穆葉仙·吐松

（新疆維吾爾自治區(qū)草原總站，新疆 烏魯木齊 830049）

草原對于大自然來說，在生態(tài)環(huán)境層面上能夠起到調節(jié)氣候、凈化環(huán)境、保持土壤中的水分，進而減少水土流失，保持生態(tài)平衡的堡壘作用。在畜牧業(yè)發(fā)展的角度來考慮，草原可謂是頂梁柱，草原植被對環(huán)境的影響和給人們帶來的經(jīng)濟效益非同一般［1］。因此草原植被變化的監(jiān)測顯得尤為重要，及時把握草原植被的變化動向，有利于對自然生態(tài)環(huán)境及時有效地進行保護。但是長時間大跨度的草原植被資源的監(jiān)測工作難度較大，隨著科技的發(fā)展利用GIS技術和遙感數(shù)據(jù)，能夠監(jiān)測特定代表性區(qū)域的草原植被變化情況。有科研人員利用相關技術已經(jīng)做出了相應的研究。我國西部草原面積較大，但近十年來水土流失、草原植被退化等一系列問題，起因于環(huán)境的變化和人為的影響［2］。研究數(shù)據(jù)顯示，新疆草原資源減少問題比較嚴重，從2005-2010年減少的面積很大，此問題亟待解決。需探求出切實可行的調整方案，使新疆草原植被的生長發(fā)展趨于穩(wěn)定。解決問題的前提是發(fā)現(xiàn)問題，然后分析問題，最后找出解決辦法，利用遙感和GIS(地理信息系統(tǒng))技術發(fā)現(xiàn)我國草原尤其是新疆草原面臨的嚴峻形勢，為分析新疆草原現(xiàn)狀、草原植被退化成因，從而制定相應的切實可行的辦法提供科學依據(jù)。

1 草原植被光譜特征

草原植被具有光譜反射特性，這一特性決定了遙感的質量。草原植被的光譜特征是有個綠色波長的小峰值，紅外波長的一個大峰值［5］。對草原生物量、地面覆蓋率及植被健康狀況的研究，這些波長是理想的選擇。在影像的選擇時必須注意含有近、中、遠紅外波段，從而更好地對草原植被進行遙感。國外科學家Schmidt和Skidmore對八種不同種類的草進行了室內光譜反射率的室內測量，結果顯示其反射率之間差異明顯，這為根據(jù)不同的反射率區(qū)分草原植被的種類提供了依據(jù)。

2 草原遙感中的影像分辨率

對草原植被的遙感是否有效取決于影像圖的光譜和空間分辨率。光譜分辨率越高的波段，對輻射差異的識別能力也越強。Bork針對窄波段和寬波段進行比對研究，發(fā)現(xiàn)在定量分析草原植被覆蓋成分、區(qū)分不同放牧方式上窄波段具有優(yōu)勢［6］?？臻g分辨率在面積較大的地理區(qū)域要求不高，但對于需要詳細植被信息的情況下，相同的光譜分辨率，空間分辨率越高，就能更好地獲得小面積區(qū)域的植被特征。

3 草原植被調查中遙感的價值

我們最常用的TM 2影像是太空遙感中地球資源衛(wèi)星影像之一［7］。比起其他衛(wèi)星影像，TM影像有七個波段，它的光譜區(qū)域更寬廣，在TM長光譜波段的雨季圖像上可以區(qū)分出大多數(shù)草原植被覆蓋類型。草原植被隨時間的變化也可以從TM影像上獲得，但是超干旱區(qū)TM影像不能一目了然地提供植被指數(shù)。

4 草原植被遙感調查的技術基礎

草原植被遙感調查的技術主要是3S技術。其中RS（遙感）技術能夠快速、準確、大范圍、周期性地綜合探測地面各種地物；GPS（全球定位系統(tǒng)）現(xiàn)在非常普遍，是能夠又準又快地確定地面地理位置等信息的儀器；GIS（地理信息系統(tǒng)）是對空間數(shù)據(jù)進行綜合處理和分析，并具有對數(shù)據(jù)的采集、編輯、分析與管理的技術［8］。這三項技術的結合，能夠實現(xiàn)對草原植被各種信息的高效處理。

5 草原植被遙感的應用

5.1 草原資源調查評估

幅員遼闊的草原資源，用地球資源衛(wèi)星影像來調查比較合適。主要是對草地類型、植被蓋度、草產(chǎn)量、空間分布及其內部相關性等的調查。對蓋度的測量也有最有效的植被指數(shù)，即紅波段亮度和基于藍色波段、紅-綠波段總和的垂直指數(shù)［9］。遙感和草原的業(yè)界人士依據(jù)主導草種和主要覆蓋類型劃分出了草地單元［10］。Ringrose等人利用激光來達到高效測量草原植被的蓋度分布，結果與實際地面植被情況非常吻合。從而發(fā)現(xiàn)區(qū)分草地特征是有季節(jié)性的，較干旱季節(jié)來說，雨季要容易得多［11］。他們利用不同時相TM數(shù)據(jù)識別并區(qū)分了草原植被特征及其季節(jié)性變化［12］。也有利用多時相TM影像進一步制作地表植被分布圖的。這些嘗試中，得出的結論是，要得到更加精確的結果單時相TM影像好一些，而對某種特定景觀中想要效果更好則需借鑒多時相TM影像。

5.2 草原植被生物量估測

國內外學者們用遙感的方法估測生物量的方法多樣，在實際運用中，有用NDVI來替代生物量的，有利用不同波段比值從而推算地面植被生物量的，還有從氣候因子入手建立模型，再校正遙感影像中提取的植被指數(shù)，達到測算生物量的目的。還有就是通過確定干枯草比重來測算生物量。

5.3 草原植被動態(tài)監(jiān)測

在對同一區(qū)域在不同時段進行反復觀測中，我們可以發(fā)現(xiàn)其時空變化，地表草原植被的狀況會因自然和人為因素而變化［13］。掌握這種變化能為及時有效地調整草原管理方案從而達到草原保護和合理利用起到非常重要的作用。對草原地表植物的實際檢測及小范圍草原植被發(fā)展變化的研究，遙感的應用提供了更多的便利。在大面積草原植被變化監(jiān)測中，衛(wèi)星影像的運用較為切合實際，在2017年自治區(qū)草原資源清查工作中，我們就通過自動分類完成了草原監(jiān)測的部分工作，也就是將地表不同的實物分為幾大類，其中也包括草原。有學者提出此法對草地監(jiān)測范圍是適合的，但要對草原狀態(tài)詳細識別就不適用了［14］。在測得變化之后要進行認真分析，區(qū)分測得變化是草原植被的真實情況還是地表土壤的變化。

5.4 草原植被正在退化

中國西部草原的15年的動態(tài)變化監(jiān)測顯示新疆的草原退化速度很快，我們應該引起高度重視。草原的退化特征多樣，會隨著氣候和地點而變，在干旱地區(qū)，草地退化表現(xiàn)為可食與不可食草種之比會降低。為利用遙感監(jiān)測草地退化，學者們提出可通過獲取相應指標來實現(xiàn)，從而克服以往用經(jīng)濟產(chǎn)出來評價草原植被退化的實際困難。

5.5 自然災害的預防

在估算草地植被生物量中可以通過確定干枯草比重來實現(xiàn)，有學者借此對發(fā)生火災的可能性進行了預測并提出發(fā)生火災后合理調配資源的應急措施。也有通過監(jiān)測草地干燥性，對草原地表燃燒量和濕度進行判斷，來推測火災發(fā)生的潛在可能。

6 草原植被遙感發(fā)展前景

隨著科技的日新月異，未來草原植被的遙感研究會以模擬和預測為重點方向發(fā)展，主要的趨勢是遙感中攝像和影像分析與GIS的集合。無人駕駛的飛機可以快速地獲取大量信息，對小范圍內的草原植被資源監(jiān)測十分有效。雖然無人機拍攝的影像比起航片的分辨率要低，但是其獲取影像的周期短，比起野外實地考察我們可以借助無人機影像對地面樣點獲取更多的信息。有學者發(fā)現(xiàn)，從高分辨率的攝像信息提供的草原植被蓋度與TM影像獲得的結果非常相近，航空攝像技術在快速校正其他衛(wèi)星數(shù)據(jù)提供的植被蓋度指數(shù)上潛力很大。遙感影像分析處理和GIS集成中，應用草原植被遙感中的波段差分和比值、自動分類等在獲取植被指數(shù)運用上比較廣泛。GIS在草原資源變化監(jiān)測上前景廣闊，主要是迭合多時相衛(wèi)星影像、幾何配準、空間對比。將GIS和遙感影像集合的自動方式，可以順利地確定草原資源變化的規(guī)則和范圍［15］。在草原植被研究中GIS的應用將會越來越廣泛和深入，從而將草原植被的研究推向模擬和預測的新時期。

研究監(jiān)測時對數(shù)據(jù)精細度要求比較高，遙感技術的不斷發(fā)展，其產(chǎn)品從時間間隔、精度等屬性上都會有所突破和進展。屆時，結合GIS技術和遙感影像的處理對脆弱的草原區(qū)域進行監(jiān)測將變得更加容易。在決策者考慮草原的合理利用、減少草原破壞時，這些技術將為草原資源保護提供有效的指導，幫助決策者掌握每一草地植被在不同管理方法下的反應，從而助力計劃人員提出合理有效的管理措施，使草原植被處于理想的狀態(tài)。

參考文獻:

[1]牟新待.遙感技術在草原資源調查和管理中應用的展望[J].中國草原與牧草，1984，（02）:57-61.

[2]河北省農業(yè)廳.摸清資源家底 樹立紅線意識 筑牢京津冀草原生態(tài)屏障[J].中國畜牧業(yè)，2017，（18）:41.

[3]談俊忠，張梅，談心，等.1995-2010年中國西部草地資源動態(tài)變化監(jiān)測研究[J].地理與地理信息科學，2015，31（04）:60-64.

[4]蘇大學，劉建華，鐘華平，等.中國草地資源遙感快查技術方法的研究[J].草地學報，2005，（S1）:4-9.

[5]查勇，Jay Gao，倪紹祥.國際草地資源遙感研究新進展[J].地理科學進展，2003，（06）:607-617.

[6]Bork E W,Wes t N E,Price K P,et al.Rangeland cover component quantification using broad （TM）and narrow～ band(1.4 NM)spectrometry[J].Journal of Range Management,1999，52 （3）:249～257.

[7]農業(yè)部即日起徹查非法征占草原行為[J].農業(yè)科技與信息，2004，（07）:5.

[8]施化義，馮景貴.關于洮南市草原現(xiàn)狀的調查報告[J].吉林畜牧獸醫(yī)，2016，37（10）:52-53.

[9]Pickup G,Bast in G N Chewings V H.Measuring rangeland vegetation with high resolution airborne videography in the blue-near infrared spectral region[J].International Journal of Remote Sensing，2000，21（2）:339～351.

[10]Paruel o JM,Gollusci o R A.Range assessment using remote sensing in Northwest Patagonia(Argentina)[J].Journal of Range Management,1994,47(6):498～ 502.

[11]劉建華，蘇大學，鐘華平.黃土高原地區(qū)草地資源兩次遙感調查比較研究[J].草地學報，2005，（S1）:20-23+27.

[12]Ringrose S,M usisi-Nkambwe S,Coleman T,et al.Us e of Landsat Thematic Mapper data to assess seasonal rangeland changes in the Southeast Kalahari,Botswana[J].Environmental Management，1999，23（1）:125～138.

[13]隋曉青，安沙舟，王堃，等.應用多源遙感數(shù)據(jù)對天山草地資源分類的比較研究[J].草地學報，2007（02）:145-152.

[14]陳全功，衛(wèi)亞星，梁天剛，等.遙感技術在草地資源管理上的應用進展[J].國外畜牧學(草原與牧草),1994，（01）:1-12.

[15]姜艷，尚振蘭.遙感技術在草地資源調查研究中的應用[J].科技風，2013，（09）:94.