基于遙感影像的泊船山小流域綜合治理成果圖斑解譯分析

徐 堅(jiān) ，陳慶玉 ，高 鵬 ，高之棟

（1.江蘇省連云港市贛榆區(qū)海頭鎮(zhèn)水利管理服務(wù)站，222100，連云港；2.江蘇省連云港市贛榆區(qū)夾谷山水土保持試驗(yàn)站，222100，連云港；3.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，210014，南京）

基于遙感影像的泊船山小流域綜合治理成果圖斑解譯分析

徐 堅(jiān)1，陳慶玉2，高 鵬3，高之棟2

（1.江蘇省連云港市贛榆區(qū)海頭鎮(zhèn)水利管理服務(wù)站，222100，連云港；2.江蘇省連云港市贛榆區(qū)夾谷山水土保持試驗(yàn)站，222100，連云港；3.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，210014，南京）

面向?qū)ο蟮倪b感解譯已得到普遍應(yīng)用，圖斑解譯是其必不可少的環(huán)節(jié)。但在小流域綜合治理項(xiàng)目中，各種水土保持設(shè)施的圖斑解譯標(biāo)志建立及解譯仍未取得系統(tǒng)化應(yīng)用。結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)工程泊船山小流域綜合治理項(xiàng)目中各種水土保持設(shè)施圖斑標(biāo)志建立及解譯，設(shè)計(jì)建立了泊船山小流域綜合治理項(xiàng)目中各種水土保持設(shè)施解譯圖斑標(biāo)志及工作流程，并進(jìn)行了解譯成果分析，嘗試開展以小流域?yàn)閱卧乃帘３志C合治理圖斑化、精細(xì)化管理示范，探索國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程治理全過程信息化管理模式。

國(guó)家重點(diǎn)工程；泊船山小流域；綜合治理；圖斑；解譯分析

一、項(xiàng)目區(qū)概況

泊船山小流域位于江蘇省連云港市贛榆區(qū)北部金山鎮(zhèn)，總面積15.93 km2，其中水土流失面積15.3 km2。流域?qū)亵斨心系蜕角鹆晖寥辣３謪^(qū)，地貌類型為低山丘陵，地勢(shì)北高南低，地面起伏高差較大，地形較為復(fù)雜，溝壑縱橫。該區(qū)域?qū)倥瘻貛ШＱ笮詺夂颍寥李愋蜑榈[質(zhì)沙壤土，巖石種類一般以片麻巖為主。林草植被密度偏低，林草覆蓋率僅為21%。森林植被為針闊混交，植被種類主要有黑松、赤松、楊樹、榆樹、刺槐、蘋果、黃金梨等水保和經(jīng)濟(jì)林品種，均為人工栽植，河坡及道路邊以天然雜草為主。泊船山小流域涉及佃馬場(chǎng)、臨馬團(tuán)、黃泥埃、前石堰、趙湖、河北6個(gè)行政村，總?cè)丝?3 121人，其中農(nóng)業(yè)人口12 370人，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力7 519個(gè)，人口密度800人/km2。

二、技術(shù)原理及路線

1.技術(shù)原理

遙感解譯的技術(shù)原理就是建立遙感解譯判讀標(biāo)志，遙感解譯標(biāo)志又分直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。直接解譯標(biāo)志是指能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖像的各種特征，包括遙感影像的顏色、色調(diào)、形狀、陰影、紋理、大小等，通過直接解譯標(biāo)志可直接識(shí)別遙感影像上的目標(biāo)地物。間接解譯標(biāo)志是指能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感圖像的各種特征，借助它們可以推斷與某些地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象，如目標(biāo)地物與其相關(guān)特征、目標(biāo)地物與周圍環(huán)境的關(guān)系、目標(biāo)地物與成像時(shí)間的關(guān)系等。

2.技術(shù)路線

本項(xiàng)目技術(shù)路線大體分為7部分，分別為資料收集、數(shù)據(jù)整理、建立解譯標(biāo)志、遙感解譯、野外驗(yàn)證、制作專題圖、編制解譯成果分析。技術(shù)路線及流程圖如圖1所示。

三、資料收集與數(shù)據(jù)處理

1.資料收集與整理

針對(duì)收集的泊船山小流域綜合治理項(xiàng)目小流域地理位置圖、水土保持治理措施布置圖、實(shí)施方案、施工前和竣工后遙感影像等資料，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和格式進(jìn)行整理，統(tǒng)一格式及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。由于收集到的圖件存在圖片、CAD等不同格式且沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)或數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不一致，需要通過格式轉(zhuǎn)換、地理配準(zhǔn)、投影轉(zhuǎn)換等技術(shù)手段將數(shù)據(jù)的格式和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)一。

2.影像收集與處理

為了提高土地利用和水土保持措施的解譯精度，在本項(xiàng)目執(zhí)行期間，搜集到的影像數(shù)據(jù)包含高分一號(hào)影像、微軟影像、谷歌影像、天地圖影像等，其中以高分一號(hào)影像為主，其他影像為輔。

3.建立解譯標(biāo)志

基于遙感影像，采用GPS定位，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、觀測(cè)、數(shù)據(jù)采集、咨詢等多種方式，獲取項(xiàng)目區(qū)土地利用類型、水土保持措施的現(xiàn)狀及特征，建立照片和影像解譯標(biāo)志 （詳見表1），要求解譯標(biāo)志盡可能覆蓋項(xiàng)目區(qū)內(nèi)所有的土地利用類型、水土保持治理措施類型、植被類型和植被覆蓋度情況，為遙感解譯作業(yè)人員提供參考依據(jù)。

（4）遙感解譯

經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的項(xiàng)目區(qū)邊界矢量數(shù)據(jù)與高分遙感影像疊加，確定遙感解譯的目標(biāo)范圍。在目標(biāo)范圍內(nèi)，基于建立的遙感解譯標(biāo)志，充分分析各土地利用類型和水土保持治理措施在遙感影像上的紋理、光譜、形狀等特征，以基于多尺度分割的面向?qū)ο蠓椒ê腿藱C(jī)交互方法相結(jié)合的方式開展綜合治理項(xiàng)目施工前的土地利用類型提取和竣工后綜合治理措施提取。針對(duì)遙感解譯成果中可能存在孔穴、孤島等形態(tài)問題或錯(cuò)提、漏提或拓?fù)鋯栴}，需要應(yīng)用GIS軟件對(duì)遙感解譯成果進(jìn)行形態(tài)優(yōu)化、拓?fù)湫拚筒槁┭a(bǔ)缺等后處理，進(jìn)一步提高遙感解譯成果的精度。

4.野外驗(yàn)證

圖1 技術(shù)路線及流程圖

野外驗(yàn)證的目的主要是對(duì)遙感解譯成果存在疑問的圖斑和提取結(jié)果中分層隨機(jī)抽取的樣本進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，減少遙感解譯中錯(cuò)提的可能性，并應(yīng)用隨機(jī)抽取樣本點(diǎn)的野外驗(yàn)證結(jié)果對(duì)遙感解譯成果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。疑似圖斑是指在遙感解譯過程中結(jié)合遙感解譯標(biāo)志也難以確定類別的圖斑，在解譯過程中收集整理，采用外業(yè)驗(yàn)證的方法確定其真實(shí)類別。精度驗(yàn)證樣本點(diǎn)，在遙感解譯成果的基礎(chǔ)上采用分層隨機(jī)抽樣的方式，抽取滿足土地利用和水土保持治理措施提取結(jié)果精度驗(yàn)證的樣本量。

5.成果分析

根據(jù)前期收集整理的影像資料、地理位置圖等確定了泊船山小流域的流域界，總面積為15.93 km2。通過前期收集資料、野外調(diào)查照片、解譯結(jié)果，再結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)本項(xiàng)目解譯成果進(jìn)行綜合分析、修訂，最終得到泊船山小流域項(xiàng)目實(shí)施前土地利用的最終成果、項(xiàng)目竣工后綜合治理措施的最終成果。

（1）項(xiàng)目實(shí)施前土地利用情況分析

項(xiàng)目實(shí)施前的土地利用共分為7類，分別為耕地、經(jīng)濟(jì)林、林地、草地、水域、居民點(diǎn)及工礦交通用地和難利用地。耕地總面積為987.60 hm2，占小流域總面積的62.01%；其中耕地分為2類，分別為水田、水澆地。水田總面積579.84 hm2、占36.41%，水澆地總面積407.77 hm2、占25.60%。經(jīng)濟(jì)林總面積211.80 hm2，占小流域總面積的13.30%； 林地總面積 104.39 hm2，占6.55%； 草地總面積 10.83 hm2，占0.68%；水域總面積56.67 hm2，占小流域總面積的3.56%；居民點(diǎn)及工礦交通用地總面積215.04 hm2，占13.50%；難利用地總面積6.39 hm2，占0.40%。

表 1 泊船山小流域綜合治理項(xiàng)目水保措施解譯標(biāo)志

（2）項(xiàng)目竣工后綜合治理措施情況分析

①土地利用情況分析。項(xiàng)目竣工后的土地利用共分為7類，分別為耕地、經(jīng)濟(jì)林、林地、草地、水域、居民點(diǎn)及工礦交通用地和難利用地。耕地總面積905.63 hm2，占小流域總面積的56.86%；其中，耕地分為3類，分別為水田、水澆地和梯田，水田總面積515.78 hm2、占耕地面積的 56.95%，水澆地總面積340.07 hm2、占耕地面積的37.55%，梯田總面積49.78 hm2、占耕地面積的5.50%；經(jīng)濟(jì)林總面積295.40 hm2、占小流域總面積的18.55%；林地總面積 101.21 hm2、占小流域總面積的6.35%；草地總面積14.64 hm2、占小流域總面積的0.92%；水域總面積57.10 hm2、占小流域總面積的3.59%；居民點(diǎn)及工礦交通用地總面積為216.66 hm2、占小流域總面積的13.60%；難利用地總面積為2.08 hm2、占小流域總面積的0.13%。

②工程措施情況分析。泊船山小流域項(xiàng)目竣工后點(diǎn)狀工程措施共19座，其中塘壩11座、蓄水池 1座、攔沙壩5座、排水溝1條、生產(chǎn)橋2座。

③植物措施情況分析。項(xiàng)目竣工后解譯完成的植物措施有經(jīng)濟(jì)林、水保林。其中，項(xiàng)目發(fā)展的經(jīng)濟(jì)林84.29 hm2，水保林 60.20 hm2。

四、結(jié) 語(yǔ)

①分辨率為2 m的高分一號(hào)影像數(shù)據(jù)基本上能全面解譯土地利用一級(jí)類，能解譯出來將近40%左右的面狀新建梯田及大中型蓄水池、塘壩、生產(chǎn)橋等，但是解譯攔砂壩、小型生產(chǎn)橋等點(diǎn)狀工程措施時(shí)分辨率不夠。

通過完成泊船山小流域綜合治理措施遙感解譯項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)以分辨率為2 m的高分一號(hào)遙感影像為基礎(chǔ)，很難將新建的生產(chǎn)道路解譯出來。

②泊船山小流域的統(tǒng)計(jì)面積與其初步設(shè)計(jì)總面積存在差異，目前縣級(jí)小流域規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)仍采用傳統(tǒng)方法，基本上是采用CAD數(shù)據(jù)格式，地形圖為參考底圖。而本項(xiàng)目采用2015年和2016年高分影像作為參考影像，在GIS下完成解譯和統(tǒng)計(jì)分析等工作。數(shù)據(jù)源不同、精度不同、方法不同、實(shí)相不同，這些因素都可能導(dǎo)致面積有所偏差。

③采用本項(xiàng)目的技術(shù)路線開展遙感調(diào)查，全面解譯小流域綜合治理項(xiàng)目，輔佐外業(yè)調(diào)查與復(fù)核，并將解譯成果與實(shí)際進(jìn)行對(duì)比分析，從而達(dá)到掌握綜合治理工程項(xiàng)目動(dòng)態(tài)狀況的目的是可行的。

[1]凌峰，等.基于高分辨率遙感影像的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)圖斑解譯標(biāo)志的建立［J］．中國(guó)水土保持，2016(11)．

[2]尹斌，等.生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)范圍合規(guī)性判別與預(yù)警技術(shù)[J]．中國(guó)水土保持，2016(11)．

Interpretation and analysis of mapspot for integrated management of Bochuanshan Small Watershed based on remote sensing image//

Xu Jian,Chen Qingyu,Gao Peng,Gao Zhidong

Interpretation of object-targeted remote sensing has been widely adopted in China,in which map spot interpretation forms a key part of it.However,marking of map spot interpretation in various soil and water conservation facilities has not been systematically implemented in small watershed harness project.Combining with established map spot interpreted for Bochuanshan Small Watershed,marking of map spot interpretation in various soil and water conservation facilities as well as its working procedures,result of interpretation has been evaluated.Small watershed based pilot for map spot and precise management has been applied on a trial basis.Managementmodelofwhole-processinformation managementfornationalkeyprojectofsoiland water conservation are also exploited.

national key project;Bochuanshan Small Watershed;integrated management;map-spot;interpretation and analysis

S157+TP79

B

1000-1123（2017）12-0059-03

2017-03-17

徐堅(jiān)，工程師，從事水土保持監(jiān)測(cè)及監(jiān)督管理工作。

責(zé)任編輯 車小磊