[发明专利]一种基于遥感的黄土高原水土流失区林草植被信息提取方法

说明书

本发明提供一种基于遥感的黄土高原水土流失区林草植被信息提取方法。包括：S1：提取水土流失区不同时期土地利用数据；S2：提取水土流失区不同时期梯田数据和土石山区数据；S3：提取水土流失区不同时期归一化植被指数数据；S4：剔除耕地、梯田、城镇村落、河川地、水域和土石山区数据，获取不同时期林草地空间位置和面积；S5：获取不同时期水土流失区林草地的植被盖度；S6：对获取的林草植被盖度数据进行验证。本发明不依靠统计数据，避免了梯田与林草植被重复问题；较以往植被盖度分级更细致；剥离了对水土流失影响甚微的土石山、城镇村落用地和河川地、水域等信息。准确获取黄土高原水土流失区林草植被信息，能够科学评价林草植被在不同时期减水减沙的重要作用。

技术领域

本发明属于环境遥感技术领域，涉及一种黄土高原林草植被信息采集与处理技术，尤其涉及一种基于遥感的黄土高原水土流失区林草植被信息提取方法。

背景技术

黄土高原地区地貌类型复杂，地形破碎，水土流失严重，直接关系到黄河流域水沙变化。植被是影响流域水文过程和土壤侵蚀的重要因素。一方面通过地表覆被类型及盖度的变化来影响土壤的入渗和地表产流，进而影响区域水文循环；另一方面，植被变化还会影响流域土壤侵蚀和输沙量。因此，在黄土高原流域径流过程、侵蚀产沙过程及黄河水沙变化研究中，植被常作为重要的控制性因子。2000年以来黄土高原地区林草植被大幅改善，林草植被面积、结构和盖度均有巨大变化。因此，研发适用于黄土高原水土流失分析的林草植被信息快速提取方法是研究黄土高原生态环境变化亟待解决的关键技术问题。

目前黄土高原水土流失分析工作中林草植被信息主要依靠统计数据。包括全国第一次水利普查在内的传统统计渠道获取的林草植被面积数据往往只是人工措施的林草面积，且统计数据没有植被盖度信息，也不包括自然修复的林草植被信息。据实地调查，在统计数据给出的乔木林和经济林区，很多地区仍无植被覆盖；部分纳入统计的水土保持林地和经济林地实际生长在梯田上，即林地面积与梯田面积存在重复。统计渠道获取的林草植被数据可以在一定程度上反映植树种草的成果，但极难反映黄土高原近十几年自然修复的成果。梯田是国土部门提供的统计数据；林草则是林业部门提供统计数据，梯田和林草地面积存在重复计算，很难真正掌握林草和梯田的真实面积。

在大空间范围上，卫星遥感是目前准确获取黄土高原植被变化信息的最佳途径。多源卫星遥感植被指数产品如GIMMS NDVI、SPOT Vegetation、MODIS NDVI等，全球或区域的土地利用/覆盖遥感产品如MODIS MOD12、IGBPDISCover和GLC2000等，已能从许多国内外网站上方便、快捷且免费的获取。以往黄土高原水土流失研究，缺少大区域高精度植被盖度遥感数据；同时遥感获取的土地利用类型中耕地全部按照一种类型考虑，没有将梯田单独提取，未充分考虑梯田的减水减沙效应。

基于遥感数据的林草植被信息采集与处理方面，目前已有部分成果。张喜旺等利用高分辨率影响SPOT和中分辨率MODIS反演的最优植被指数，并利用归一化植被指数的像元二分法进行植被盖度反演。此方法处理遥感影像时相问题是采用时间分辨率较高的MODIS数据与空间分辨率较高的SPOT数据进行协同反演，此方法反演效果较好(张喜旺,吴炳方.基于中高分辨率遥感的植被覆盖度时相变换方法[J].生态学报,2015,35(4):1155-1164.)。

但总的来说，上述基于卫星遥感数据获取的林草植被信息应用于黄土高原水土流失分析中，尚存在几点不足：一是基于遥感技术提取的植被盖度成果均没有剔除耕地上的农作物，而且不能获取林草地的面积信息。二是遥感获取的土地利用数据中的林草植被信息，虽然包含不同盖度等级的林草地面积，但植被盖度只有高、中、低等三个等级，盖度分类过于粗放，难以满足黄土高原水土流失和黄河水沙变化分析的需要。三是目前水土流失研究中采用的林草植被信息中包括了生长在河川地、城镇村落和土石山区的林草，这些地区林草植被虽然会影响当地水土流失程度，但对入黄沙量影响极小。

结合目前水土流失研究和数据的实际情况，十分迫切需要结合遥感空间信息和分析技术优势，探索一套经济、快速的适用于黄土高原水土流失分析的林草植被信息遥感提取方法体系。