唐代生等基于 3S 技术的南岳区植被分布图的绘制与研究 16 第1期植被类型现状分布规律及变化特征为南岳区林调查方法采用样线及典型样方调查相结合地保护利用规划风景名胜区保护等提供了依据对遥感影像图上色调纹理形状等一致辨识度 1 较高的区域进行典型调查并记录对辨识度不高

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诊舒
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1 第 33 卷第 1 期 2013 年 1 月中南林业科技大学学报 Journal of Central South University of Forestry & Technology Vol. 33 No. 1 Jan 基于 3S 技术的南岳区植被分布图的绘制与研究唐代生 1 尹京 1 彭珍宝 2 旷柏根 2 袁正科 3 夏江林 2 1. 中南林业科技大学林学院湖南长沙湖南省南岳树木园湖南衡阳湖南省林业科学院湖南长沙摘要为了掌握南岳区植被类型现状分布规律及变化特征在对该区域植被类型分布现状进行了详细调查的基础上利用 3S 技术开展了南岳区植被制图的方法研究结果表明南岳区总面积为 hm2 其中林地面积为 hm2 天然林面积减小植被有所退化毛竹入侵抢占了其他植被的生存空间南岳区受人为干扰影响大人工林面积大其植被正在恢复过程中该研究成果为南岳区林地保护利用规划风景名胜区保护等提供了依据关键词植被分布图植被分类 3S 技术南岳中图分类号 S771.8 文献标志码 A 文章编号 X(2013) Drawing of vegetation distribution map of Nanyue based on 3S technology TANG Dai-sheng1, YIN Jing1, PENG Zhen-bao2, KUANG Bo-gen2, YUAN Zheng-ke3, XIA Jiang-lin2 (1. School of Forestry, Central South University of Forestry & Technology, Changsha , Hunan, China; 2. Nanyue Arboretum, Hengyang , Hunan, China; 3.Hunan Academy of Forestry, Changsha , Hunan, China) Abstract: In order to grasp the vegetation distribution and changing characteristics of Nanyue area, the method of vegetation mapping with 3S technology was studied based on the detailed survey of the status of vegetation type. The investigation in the field and indoor interpretation has been done using SPOT5 remote sensing images, the corresponding attribute database has been established based on class investigation, vegetation distribution map of Nanyue has been drawn by ARCGIS9.3 software. The total area of Nanyue district is approximately hm2, of the total area, forest area is about hm2, natural forest area has reduced and the vegetation degraded, and Phyllostachys pubescens intrusion took living space from other vegetation. This district is heavily affected by human disturbance, the man-made forest took large proportion, the vegetation is now in the procedure of recovering. The findings provide a basis for planning woodland protection and utilization and the protection of landscape and famous scenery. Key words: vegetation mapping; vegetation classification; 3S technology; Nanyue district 植被分布图或称地植物学图通常是指植物比较系统地反映了我国主要植被类型直观地展群落类型分布图它是某一地区各级植被分类单现了植被分布的地域性规律 21 世纪以来我国位依据空间分布状况按比例绘制而成的地图植被制图工作走向数字化主要是将 RS GIS 与它体现了某一地区植被研究的具体成果是植被 GPS 技术相结合进行植被分布图的编绘实现了 [1] 生态学研究的一项重要内容 20 世纪 50 年代初数字化不但提高了制图精准度和工作效率而我国开始了植被制图工作对植被类型进行调查且便于对数据进行分析统计以及实时更新等工与制图主要是利用航空像片来实现的在此期间作 3S 技术的综合应用已成为植被制图主要研究绘制了许多小比例尺的植被分布图如 1959 年领域根据植被分布图可以了解植物资源状况由侯学煜主编的中国的植被的附图中国植也可以作为各级植被区划和产业规划的依据还 [2] 被图 20 世纪 70 至 90 年代主要采用遥感是科学研究环境保护和合理利用植被资源的重植被制图手段进行植被制图取得了许多研究成要资料 [4] 本研究以南岳 2009 年 SPOT 遥感影像果如 1980 年中国植被的附图中国植被图 [3] 图为基础在 Arcqis 9.3 的支持下分析了南岳区收稿日期基金项目湖南省科技厅项目南岳衡山植被特性和退化山地生态恢复技术研究编号 2011FG3061 国家自然科学基金面上项目基于 GIS 和 RS 技术的城市群紧凑度研究编号中南林业科技大学 2010 年引进人才项目编号作者简介唐代生男湖南衡南人副教授博士主要从事 GIS 和森林资源经营管理的教学和研究工作

2 唐代生等基于 3S 技术的南岳区植被分布图的绘制与研究 16 第1期植被类型现状分布规律及变化特征为南岳区林调查方法采用样线及典型样方调查相结合地保护利用规划风景名胜区保护等提供了依据对遥感影像图上色调纹理形状等一致辨识度 1 较高的区域进行典型调查并记录对辨识度不高研究区概况特殊色调纹理形状区域进行实地勘察和记录南岳区地处湖南省中部偏东南在衡阳市北部位于北纬东经之间全区土地总面积为 hm2 目视解译 1 对遥感影像图进行预处理后参考 5 条南岳区地处衡山山脉中心地形以山地丘陵为主野外调查路线 74 块样地和 GPS 定位点对照遥地势中部高四周低呈现阶梯状其最高峰为祝感影像图来判读每个植被类型在遥感影像图上所融峰海拔 m 四周海拔为 m 显示的特征结果见图 1 南岳衡山的土壤主要有草甸土黄棕壤红黄壤红壤和水稻土土壤分布主要受地形和气候的影响垂直变化很明显全区属中亚热带季风湿润气候四季分明冬冷夏凉气温重直变化大山下年平均气温 17.8 雾日数 40 d 山上年平均气温 11.2 雾日数 252 d 山下年均降水量为 mm 山上年均降水量为 mm[5] 2 资料收集与野外调查 2.1 资料收集与软硬件配置 (1) 基础资料收集与南岳区有关的各种文字图 1 南岳区 SPOT5 卫星影像 Fig.1 SPOT5 image of Nanyue district 资料及林相图 1 5 万南岳区地形图一套 2009 年 SPOT 遥感影像图 (2) 软硬件配置 arcgis9.3 软件一套 GPS 接收机 PC 机打印机扫描仪等对于大比例尺地形等环境条件复杂土地利用类型多样的地区其图像精度主要与遥感影像本身分辨率和区域的复杂程度有关 [6] 所以野外调查在遥感影像图判读的基础上依据各植被类型的调查路线根据南岳区的遥感影像图和道路分布规律参考各种文献资料对其进行较全面的情况参照地形图和林相图制定了贯穿制图区 5 解译分析对遥感影像图上色调纹理形状等条野外调查路线并且对设置的 74 块样地进行详一致并有明显特征的并且符合植被类型分布规律细的调查同时对遥感影像图建立目视解译调的斑块建立目视解译标志见表 1 查尽可能多的覆盖制图区的植被类型表 1 南岳区部分植被类型的遥感影像特征 Table 1 TM image features of major nature vegetation types of Nanyue district 植被类型色调形状纹理分布位置马尾松砖红色块状海拔 900 m 以下的山地杉木深棕色立体感较强边缘较清晰海拔 600 m 以上的山地落叶阔叶林嫩绿色块状常绿阔叶落叶混交林紫蓝色常绿阔叶林暗绿色暖性竹林棕黄棕红色立体感较强边缘较清晰后山海拔 900 米以下的山地暖性落叶阔叶灌丛土黄色常绿阔叶灌丛橙红夹绿色立体感弱边界不清晰疏灌草丛灰绿色建设用地农田水域白蓝紫红块状东南方较多

3 第 33 卷中南林业科技大学学报 17 3 结果与分析 3.1 植被群落分类与编码根据植物群落学生态学原则和制图原则, 参考中国植被的分类原则以及湖南植被 [7], 将南岳区自然植被主要类型分为 13 个植被型组 44 个群系 ( 沼泽与水生植被未统计 )( 见表 2) 这一分类体系符合中国植被分类原则, 把握了群落外貌生态学和优势种组成这两个主要特征, 反映了南岳地区植被类型概貌在植物群落类型划分的基础上, 代码设计采用罗马数字和阿拉伯数字相结合的方法, 该代码体系层析清晰逻辑性强, 为建植被分布图的数据库的建立奠定了基础 [8] 表 2 南岳区植被群落划分及代码 Table 2 Vegetation classification and code for Nanyue district 代码群落名称代码群落名称代码群落名称 Ⅰ 暖性针叶林 16 红果山胡椒 + 石灰花楸群落 31 檵木篌竹山橿群落 1 马尾松 17 银杏 32 大叶黄杨 + 蜡子树 + 庐山芙蓉群落 Ⅱ 常绿落叶阔叶混交林 18 绒毛皂荚 33 檵木 + 山橿 + 微毛柃 + 牡荆群落 2 水青冈 + 云山青 + 水丝梨 + 甜槠群落 19 雷公鹅耳枥 + 光叶水青冈锐齿槲栎群落 Ⅸ 疏灌草丛 3 木蜡树 + 云山青冈 + 水丝梨 + 紫弹树群落 20 红果山胡椒 + 湖北算盘子 + 山樱花 + 多脉青冈群落 34 芒 + 野古草群落 4 鹿角杜鹃 + 蜡瓣花 + 石灰花楸群落 21 红果山胡椒 + 圆锥绣球 + 茅栗群落 Ⅹ 针叶种质保存与景观林 Ⅲ 常绿阔叶林 Ⅴ 暖性竹林 35 湿地松 + 油松 5 鹿角杜鹃 + 甜槠 + 猴欢喜 + 香冬青群落 22 毛竹 + 杉木 ( 人工林 ) 36 杉木 6 青冈栎 + 柯群落 23 篌竹 37 柳杉 7 多脉青冈 + 灰柯 + 鹿角杜鹃 + 甜槠群落 Ⅵ 常绿阔叶落叶灌丛 38 马尾松林 8 灰柯多脉青冈尖连蕊茶群落 24 美丽胡枝子 + 篌竹 + 箬叶竹 + 华空木群落 Ⅺ 针叶阔叶混交种质保存与景观林 9 灰柯 + 甜槠 + 多脉青冈群落 25 檵木 + 乌药 + 山胡椒 + 化香群落 39 马尾松 + 樟树 + 枫香 10 绒毛润楠 + 猴欢喜 + 甜槠群落 Ⅶ 落叶阔叶灌丛 Ⅻ 常绿阔叶经济与景观林 11 水丝梨 + 小蜡树群落 26 红果山胡椒 + 金缕梅 + 山橿 + 美丽胡枝子群落 40 毛竹 12 甜槠 + 厚皮香 + 细叶短柱茶群落 27 红果山胡椒 + 蜡瓣花 + 圆锥绣球群落 41 毛竹 + 杉木 Ⅳ 落叶阔叶林 28 盐肤木 + 海通 + 牡荆群落 42 油茶 13 圆锥绣球 + 红果山胡椒 + 湖北算盘子群落 Ⅷ 常绿阔叶灌丛 43 茶叶 14 蜡瓣花 + 红果山胡椒 + 山樱花 + 湖北算盘子群落 29 篌竹 + 檵木 + 杠香藤 + 中华绣线菊 XIII 落叶阔叶药用与景观林 15 金缕梅 + 篌竹群落 30 篌竹 + 尖连蕊茶群落 44 凹叶厚朴天然林为 Ⅰ~Ⅸ, 人工林为 Ⅹ~XIII 3.2 植被分布图的绘制在制图过程中处理的原则 :1 优势为主原则南岳区植被多种多样, 混杂生长, 根据优势为主原则确定图斑类型 ;2 重点突出原则在南岳有小面积绒毛皂荚和银杏群落, 是南岳的特色植被, 但在图上难以表示, 则用夸张手法, 将其面积适当扩大, 重点突出于植被分布图上 ;3 最小图斑原则根据制图精度和成图效果要求, 制定图斑面积必须大于或等于 0.1 hm 2 的标准 : 对于面积小于 0.1 hm 2 的图斑, 采取融合到相邻且面积大于或等于 0.1 hm 2 的图斑中的方法首先对地形图卫星影像数据进行扫描, 并利用 arcgis9.3 软件对其进行配准, 然后对制图区进行边界线河流水域非林地的信息提取, 并建立相应图层将样方所在位置的 GPS 点导入到计算机上 ; 然后, 在 Arcgis9.3 系统中, 以野外调查的 5 条线路和 74 块样地的数据为基准, 依据目视解译结果, 参考林相图和二调数据, 对制图区域进行植被类型的判定, 创建植被类型的面状图层, 勾绘其边界, 并进行拓扑检查, 同时, 对其属性表进行资料输入, 并进行空间数据处理和分析, 提取相关信息 ; 最后, 进行图例及颜色配置并整饰出图, 成果包括属性表和图件 ( 见图 2) 3.3 结果分析南岳区总面积为 hm 2, 林地面积为 hm 2, 占总面积的 80.37% 南岳区存在植被退化现象, 天然林面积减少, 有天然林 hm 2, 占 34.84%; 其中阔叶林 hm 2, 主要分布在, 其它地方只有零星分布, 其中有南岳独有树种绒毛皂荚 Gleditsia japonica, 以及少许银杏 Ginkgo biloba; 灌丛, 主要建群种有红

4 唐代生等基于 3S 技术的南岳区植被分布图的绘制与研究 18 第1期图 2 南岳区植被类型分布 Fig.2 Vegetation type distribution of Nanyue district 果山胡椒 Lindera erythrocarpa 蜡瓣花 Corylopsis sinensi 美丽胡枝子 Lespedeza formosa 篌竹 Phyllostachys nidulari 檵木 Loropetalum 65.16% 主要建群种有马尾松 Pinus massoniana 杉木 Cunninghamia lanceolata 柳杉 Cryptomeria chinensis 中华绣线菊 Spiraea chinensis 山橿 fortunei 毛竹 Phyllostachys pubescens 油茶 Camellia oleifera 茶树 Camellia sinensis 毛竹由 Lindera reflexa 等灌草丛分布于山顶高地还于生长快抢去了其它植被的生存空间其面积有些是农田抛荒而成主要分布于泗塘村其主要建群种有芒 Miscanthus sinensis 蕨 Pteridium 有 hm2 主要分布在山脉的西北面海拔 aquilinum var. latiusculum 荩草 Arthraxon hispidu 800 m 以下地区而杉木和柳杉主要分布在 700 等因南岳区受人为干扰影响大人工林面积大 m 以上山地油茶分布在拜殿村泗塘村茶主灌木层有较好的发展本地物种生长较好其植被正要分布在南岳林场和杉湾村交界处沿公路两旁 2 在恢复过程中人工林面积有 hm 占 Table m 以下马尾松主要分布在山脉东南面海拔结果见表 3 表 3 南岳区植被群落分布面积统计 Statistics of vegetation distribution area of Nanyue district 群落名称面积 /hm2 百分比 /% 群落名称面积 /hm2 百分比 /% 暖性针叶林常绿阔叶灌丛常绿落叶阔叶混交林疏灌草丛常绿阔叶林针叶种质保存与景观林落叶阔叶林针叶阔叶混交种质保存与景观林常绿阔叶落叶灌丛常绿阔叶经济与景观林暖性竹林落叶阔叶药用与景观林落叶阔叶灌丛林地面积结论植被分布图直观地展现了一个地区植被研究成果通过 3S 技术对南岳地区进行植被分布图的研制是植被资源信息化的重要成果南岳地处低山丘陵地区为了提高分类精度对此制定了 5 条野外调查线路每条线路尽可能多的覆盖不同植

5 第 33 卷 19 中南林业科技大学学报被类型在野外调查中采用 GPS 定位为内业制 [2] 侯学煜. 中国的植被 [M]. 北京 : 人民教育出版,1960. 图提供了精度较高的数据资料同时对设置的 74 [3] 吴征镒. 中国植被 [M]. 北京 : 科学出版社, 块样地进行详细的调查在 3S 技术的支持下绘 [4] 夏江林, 旷建军, 彭珍宝, 等. 南岳自然保护区藤本植物多样性 [J]. 长江流域资源与环境,2011,20(11): 制了植被分布图并建立了与植被分布图相对应的动态属性数据库更为形象地直观地展现了南岳 [5] 通报,1997,14 增刊 : 区植被类型和空间分布情况便于对数据库进行分析统计和提取当数据发生变化时便于及时地田新智. 植被类型图的绘制 - 以西藏植被图为例 [J]. 植物学 [6] 周翔, 林辉, 马丰丰, 等. IRS-P6 影像最佳波段组合选择对植植被类型及其相关信息进行资料更新南岳植与制图精度评价 [J]. 中南林业科技大学学报,2008,28(1):117- 被类型的划定以及植被分布图的研制为南岳地区森 121. 林资源的经营和管理生态环境的保护和改善提供 [7] 祁承经. 湖南植被 [M]. 长沙湖南科学技术出版社,1990. 了重要依据为人们对植被资源清查利用和保护 [8] 朱志正, 唐代生, 袁正科, 等. 基于 MapGis 的洞庭湖区植被提供了依据分布图的编制 [J]. 中南林学院学报,2006,26(2): 参考文献 [1] [ 本文编校谢荣秀 ] 宋永昌. 植物生态学 [M]. 上海华东师范大学出版社 ( 上接第 14 页 ) [4] 罗通, 马丹炜, 邓鹜远, 等. 低温对麻风树生理指标的影响 [J]. 中国油料作物学,2005,27(4): [5] 毛俊娟, 王胜华, 陈放. 不同温度和铝浓度对麻风树生理指标的影响及外源钙的作用 [J]. 北京林业大学学报,2007, 29(6): [6] 樊哲仁, 王晓东, 唐琳. 硅对盐胁迫下麻风树种子萌发及幼苗生长的影响 [J]. 中国油料作物学, 2010,32(2): [7] 丁蓄, 韦小丽, 周小东, 等. 不同种源麻疯树苗期生长特性比较分析 [J]. 中南林业科技大学学报,2010,30(7): [8] 张学昆, 张春雷, 廖星, 等年长江流域油菜低温冻害调查分析 [J]. 中国油料作物学报,2008, 30(1): [9] 赵梅, 周瑞莲, 刘建芳, 等. 冬季融冻过程中白三叶叶片抗氧化酶活力和渗透调节物含量变化与抗冻性的关系 [J]. 生态学报,2011,31(2): [10] Sundar D, Perianayaguy B, Reddy A R. Localization of antioxidant enzymes in the cellualar compartments of sorghum leaves[j].plant Growth Regul.,2004,44(2): [11] 张志良, 瞿伟菁. 植物生理学实验指导 [M]. 北京 : 高等教育出版社, 2003 : [12] 邹琦. 植物生理学实验指导 [M]. 北京 : 中国农业出版社, [13] 李静, 曾德贤, 吴子欢, 等. 麻风树 (Jat ropha curcas L. ) 种子总 DNA 提取方法的建立和优化 [J]. 西南农业学报,2011, 24(2): [14] Ganesh R S, Parthiban K T, Senthil K R, et al. Genetic diversity among Jatropha species as revealed by RAPD markers[j]. Genet Resour Crop Ev., 2008,55: [ 本文编校谢荣秀 ]

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