不同判讀方式和判讀人員對遙感正判率的影響分析

賀 鵬，陳振雄，胡 覺，黃湘南

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長沙 410014)

不同判讀方式和判讀人員對遙感正判率的影響分析

賀 鵬，陳振雄，胡 覺，黃湘南

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長沙 410014)

在湖南省按照不同地貌類型和地類破碎程度抽取4 km×4 km大樣地10個，采用不同判讀方式(充分參考林業(yè)檔案信息與不參考林業(yè)檔案信息)和不同判讀人員(有5年以上遙感判讀經(jīng)驗(yàn)人員與無任何遙感判讀經(jīng)驗(yàn)人員)對10個大樣地進(jìn)行遙感判讀區(qū)劃，并對判讀區(qū)劃結(jié)果進(jìn)行實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證。分析表明：各地類正判率與其面積成正相關(guān)，其它調(diào)查因子判讀難度較大；充分參考林業(yè)檔案信息能夠顯著提高正判率，但優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等因子綜合正判率仍然偏低；不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員對遙感判讀有一定的影響，無判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)過一定程度培訓(xùn)后才可參與判讀工作。

遙感判讀; 實(shí)地驗(yàn)證；正判率

森林資源是一種再生資源，具有一定的周期性，衛(wèi)星適宜的重訪周期有利于森林資源的動態(tài)監(jiān)測和過程分析，以多光譜觀測為主，以較高分辨率的全色數(shù)據(jù)為輔，能極大地提升對林地地類的識別和分類[1]。衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了森林資源監(jiān)測進(jìn)入一個嶄新的階段。2012年廣東省基于SPOT5高分辨率衛(wèi)星影像，在全省范圍內(nèi)開展了大樣地區(qū)劃調(diào)查，探討了森林面積和蓄積年度出數(shù)的方法[2]。為了進(jìn)一步規(guī)范大樣地區(qū)劃調(diào)查中遙感判讀流程，本文依托湖南大樣地區(qū)劃調(diào)查試點(diǎn)工作，深入地分析了不同判讀方式和不同判讀人員對整個遙感判讀正判率的影響，為規(guī)范大樣地區(qū)劃調(diào)查中遙感判讀流程提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)全國一體化監(jiān)測試點(diǎn)工作中全國樣地框架，湖南省按照20 km×20 km統(tǒng)一布設(shè)了525塊4 km×4 km的大樣地。本文按照不同地貌和不同地類的破碎程度，抽取了其中10個大樣地進(jìn)行遙感判讀區(qū)劃分析。遙感影像主要以資源2和資源3號衛(wèi)星遙感影像為主，空間分辨率5 m，時間主要集中在2013年9—10月。

其它數(shù)據(jù)：2013年二類調(diào)查數(shù)據(jù)和地形圖資料等，各地類遙感判讀標(biāo)志。

2 研究方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)處理

遙感影像處理嚴(yán)格按照《遙感圖像處理與判讀規(guī)范(試行)》的要求進(jìn)行[3]。波段融合采用GS融合方法，合成假彩色圖像，灰度拉伸原則上采用線性拉伸的方法。

2.2 遙感影像判讀

根據(jù)建立的遙感解譯標(biāo)志，按不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員和是否參考林業(yè)檔案信息的同一人員等分別開展屬性判讀。

不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)的判讀人員分兩個等級：A等級，具有5年及5年以上工作經(jīng)驗(yàn)且有豐富的遙感判讀經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員；B等級，沒有任何遙感判讀工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員。

同一人員按是否參與林業(yè)檔案信息進(jìn)行屬性判讀，判讀順序要按如下要求執(zhí)行，首先在不參考林業(yè)檔案信息(不參考林業(yè)檔案信息是指僅參考遙感判讀標(biāo)志)的情況下對所有小班進(jìn)行屬性判讀完，然后才能在參照林業(yè)檔案信息的情況下，再次對所有小班進(jìn)行判讀，分別形成兩套獨(dú)立的判讀數(shù)據(jù)庫。

判讀過程中只對地類、優(yōu)勢樹種、起源、郁閉度和齡組5個主要因子進(jìn)行判讀，區(qū)劃最小面積為1666.7m2。

2.3 實(shí)地驗(yàn)證

根據(jù)判讀區(qū)劃的結(jié)果，進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證調(diào)查，對判讀的小班界線及因子進(jìn)行一一調(diào)查核實(shí)，最終分別形成實(shí)地驗(yàn)證矢量數(shù)據(jù)庫[4]。

2.4 配對T檢驗(yàn)

根據(jù)不同判讀人員在參考林業(yè)檔案信息下對10個大樣地的各地類正判率進(jìn)行配對T檢驗(yàn)，以此來判讀不同判讀人員間在充分參考林業(yè)檔案信息下對各地類正判率的影響是否顯著，具體有關(guān)配對T檢驗(yàn)方法介紹，參考相關(guān)文獻(xiàn)[5]。

3 結(jié)果分析

判讀方式分參考與不參考林業(yè)檔案信息進(jìn)行判讀，判讀經(jīng)驗(yàn)工作人員分有5年判讀工作經(jīng)驗(yàn)技術(shù)人員A和沒有任何判讀工作經(jīng)驗(yàn)技術(shù)人員B。10個大樣地分不同判讀方式和不同判讀經(jīng)驗(yàn)人員下判讀的各因子正判率詳見表1～表3。

3.1 不同判讀方式對遙感判讀區(qū)劃的影響

從表1中可知，無論是有判讀經(jīng)驗(yàn)人員還是無判讀經(jīng)驗(yàn)人員，在參考林業(yè)檔案信息下各地類正判率有顯著的提高(除跡地以外)。有判讀經(jīng)驗(yàn)人員判讀結(jié)果，在參考林業(yè)檔案信息下綜合地類正判率提高了14%，各大面積成數(shù)地類的正判率提高也相當(dāng)明顯，林地提高了6%，森林提高了11%，喬木林地提高了6%；灌木林地和竹林地正判率提高幅度較大，分別提高了46%和53%；其它小面積成數(shù)地類正判率也得到了顯著提高，但是其正判率仍然偏低，均低于70%，跡地正判率有所下降，可能是由于林業(yè)檔案信息更新不及時的緣故。

表1 各地類遙感正判率%判讀方式判讀人員綜合地類林地森林喬木林地灌木林地竹林未成造苗圃跡地宜林地非林地A91 1699 5491 5294 6272 5386 3167 7157 4813 7764 8299 04參考林業(yè)檔案信息B87 7999 2588 8891 2159 4883 8962 3556 313 7854 3398 93差異3 370 292 643 4113 052 425 361 179 9910 480 10A76 9793 4180 0687 8825 8433 1113 7317 6625 0894 18不參考林業(yè)檔案信息B76 5293 4190 2587 4323 7432 8513 5918 3723 5694 18差異0 46-10 190 452 110 270 14-0 711 52

表2 各優(yōu)勢樹種正判率%判讀方式判讀人員綜合樹種杉類松類柏木類櫟類楊樹樟樹A73 3175 9384 4150 0865 3911 8428 02參考林業(yè)檔案信息B70 0772 8783 1445 2265 3911 8427 40差異3 243 061 274 850．62A33 2034 8868 558 31不參考林業(yè)檔案信息B32 8534 0468 407 59差異0 350 840 160 72判讀方式判讀人員其它闊葉樹種針闊混闊葉混毛竹油茶果樹類A75 7237 2936 7886 3250 2561 57參考林業(yè)檔案信息B69 2837 2934 6483 8943 5161 57差異6 430 002 142 426 74A0 292 5825 2233 11不參考林業(yè)檔案信息B2 5822 7732 85差異0 292 440 26

表3 各起源、齡組、郁閉度正判率%判讀方式判讀人員起源齡組郁閉度綜合起源天然人工綜合齡組幼中近成過綜合郁閉度疏中密A79．8985．8170．3666．1375．0749．2669．8343．6970．9046．87參考林業(yè)檔案信息B77．6883．7167．9962．9872．8344．3857．5741．9068．8144．84差異2．212．102．383．152．244．8712．261．792．092．03A42．5737．1551．2839．2624．7366．6750．4813．6152．3657．76不參考林業(yè)檔案信息B43．6538．6951．6338．8224．1466．5250．1011．5952．0257．77差異-1．08-1．54-0．350．440．600．150．382．020．33

對于林地和非林地，無論參考與不參考林業(yè)檔案信息，正判率均很高，到了93%以上，甚至在參考林業(yè)檔案信息下，正判率達(dá)到了98%以上。這表明利用資源2和資源3衛(wèi)星遙感影像基本上能解決林地與非林地之間的界線問題。

從表2中顯示，在參考林業(yè)檔案信息下，優(yōu)勢樹種的正判率較不參考林業(yè)檔案信息下判讀有顯著的提高；但是，除松類、毛竹正判率在80%以上以外，其它各優(yōu)勢樹種的正判率并不高，均低于80%。在不參考林業(yè)檔案信息下，除松類正判率達(dá)到68%以外，其它各優(yōu)勢樹種的判讀基本上沒有精度保證。這表明對優(yōu)勢樹種進(jìn)行判讀時，僅參考遙感判讀標(biāo)志，優(yōu)勢樹種判讀沒有精度保證，需要參考最新林業(yè)檔案信息提高判讀精度，但是優(yōu)勢樹種綜合正判率仍然偏低。

從表3中可知，與不參林業(yè)檔案信息判讀結(jié)果比較，在參考林業(yè)檔案信息下，起源正判率有明顯的提高，天然林正判率要高于人工林正判率；幼中齡組正判率有大幅度的提高，近成過齡組正判率有明顯下降，但齡組綜合正判率提高了26%；疏、中等級郁閉度正判率有大幅度的提高，密等級郁閉度正判率有所下降，但郁閉度綜合正判率提高了19%。這表明在參考林業(yè)檔案信息下，起源、齡組、郁閉度等調(diào)查因子的正判率均有明顯提高，但是各因子綜合正判率仍然偏低。

3.2 不同判讀經(jīng)驗(yàn)人員對遙感判讀區(qū)劃的影響

根據(jù)表1可知，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間，在不參考林業(yè)檔案信息下，除森林正判率相差2%以外，其它各大面積成數(shù)地類正判率相差小于1%，對于小面積成數(shù)地類正判率并沒有明顯提高；在參考林業(yè)檔案信息下，除森林正判率相差13%以外，其它各大面積成數(shù)地類正判率之間的差異均在4%以內(nèi)，對于某些小面積成數(shù)地類有所提高，但正判率仍然偏低。為了檢驗(yàn)不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間在參考林業(yè)檔案信息下各地類正判率是否存在顯著性差異，采用SPSS軟件對10個大樣地各大面積成數(shù)地類正判率進(jìn)行配對t檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 在參考林業(yè)檔案信息下各地類正判率配對t檢驗(yàn)結(jié)果地類平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤t自由度Sig 綜合地類0 03585070 03993670 01262912 83990 019?林地 0 00377560 00690980 00218511 72890 118森林 0 02252750 02448360 00774242 91090 017?喬木林地0 02924670 02589760 00818953 57190 006?灌木林地0 17195760 18196880 05754362 98890 015?竹林地 0 05109220 06726490 02127102 40290 040?非林地 0 00266970 00589650 00186461 43290 186 注：取顯著性水平α=0 05，?表示差異顯著

根據(jù)表4可知，對于林地和非林地判讀，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間差異并不顯著，這也間接表明利用資源2和資源3遙感影像能基本解決林地與非林地之間的界線問題。對于其它大面積成數(shù)地類(如森林、喬木林地、灌木林地、竹林地)不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間差異顯著。

在參考林業(yè)檔案信息下，有判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員對各優(yōu)勢樹種、起源、齡組和郁閉度正判率均有所提高，但各因子綜合正判率仍然偏低。

在不參考林業(yè)檔案信息下，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員對優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等調(diào)查因子判讀的效果差異較小。

4 結(jié)論

以資源2和資源3等衛(wèi)星遙感影像為主的數(shù)據(jù)源，根據(jù)對10個大樣地的判讀區(qū)劃結(jié)果進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證的結(jié)果分析，可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1)各地類正判率與其面積成正相關(guān)，其它調(diào)查因子判讀難度較大。對于大面積成數(shù)地類(林地、森林、喬木林地、非林地)正判率較高(有經(jīng)驗(yàn)判讀人員在參考林業(yè)檔案信息下，判讀結(jié)果正判率均達(dá)到90%以上)。利用資源2和資源3衛(wèi)星影像能夠基本解決林地與非林地之間的界線問題；灌木林地和竹林地判讀有一定的精度保證(正判率在70%以上)；其它小面積成數(shù)地類正判率較低，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

對優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等調(diào)查因子的判讀，由于受到數(shù)據(jù)源空間分辨率和林業(yè)檔案信息準(zhǔn)確度的限制，這些因子判讀難度較大，綜合正判率不高。分別為73.31%，78.89%，66.13%和69.83%。

2)充分參考林業(yè)檔案信息能夠顯著提高正判率。對于地類判讀，在參考林業(yè)檔案信息下判讀，綜合地類正判率有提高了14%，達(dá)到90%以上，但小面積成數(shù)地類正判率仍然偏低；對優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等因子判讀，在參考林業(yè)檔案信息下判讀，優(yōu)勢樹種綜合正判率提高了40%，起源綜合正判率提高了37%，齡組綜合正判率提高了26%，郁閉度綜合正判率提高了19%，但各因子綜合正判率仍然偏低，低于80%。因此，在進(jìn)行遙感判讀時，應(yīng)充分參考最新的林業(yè)檔案信息、地形圖等資料，能夠顯著地提高正判率。

3)不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員對遙感判讀有一定的影響。無論對于地類判讀還是優(yōu)勢樹種、起源、齡組、郁閉度等因子判讀，在不參考林業(yè)檔案信息下判讀，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間基本沒有差異。在參考林業(yè)檔案信息下判讀，有判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員正判率有一定的提高，尤其對判讀難度較大的地類(如灌木林地)提高幅度較大。根據(jù)10個大樣地各大面積成數(shù)地類配對t檢驗(yàn)結(jié)果表明，除林地和非林地以外，對于其它地類判讀，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員之間差異顯著，正判率相差2%～4%個。因此，不同判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員對遙感判讀有一定的影響，無判讀工作經(jīng)驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)過一定程度培訓(xùn)后才可參與判讀工作。

[1] 黎穎卿，黃寧輝. 淺談遙感在我國森林資源監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 防護(hù)林科技，2006 (4):61-64.

[2] 薛春泉，肖智慧，汪求來，等. 森林資源年度出數(shù)方法研究——基于大樣地區(qū)劃調(diào)查[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2013.

[3] 國家林業(yè)局森林資源管理司. 遙感圖像處理與判讀規(guī)范：試行 [S].北京：國家林業(yè)局，1999.

[4] 國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院4 km×4 km大樣地遙感判讀與地類區(qū)劃操作規(guī)范[S].北京：國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2014.

[5] 周濤，袁淑君，鄔彤. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析——SPSS原理及其應(yīng)用[M]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.

AnalysisoftheImpactofDifferentInterpretationWaysandInterpretationPersonnelontheAccuracyofRemoteSensing

HE Peng，CHEN Zhenxiong，HU Jue，HUANG Xiangnan

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China)

In this paper，according to the different types of geomorphology and crushing degree of land type，we chose 10 samples with area of 4 km×4 km in Hunan province. Remote sensing images of 10 samples were interpreted by different interpretation ways(with full reference forestry archives information or without it) and different interpretation personnel(with more than 5 years remote sensing interpretation experience or without any remote sensing interpretation experience). Then，we conducted field investigation and verification on the interpretation regionalization results. The results showed that，1) the accuracy of remote sensing were positively related with area of each land type; other inventory factors were difficult to interpreted;2) full reference forestry archives information could significantly improve the rate of correct discrimination，but the correct interpretation rates of other inventory factors were still low; 3) different interpretation work experience of remote sensing interpretation had certain influence; personnels without interpretation work experience should be trained to do interpretation work.

remote sensing interpretation；field investigation and verification；correct interpretation rate

2015—06—15

賀鵬(1988—)，男，湖南湘潭人，助理工程師，主要從事森林資源監(jiān)測和林業(yè)數(shù)表編制等方面的工作。

TP 75

B

1003—6075(2015)02—0039—05

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2015.02.010