全 文 ：第 ws卷 第 v期
u s s w年 x 月
林 业 科 学
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阿拉善左旗天然梭梭林鼠害防治的遥感监测
黄建文 鞠洪波
k中国林业科学研究院资源信息研究所 北京 tsss|tl
特木钦 宋 钢 赵胜国
k内蒙古森林病虫害防治检疫站 呼和浩特 stsstsl
摘 要 } 利用 t|||年和 ussu年两期内蒙古阿拉善左旗 א 遥感图像 o进行大沙鼠鼠害防治前后梭梭林受害程度
调查 ∀对比分析了防治区与对照区植被生长状况 o分析了健康和受害植被的光谱特征 !其背景的纹理特征 ∀用土
壤调节植被指数和统计分类的方法 o得出了受害植被的生长状况 !健康植被面积增长量及对照区植被生长情况的
相关数据 ∀与实地害鼠密度的变化验证比较 o为鼠害防治管理和动态监测提供科学依据 ∀
关键词 } א 图像 o鼠害监测 o土壤调节植被指数 o鼠口密度
中图分类号 }≥zyw1x ~≥zzt1{ 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsv p stsz p sw
收稿日期 }ussv p tu p sv ∀
基金项目 }国家林业局国家级森林鼠害工程治理项目 ∀
Μονιτορινγ ον Χοντρολλινγ Εφφεχτ οφ Ρηοµβοµψσ οπιµυσιν Ηαλοξψλον Αµ µοδενδρον
Βυνγε Στανδσ Υσινγ Ρεµοτε Σενσινγ Τ ΜΙµαγερψιν Αλασηαν
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kΙνστιτυτε οφ Φορεστ Ρεσουρχε Ινφορµατιον Τεχηνιθυε o ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
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Αβστραχτ} ⁄¤°¤ª¨ ¬¨·¨±·º¤¶¬±√¨ ¶·¬ª¤·¨§¬± Ηαλοξψλον αµ µοδενδρον …∏±ª¨ ≥·¤±§¶¥¨©²µ¨ ¤±§¤©·¨µ·µ¨¤·¬±ª Ρηοµβοµψσ
οπιµυσ¥¼ ∏¶¬±ª§²∏¥¯¨ §¤·¨ א µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª¬°¤ª¨µ¼ ²© t||| ¤±§ussu ¬± „¯ ¤¶«¤±oŒ±±¨ µ ²±ª²¯¬¤q ∂ ª¨¨·¤·¬²± ªµ²º·«
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kΣΑςΙl ¤±§¶·¤·¬¶·¬¦¦¯¤¶¶¬©¬¦¤·¬²±q׫¨ µ¨¶∏¯·¶º¨ µ¨ ·¨¶·¬©¬¨§¤±§¦²°³¤µ¨§º¬·«·«¨ ªµ²∏±§·µ∏·«²© °²∏¶¨ §¨±¶¬·¼q׫¨ ¶·∏§¼
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Κεψ ωορδσ} א ¬°¤ª¨µ¼o²±¬·²µ¬±ª°²∏¶¨ §¬¶¤¶·¨µo≥²¬¯2¤§­∏¶·¨§√¨ ª¨·¤·¬²±¬±§¨¬o²∏¶¨ §¨±¶¬·¼
阿拉善草原大面积沙化 !退化 o成为沙尘暴袭击华北和首都北京的源头 ∀该地区梭梭林k Ηαλοξψλον
αµ µοδενδρονl鼠害严重影响了梭梭林在荒漠地区防风固沙作用的正常发挥 o是土地退化的重要因素之一 ∀
为了保护生态环境以及农牧民安身立命所必需的森林资源 ousss年国家级森林鼠害工程治理项目在阿左旗
正式启动 ∀要想大面积准确掌握 v年来的治理效果 o靠常规的野外调查 o尤其是在人迹罕至的沙漠地区存在
很大困难 ∀采用遥感技术对沙漠区的森林鼠害进行监测 o目前还未见有关的研究报道 ∀本研究运用多时相
遥感手段对鼠害治理区和对照区进行连续动态的监测 o研究相同自然条件下 o治理区梭梭林的恢复程度 o未
经治理区的受灾状况 o为进一步的防治规划提供快速科学的决策依据 ∀
t 材料与方法
111 遥感数据的选取和处理
选取覆盖阿拉善左旗两景不同时相的陆地卫星 א 影像 o时间分别是 t|||年 {月 uz日和 ussu年 {月
uz日 o恰好是鼠害治理前和治理后的遥感影像 ∀其中 t|||年影像是 ¤±§¶¤·p x的 א 传感器 o常用的 אt ∗
x oz波段分辨率为 vs °∀ussu年的影像是 ¤±§¶¤·p z的 ∞א n传感器 o常用的多光谱 אt ∗ x oz波段分辨率
为 vs ° o全色波段分辨率是 tx °∀对两时相影像作了几何精校正和严密的配准 o并将 ussu年影像的全色和
多光谱波段作了分辨率融合 o使其空间分辨率达到 tx °∀最后对影像进行了大气校正 ∀
虽然两景影像在不同年份拍摄 o受环境影响会有一些差异 o但由于选取两影像处于同月同日 o植被生长
环境类似 o并作过大气校正 o所以两影像具有可比性 ∀为了便于研究 o在两景影像上分别选取了鼠害防治区
和未经防治区k对照区l两个点 o范围为 u sux «°u o位于阿拉善左旗沙漠区天然梭梭林 o并进行了实地验证 ∀
112 试验区调查
阿拉善左旗沙漠区的天然梭梭林鼠害防治区试验点位于东经 tsxβxtχts δ ∗ tsxβxyχuu δ o北纬 wsβ{χx|δ ∗ wsβwχ
xx δ o鼠害对照区的试验点位于东经 tsxβwzχxt δ ∗ tsxβxsχx|δ o北纬 wsβzχvδ ∗ wsβwχxx δ o地貌为缓起伏沙地 o防治区
和对照区的树种以梭梭为主 ∀危害梭梭林鼠类有大沙鼠k Ρηοµβοµψσ οπιµυσl o子午砂鼠k Μεριονε Μερδιδιανυσl o三
趾跳鼠k ∆ιποδιδαε Σαγιτταl等优势鼠种 o其中大沙鼠的分布及数量在阿拉善沙漠中居明显的优势地位 ∀害鼠啃
食梭梭枝条 !根皮 o造成梭梭长势衰弱甚至死亡k郝俊等 oussul∀从 usss年开始进行鼠害防治 ∀ussu年抽样调
查 o梭梭的生长状况恢复较好 o平均高度为t1{ °o树冠t1x °o地面的鼠口密度平均为u只#«°pu ∀鼠害对照区则
未采取任何防治措施 oussu年调查 o树木低矮 o平均 t °左右 o多数梭梭存在树枝枯萎 o枝条被害率高达 |s h ∀
平均鼠口密度为 xt只#«°pu ∀用 Š°≥对防治区调查点定位 o并将调查路线叠加在遥感图像上 ∀
113 受害植被反射的遥感机理
森林害鼠不仅大量啃食植物绿色部分 o减少生物量 o同时也危害植物根系 o更为重要的是大量鼠类的挖
掘改变了土壤的表层结构 o造成植被覆盖度大幅度下降 o加剧沙化进程k张希林 ot|||l ∀
从反射特性看 oא 图像的每个像元点是地面 tx ° ≅ tx °或 vs ° ≅ vs °范围内各种地物的综合反射结
果 o这种反射是植被下的土壤 !植被阴影和植被自身的混合 o最后生成一个混合像元k‹¬¯¯ ετ αλqot||{l ∀正是
由于这个原因 o在提取信息时 o要全面考虑植被及其背景土壤的反射特性 ∀受害梭梭林植被盖度低 !表层土
壤变化大 !叶绿素含量少使其植被光谱综合反射能力较之健康植被明显降低 ∀
通常用对植被敏感的红光 o近红外波段的反射率比值来提取植被信息 o这两个波段的比值综合反映了相
互关联且密不可分的 v个植被参数k生物量 !灾害 !水分含量lk武红敢等 ot||xl o可用来定量探测鼠害的受灾
情况 ∀由于常用的归一化植被指数k Ν∆ςΙl在植被稀少地区 o土壤背景对其有较大的影响k池宏康 ousssl ∀
为了有效利用植被指数 o消除土壤背景的影响 o本研究用使用了土壤调节植被指数 ΣΑςΙk¶²¬¯2¤§­∏¶·¨§
√¨ ª¨·¤·¬²±¬±§¨¬l oΣΑςΙ的计算公式为ΒΣΑςΙ € k ΝΙΡ p Ρl#kt n lΠk ΝΙΡ n Ρ n l o其中 oΝΙΡ 是近红外波段 oΡ
是红光波段 o常量 € s1xk彭少麟等 ot|||l ∀
u 结果与分析
211 受害与健康梭梭林的光谱对比分析
图 t 防治区与对照区植被光谱曲线
ƒ¬ªqt ׫¨ ¶³¨¦·µ¤¯ µ¨©¯ ¦¨·¤±¦¨ ¦∏µ√¨ ¥²·«¬±·µ¨¤·¨§¤µ¨¤¤±§≤Ž
在 ussu年图像上采样抽取防治区和对照区梭梭林的光
谱反射均值 o绘制光谱曲线k图 tl ∀由图 t可知 }ktlאt !u !v
波段上 o对照区比防治区的反射值高 o这是由于 אt !u !v在
可见光范围 o对裸露地类反射值高 o对照区裸露沙地较多 o植
被盖度低 o因此在这三个波段高于防治区 ~kul从近红外 אw
波段可看出 o防治区比对照区的反射值明显增高 o这是由于
אw对植被发生强反射 o植被状况越好 o盖度越高 o反射越
强 o因此 o相应 אw对于防治区植被的反射值也高于对照区 o
这也是防治区植被在 אw !v !u合成图像上呈红色 o而对照区
植被呈绿色的根本原因 ~kvl在 אz波段上防治区植被反射
值低于对照区 ∀根据以上差异很容易在 א 图像上区分出防
治区和对照区植被 ∀
212 2002年防治区和对照区遥感图像分析
从防治区和对照区 אw !v !u彩色合成图像上看出 oktl纹理特征 }图像上沟痕状的竖条是沙波纹 o而对
照区的沙波纹很明显 o体现出植被固沙能力弱 o沙地流动性强 ∀防治区沙波纹细而模糊 o沙地流动性弱 ∀kul
光谱特征 }防治区植被在 אw !v !u合成图像上呈红色 o说明叶绿素含量和植被盖度高 ∀对照区的植被因受
到破坏 o近红外对叶绿素的反射值明显降低 o呈绿色 o说明植被盖度很低 ∀
213 两时相图像在防治区和对照区的土壤调节植被指数(ΣΑςΙ)
{st 林 业 科 学 ws卷
计算 t||| !ussu年防治区和对照区图像的 ΣΑςΙ o得 ΣΑςΙ 图像 o并绘制直方图k图 ul ∀防治区 t|||年
ΣΑςΙ范围在 ux ∗ || o均值为 yu1zzx oussu年 ΣΑςΙ范围在 tuz ∗ us{ o均值为 tyw1wt{ o平均增长了 t1yu倍 ∀而
对照区 t|||年 ΣΑςΙ范围在 u| ∗ |u o均值为 xw1zyt oussu年 ΣΑςΙ范围在 uy ∗ {| o均值为 xz1{sz o基本没有变
化 ∀
图 u t|||年 !ussu年防治区k¤!¥l和对照区k¦!§l 的 ≥„∂Œ直方图
ƒ¬ªqu ׫¨ «¬¶·²ªµ¤° ²©≥„∂Œ¬±·µ¨¤·¨§¤µ¨¤k¤o¥l¤±§≤Žk¦o§l ¬± t||| ¤±§ussu
214 防治区在鼠害防治前后健康植被面积的比较
将两期防治区试验地的植被分级 o即分成健康和受害两级 o经最大似然法统计分类 o得 ussu年试验地健
康植被面积 t us|«°u o受害为 {ty«°u ∀t|||年健康植被面积仅为 vyt«°u o受害为 t yyw«°u ∀即鼠害防治后
试验地健康植被面积增长了 u1vx倍 ∀
215 用地面调查数据验证遥感监测结果
绘制 t|||年和 ussu年的 ΣΑςΙ变化图k图 vl可得 o从 t||| ) ussu年 o防治区的 ΣΑςΙ 增加了 t1yu倍 o说
明防治区的受灾程度明显减轻 o植被生物量显著提高 ∀而对照区基本没有变化 o受灾程度仍很严重 o生物量
处于很低的水平 ∀为了检验分析结果 o对防治区在 t|||年和 ussu年的鼠口密度进行地面抽样调查 o绘制鼠
口密度变化图k图 wl o由图 w可知 ot||| ) ussu年 o防治区的鼠口密度从每公顷 v{只减少到 u只 o而对照区每
公顷增加了 u只 o即防治区鼠害大幅减轻 o对照区变化不大 o危害仍很严重 o这与遥感分析结果相吻合 ∀
图 v t||| ) ussu年防治前后 ΣΑςΙ比较
ƒ¬ªqv ≤²°³¤µ¬±ª ΣΑςΙ §∏µ¬±ª·«¨ ¼¨ ¤µt|||·²ussu
图 w t||| ) ussu年防治前后鼠口密度比较
ƒ¬ªqw ≤²°³¤µ¬±ª·«¨ °²∏¶¨ §¨±¶¬·¼ §∏µ¬±ª·«¨ ¼¨ ¤µt|||·²ussu
|st 第 v期 黄建文等 }阿拉善左旗天然梭梭林鼠害防治的遥感监测
v 结论与讨论
在最新遥感图像上 o从光谱反射能力可知 o防治区植被叶绿素和盖度明显增加 ∀防治区的沙波纹浅 o植
被固沙能力强 o对照区沙波纹深 o植被固沙能力弱 ∀
两期遥感图像中 o防治区在鼠害防治后比防治前的生物量有大幅提高 o受灾程度明显减轻 o这体现在
t||| ) ussu年防治区土壤调节植被指数增加了 t1yu倍 o防治区在鼠害防治后健康植被面积增长了 u1vx倍 ∀
由于 ussu年雨水丰沛 o对植被的生长有利 o在一定程度上也促进了防治区健康植被的增加 ∀
两期遥感图像中的鼠害对照区的 ΣΑςΙ基本没变化 o说明在 v¤中植被生物量和覆盖度没有大的变化 o均
处于很低的水平 o受灾仍很严重 ∀虽然 ussu年雨水较多 o地面杂草种类多 o害鼠的食物来源丰富 o梭梭受害
有所减轻 o但从遥感图像上看 o没有明显好转 o有待于进一步的防治 ∀
利用两期遥感图像对天然梭梭林鼠害防治效果进行监测 o可以由图像图直接确定鼠害防治区的位置 o查
看鼠害防治情况 o及时掌握害鼠对梭梭林危害的现状 ∀用遥感图像的光谱和纹理特征 o以及用植被指数和统
计分类的方法 o可得出防治后的效果 o特别是能够明显看到采取治理措施的防治区与未采取防治措施的对照
区 o从植物生长状况到鼠害受灾程度的变化差别显著 ∀这也为鼠害防治效果的大面积跟踪调查 !监测害鼠种
群对梭梭林危害和进一步防治的规划提供依据 ∀而且 ∞א n数据具有优越的性能价格比 o单位面积的经济
成本只有 t1wy ≅ tsp v元#«°pu o有利于沙漠区大面积林地鼠害遥感监测的推广和应用 ∀
若能获取鼠害防治规划图 o可叠加在遥感图像上 o检查是否在规划区域进行了鼠害治理以及防治的效
果 o及时了解害鼠发展动态 o为鼠害防治的科学管理提供决策支持 ∀
参 考 文 献
池宏康 q沙地油蒿群落覆盖度的遥感定量化研究 q植物生态学报 ousss ouwkwl }w|w p w|z
郝 俊 o牛春花 o赵戍平等 q阿拉善盟梭梭林鼠害防治试验初报 q内蒙古林业科技 oussu ov }vu p vw
彭少麟 o郭志华 o王伯荪等 q • ≥和 ŠŒ≥在植被生态学中的应用及其前景 q生态学杂志 ot||| ot{kxlΒxu p yw
武红敢 o黄建文 o乔彦友等 q松毛虫早期灾害点遥感监测研究初报 q林业科学 ot||x ovtkwl }vz| p v{v
张希林 q浅析阿拉善荒漠梭梭林的退化原因和保护利用 q内蒙古林业科技 ot||| ou }t p v
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