林地遥感监测是一项长期的年度性工作,是林地年度变更调查的一项重要内容,国家林业和草原局每年进行一次。通过林地监测,实时掌握区域内林地利用变化情况,从而更新林地“一张图”,为森林资源保护、利用及执法检查等多项工作提供基础和依据。本研究从2017年2月起,历时2 年,经过长期的资料收集整理、对比分析、研究,并经外业验证,总结提炼后完成了本技术研究,为以后林地“一张图”年度更新奠定了良好工作和技术基础。
1 研究方法
1.1 查阅资料

在研究过程中,通过广泛收集、查阅和整理了与本研究相关的法律法规、规范性文件及其它标准和资料,为本研究奠定了基础。
1.2 实地调查验证
在研究过程中,在对多个市县和省直林局多个林场实施试点,并在全省林地变更工作中组织实施后,经研究总结并进行了提炼。监测结果在全省林地变更工作中全面应用后,通过了国家林业和草原局西北林业调查规划院的检查验收,保证了研究的实用性和可操作性;同时,邀请相关专家并借鉴各地的成功经验,对我省林地遥感监测的实际情况进行深入探讨,归纳整理、总结、提炼,形成了山西省林地遥感监测技术。
2 研究原则
本研究按照 GB / T 1.1 — 2009 给出的规则起草,在研究过程中,主要遵循以下 3 个原则:
2.1 先进性原则
在研究过程中,参考了《土地利用动态遥感监测规程》《林地变更调查技术规程》等行业相关标注规范,结合 2018 年遥感资源监测方面最新研究成果,并严格遵循科学性原则,对每项技术条款和技术措施,认真思考、准确定位,确保研究的科学性和先进性。
2.2 实用性原则
本研究立足生产实际,经试点后全面推广应用,真实、客观的应用到常态化的林地变更工作中;并在实践中不断更新完善相关技术和方法,是生产实践中成熟技术的总结和概括,确保本研究的实用性和可操作性。
2.3 全面性原则
在研究过程中,应用全面性原则,充分考虑林地遥感监测的的各个工作阶段,形成各阶段成果,从各个环节加以规范,标准涵盖了整个工作流程。
3 主要内容
本研究根据林地变更工作要求及林业资源保护管理实际需要出发,提出了林场遥感监测的技术标准和操作方法,成果和应用要求,有很强的针对性和适用性,适用于山西省林地遥感监测。
4 技术流程
(1 )收集最新高分辨率遥感影像数据,加工处理制作正射影像数据。
(2 )结合林地保护利用规划、各期林地变更调查数据库与基础地理等相关信息,主要依据遥感影像纹理结构和光谱信息的一致性与差异性特征、及林地类型和分布区位等要素,采用变化信息自动识别与人机交互相结合的方法,对2期影像数据进行分析,重点对比判读林地范围内新增建设用地等图斑,形成县级初步监测成果。
(3 )甄别出经审批使用林地、疑似未审批使用林地图斑等其它使用林地图斑,建立林地使用监测数据库。
(4 )森林资源管理部门,根据“林地使用年度遥感监测数据库”制定执法计划,对疑似未审批使用林地进行重点核查。
5 技术要求
5.1 监测地类划分
林地利用遥感判读图斑地类,原则上林地划分为有林地(代码 110 )、灌木林地(代码 130 )、无立木林地(代码160 )、其他林地(代码170)。
非林 地 划 分 为 耕 地 (代 码 210 )、牧 草 地 (代 码220 )、水域及水利设施用地(代码 230 )、未利用地(代码 240 )、建设用地(代码250 )等5类。
5.2 主要遥感监测图斑分类
5.2.1 工程建设用地 指永久占用国有林地、征收集体林地,以及非直接为林业生产服务的工程建设设施。
5.2.2 临时占用林地 指占用林地期限不超过 2年,用地单位在占用林地期满后恢复林业生产条件建设的项目。
5.2.3 为林业生产服务的工程占地 指森林经营单位修筑直接为林业生产建设服务的工程占地。
5.2.4 毁林开垦 违反《森林法》及其它法律法规,进行毁林开垦的违法行为。
5.2.5 土地整理 指低丘缓坡改造、低质低效林改造、土地储备及其他土地整理。
5.3 违法违规征占用林地主要类型
5.3.1 无任何正规审批手续 用地单位未办理征占用林地手续。
5.3.2 越权办理林地审批手续 林业主管部门超过职权规定审批征占用林地。
5.3.3 异地征占用林地 实际征占用林地的地点与审批征占用林地的地点不相符。
5.3.4 超审批范围征占用林地 实际征占用林地面积大于林业主管部门审批同意的面积范围。
5.3.5 未按用途使用 未按《使用林地申请表》批准用途使用林地。
5.3.6 超期限占用林地 临时占用超过审批规定的期限。
5.4 数学基础
5.4.1 平面坐标系统 可采用1980西安坐标系统,但应与2000国家大地坐标系统联测或建立转换关系;或直接采用2000国家大地坐标系统,横坐标加带号。
5.4.2 高程系统 采用“1985 国家高程基准”。
5.4.3 地图投影 采用高斯-克吕格投影(
Gauss-Kruger )。成图比例尺大于等于1∶10 000时,采用3°分带,小于1∶10 000时采用6°分带。当监测区跨带时,应进行换带处理,以面积较大的区域为基准,统一到一个分带之中。
5.4.4 单位 面积计算单位采用公顷(hm2 ),精确到0.001 。
5.4.5 最小监测图斑面积 建设用地为图上 4.0mm2 ,耕地、园地为图上 6.0 mm 2 ,其他地类为图上15.0mm2 。特定目标监测可根据遥感影像分辨率与实际应用需求调整。实地最小监测图斑面积与影像空间分辨率的对应关系参见附录 A 。
5.4.6 图斑勾绘精度 相对于 DOM上同名地物点的位移不应大于 1 个像素。
5.5 遥感数据
5.5.1 基本要求 重点要素的质量要求:
(1 )光学数据单景云雪量不应超过10% ,且不得覆盖重点监测区域;
(2 )成像侧视角小宜保证 DOM 精度,一般小于15° ,最大不应超过 25° ;
(3 )监测区内不应出现明显噪声和缺行;
(4 )灰度范围总体呈正态分布,无灰度值突变
现象;
(5 )相 邻 景 影 像 间 的 重 叠 范 围 不 应 少 于 整 景的2%;
(6 )雷达数据宜选择全极化方式,入射角在30°~45°之间,相邻轨道同为升轨或降轨、同侧成像。
5.5.2 DOM 比例尺 作为监测底图的DOM 比例尺与高程数据比例尺及影像空间分辨率的对应关系见表1。
表1不同比例尺 DOM 对应数据关系表
6 变化信息监测
6.1 解译标志建立
根据监测区自然地带、地形地貌特征、植被类型及林地利用结构、分布规律等情况,结合实地调查建立监测区典型地类解译标志。
6.2 变化信息提取
采用计算机自动识别及人机交互相结合的方法,客观对比、分析前后影像的纹理、色调及位置、形状、范围和林地类型等特征发生的实际变化,参考林地保护利用规划、各期林地变更调查数据库、林地档案管理等资料及基础地理等相关信息,确定待实地核实的林地利用变化信息。沿影像特征发生变化的区域边界,准确勾绘成闭合图斑界线(自动识别提取的可在自动提取后结合人机交互进行修改),从而提取林地利用变化信息。
6.3 变化信息表达
6.3.1 图斑编号 以监测区为单元,按照自上而下、从左到右、从“1 ”开始的顺序统一编号,每个监测图斑的编号均具有唯一性。
6.3.2 图斑属性表 基于 GIS 软件建立与 DOM数学基础相一致的监测图斑矢量数据层及属性表,属性表基本结构参见附录 B 。
7 现地调查核实
7.1 外业调查资料
7.1.1 调查底图 以完整覆盖监测区的最新时相DOM 为影像底图,图面内容包括:行政境界、监测图斑界线及编号、注记与整饰等。
7.1.2 调查记录表 监测图斑外业调查记录表的基本内容包括:图斑编号、中心点坐标,变化前后地类、面积和影像时相等。
7.1.3 信息管理文件夹 以文件夹的形式统一管理矢量、栅格与文档等遥感监测成果。文件夹基本内容包括:前后时相影像、监测图斑界线、外业调查底图、调查记录表、境界、注记和图廓整饰等内容。
7.2 外业调查
7.2.1 准备工作 开展外业调查前,应从人员组织、技术要求、调查资料与仪器设备等方面进行准备,并根据总体监测要求制定外业调查实施计划。
7.2.2 实地调查 调查的主要内容包括:
(1 )核实监测图斑实际变化情况,包括变化前后地类和变化范围;
(2 )填写外业调查记录表相应内容,修正与现地不一致图斑界线、补充监测时段内的遗漏图斑;
(3 )收集监测区内发生了变化但未进行判读图斑并填写属性信息。
8 成果分析
8.1 图斑整理
在外业调查的基础上,修正完善图斑图形、属性信息,形成各阶段监测数据库。
8.2 疑似使用林地遥感监测数据库通过两期影像数据对比分析,以县为单位形成疑似使用林地遥感监测数据库。
8.3 违法使用林地数据库
经核实确认为建设项目非法占用林地、毁林开垦等违法行为,建立违法使用林地数据库。
8.4 汇总分析
依据遥感监测成果与应用需求,以监测区为单元,通过分类统计和汇总分析,核对监测数据的合理性与一致性。主要包括林地类型、图斑面积分档和数量、变化原因及与生态敏感区、国家公益林、林地保护等级等的相关性分析。
9 质量检查
9.1 影像处理
包括基础控制数据及辅助资料质量检查、正射纠正质量检查、配准精度检查、融合效果和镶嵌质量检查。
9.2 林地变化图斑检查
对遥感监测的林地变化图斑等进行检查。
9.3 数据库检查
对矢量数据拓扑关系、图形数据与属性数据关联性、属性因子完整性和正确性等进行检查。