 5 年采伐量之累计(万亩 ) 。
火灾频度是根据各乡发生火灾的次数和严重程
本文于1 9 9 1年 7 月 20 日收到 。
* 参加工作 的有陈策 、 谢镇南(龙门县林业局 ) , 谭曦光 、 刘庆 良、 罗富和 、 颜文希 、 陈义 刚 、 郑坚 (华 南农业大 学 ) ,
刘闽(中国林科院)。
木 业 科 学 研
度焦合考虑 , 按严重等级从高到低依次用数值
该县现行采用的 4 个区划区 , 其位置以 。一 1
5
、
4
、
3
、
赋值法表示 。
5 卷
2
、
1 和 o 表示 。 现有区划是指
表 1 区 划 选 用 因 子
考 虑 口 素
现有区划灾火频度造林面积阔叶林比率针叶林比率林程森被最低 率温后汛期降水前讯期水降年年 降水公路含 均温掀人均收入人口人口密度采伐盈经济林比率山地 .比率面积案号方
1 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 全 部
2 + + + + + + + + 十 + + + + + + + 去掉相关因子
3 + + + + + + + + + + 经济 条件与现状
4 + + + + + + + + + + + 白然条 件与现状
5 + + + + + + 白然条件
6 + + + 经济条件
7 + 十 + 十 + 十 十 资源消长与现状
8 + + + + + + + + + 自然与经济条件
9 + + + 干 现 状
1 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 全部因子和现有区划
1 + 十 十 + 十 + + 白然条件和现有 区划
1 2 + 十 十 十 经济条件和现有 区灿
1 3 + + + + + 现状和现有 区划
注 : 表 中“ + . 号表示该方案选用的因子 。
对南方林区的林业区划来说 , 森林覆被率比林木大小和林分蓄积量更为重要 。 森林覆被
率和地类比率是由航片判读获得。 其余因子由现地搜集而得 。
为使各数据在试验中尽可能处于同等位置 , 对一些数据的单位进行了调整 , 但没有进行
中心化 、 标准化处理 。
1
.
2 聚类
根据上述五类因子 , 分别组合成 13 个方案 (表 1 ) 。 对各方案依次采用下述顺 序 进 行 聚
类 ’) : ¹ 欧氏 ( E U C L ID ) 最长距离 ; º 欧氏最短距离 ; » 欧氏最小离差平方和 ; ¼最大相关系
数 ; ½ 马氏 (M A H A LA N O B IS ) 最长距离 , ¾马氏最短距离 , ¿ 马氏最小离 差平方和 [‘〕。
然后据分析结果进行综合区划 (公式定义说明略 ) 。
2 结果与分析
用表 1组成的方案 , 分别按上述聚类方法获得多种结果 , 其中大多数是把全县区划为 4
个区 、 5 个 区和 3 个区 。 结果如表 2 。
纵观表 2 , 比较不同因子所组成方案聚类结果的井异 , 、可发现各区各种因子的重要性排
序和对某因子的敏感性 , 从而抓住本区的主要矛盾 。 通过具体分析 (略) 表明 : 龙 门 县 的 林
业区划分为 4或 5 个 区较合适 。 如划为 5 个区 , 「叮按 G 方案 (结果 ) 。 它是通过5名 、 5 » 和1 1咨
1 ) 最 短距离法 : 计算合并后的新类与各类距离时 , 取址 小吐。 最长距离法 : 计算合并后 的新类与各类距离时 取级 大
值 。 址大相关系数法 : 在 相关阵中以 相关系 散 r 的绝对位最大若首光合 并为新类 。 最 小即离 平方和法 : 在距 离数据阵 中 ,
以 距离址小者先 合)l= 的原则获得新类 。 按 此理 , 其内部的离左平方和址小 。
2 期 赵宪文等 : 遥感资料和聚类方法在县级林业区划中的应用
表 2 龙门县不同浓类方法的林业区翔结果
区绷 区致 结果化号 各区所含乡(镇)的名称 (蜻写 宇头) 方 案与方法组合
蓝一地一铁一左 , 龙城一龙华一卜永一麻, 龙江一平一路蓝一地 , 左一铁一永 , 龙城一龙华一沙一麻, 龙江一平一路
蓝一地 , 左一铁 , 永一沙一麻 , 龙江一龙华一龙城一平一路
蓝一地一左一铁 , 永一沙一麻 , 龙华一龙 城 , 龙江一平一路
蓝一地一永一麻一沙 , 左一铁 , 龙华一龙城 , 龙江一平一路
蓝一地 , 左一铁 , 永一沙一麻一龙城一龙华 , 龙江一平一路
蓝一地 , 左一铁 , 永一沙一麻 , 龙华一龙城 , 龙江一平一路
蓝一地 , 左一铁 , 永一沙一麻 , 龙华一龙城一路 , 龙 江一平
1 0 »
5 ¾ 、 5 ¿
1 º
D
E
4 º 、 11@
4 »
7 º 、 7 »
G
H
5 º 、 5 » 、 11º
10 º
三种方案与方法的组合 。 5º 即表 1 的第 5 个方案与聚类方法º (欧氏最短距离法) 的组合。 它
使区划立足于发展 , 立足于自然经济条件 , 而不是立足于现状和以往的变化 。
这与该县 19 8 3年原有区划的差异在于 : ¹ 把蓝 田、 地派与铁岗、 左潭区分开来 。 º 把龙
城 、 龙华合成一区。 这样区划的结果可使各区划区内的地势 、 自然条件 (尤其是气候条件)更
趋于一致 , 便于拟定共同的经营方向和采取较一致的技术措施 。
19 83年的区划基本上是依据经济条件和林业现状进行的 , 如果我们把按经济条件和林业
现状所得聚类结果“综合”在一起, 就会得到与其相近的结果。
全县境内由于微气候 、 小地形 , 以及人们种植习惯的差异 , 各区的经营方向和主要技术
措施应当有所不同。
现将 G 方案所区划的五个区 (图 1 )的经营方向和技术措施商榷如下 :
(l ) 地派一蓝田 : 发展用材林 , 提倡营造混交林 , 合理确定伐期龄 , 调整好现有森 林 龄
组结构 , 加强经营 , 提高林木生产力。
( 2) 左潭一铁岗: 在继续搞好封山育林、 发展用材林的基础上 , 发展竹林、 经济林 。
( 3) 永汉一沙逞一麻榨 : 发展果品生产 , 注意营造薪炭林。
( 4) 龙城一龙华 : 改造本区大面积的马尾松疏林 , 进行荒山造林和发展有经济价值的种
植业 , 龙城尤其要提倡造阔叶林 , 加强防火工作 。
( 5) 平陵一路溪一龙江: 要加快造林步伐 , 认真贯彻适地适树 , 辅以适当的改土措施 , 提
倡营造速生丰产林 , 尽快提高森林覆被率。 路溪 、 平陵以造针叶和混交林为主 , 龙江以营造
阔叶林为主 , 注意发展薪炭林、 搞好多种经营。
3 区划方法探讨
统计结果表明 , 分类效果最好的方法是欧氏最小离差平方和 , 依次是最大相关系数、 马
氏最大距离和欧氏最大距离 。
在准备工作中 , 用双重筛选的方法 , 选出与林业生产关系较密切的因子是山地比率、 前
汛期降水 、 极低温和公路含量这几个因子 。 如只用这四个因子进行分类 , 再“综合”考虑经营
方便、 地域相连等因素 , 就会得到图 1 中 G 方案的区划结果 , 这说明我们进行的综合区划是
合理的 , 已包含了与林业生产密切相关的因子。
林 业 科 学 研 究 5 卷
若加入上壤和积温因子进行聚类 , 所得结果与上述因子所得分类结果无甚差别 , 这说明
积温和土壤因子在本区差异不 明显 , 或者说 , 它们的影响已包含于上述四个因子之中。
本次试验结果表明 : 用航片因子和地面因子 (在县 内收集到的)相结合通过聚类分析再进
行综合的方法 , 在县级区划中是可行的。 聚类分析给出了定量的 、 客观的区划依据 , 各种组
合得出不同的方案 , 反映 了不同因子的作用。 为我们综合考虑本区最优区划提供了可选择的
方案。
本文只是为龙 门县林业区划提供某些依据 , 并为县级林业区划在引入遥感方法和定量方
法给出一个试验实例 。 如前所述 , 由于最小区划单元较粗放 , 加之对该县具体情况了解的局
限 , 本次工作并不代替该县的正式区划 。 本文也没有过多考虑县级林业区划应遵循的与大农
业区划协调等有关原则 。 区的名称可据“区划大纲 ”要求定名。 至于选择哪些因子作为聚类和
区划的依据 , 在各地区应 当有所不同 , 可以商榷 。
参 考 文 献
〔1 〕张尧庭等 , 1 9 82 , 多元统计分析引论 , 科学出版社 , 39 3 ~ 4 4 0 。
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