李曉彤，劉倩，覃先林，劉樹超，王崇陽

1.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所,北京 100091;2.國家林業(yè)局林業(yè)遙感與信息技術(shù)實驗室,北京 100091

1 引 言

森林可燃物是指森林和林地上一切可以燃燒的植物體，包括喬木、灌木、草本等（袁春明和文定元，2001）。廣義上的森林可燃物不僅指分布在森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的植物體，還包括分布在草原、荒漠、濕地等生態(tài)系統(tǒng)中的植物體。在本文中將分布在中國的森林、草原、荒漠、濕地等生態(tài)系統(tǒng)中的一切可燃燒的植物體簡稱為可燃物。通過可燃物類型的劃分，可以預(yù)測森林火災(zāi)擴散速率和強度，從而推測林火蔓延并制定防火措施（賀紅士等，2010）。準確了解可燃物的類型及其空間分布，對于林火發(fā)生預(yù)報、林火行為預(yù)測、滅火指揮、生物防火等工作至關(guān)重要。國內(nèi)外傳統(tǒng)的可燃物類型劃分方法主要是根據(jù)群落劃分，前蘇聯(lián)和中國東北一直沿襲按植物群落和林型劃分可燃物類型（胡海清等，2007）?！度珖只痣U區(qū)劃等級》（2008）中也明確規(guī)定了將優(yōu)勢樹種作為重要火險因子，用于劃分不同可燃物類型。

基于遙感影像進行可燃物類型劃分是一種覆蓋范圍廣、可近實時更新的方法。由于針葉林、闊葉林、針闊混交林等不同森林類型的光譜特征和可燃性存在明顯差異，通過不同可燃物的遙感影像光譜差異，并結(jié)合先驗知識可實現(xiàn)類型劃分。國內(nèi)外學(xué)者在這方面已開展了相關(guān)研究，如郭鴻郡等（2014）根據(jù)優(yōu)勢樹種的分布，把塔河林業(yè)局森林劃分為針葉林、闊葉林、針闊混交林和空地，并利用World View 衛(wèi)星數(shù)據(jù)對研究區(qū)可燃物類型進行劃分；陳冀岱和牛樹奎（2018）利用多時相的高分一號數(shù)據(jù)，主要依據(jù)植物群落、林型等因素，對鷲峰林場森林可燃物進行了劃分；Marino 等（2016）根據(jù)機載激光掃描儀數(shù)據(jù)獲得的可燃物垂直結(jié)構(gòu)信息，建立了可燃物類型分類決策算法，并生成了西班牙加那利群島森林可燃物類型圖；Stefanidou 等（2018）利用災(zāi)害監(jiān)測星座和Landsat 8 陸地成像儀衛(wèi)星影像，結(jié)合植被密度信息，采用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ謩e繪制了希臘東部和北部區(qū)域的可燃物類型圖；Huesca 等（2019）利用波譜混合分析、波譜角填圖、多端元波譜混合分析得到西班牙卡巴涅羅斯國家公園森林植被類型分類結(jié)果，并通過激光雷達數(shù)據(jù)，將植被垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)作為端元，建立可燃物分類規(guī)則，生成了研究區(qū)可燃物類型圖。但是目前大部分研究都是針對局部區(qū)域內(nèi)的森林可燃物類型劃分，對于大范圍宏觀尺度的森林、草原、以及荒漠等生態(tài)系統(tǒng)中的可燃物類型精細劃分研究較為匱乏?，F(xiàn)僅查閱到Pettinari 和Chuvieco（2014）根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的地表覆蓋分類系統(tǒng)及全球陸地生態(tài)區(qū)，對全球范圍內(nèi)森林、草原、濕地等生態(tài)系統(tǒng)中的可燃物進行了精細劃分?？扇嘉铮ò▎棠?、草灌等植物）是發(fā)生森林火災(zāi)的物資基礎(chǔ)（杜建華等，2019）；在全球氣候變暖的大背景下，加劇了世界各國發(fā)生森林火災(zāi)的風(fēng)險；盡管我國各級部門加大了防火力度，但近幾年重特大森林火災(zāi)仍有發(fā)生。

目前中國可燃物遙感分類研究大多在局部區(qū)域內(nèi)開展，基于全國尺度的可燃物遙感劃分方法研究將成為該領(lǐng)域研究趨勢之一。在借鑒國際地圈生物圈計劃IGBP（International Geosphere-Biosphere Program）土地覆蓋分類系統(tǒng)、普羅米修斯（Prometheus）可燃物分類系統(tǒng)（Arroyo 等，2006）、以及田曉瑞等（2006）建立的遙感可燃物分類規(guī)則等研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國植被分布及物候特點，制定了基于中國自然環(huán)境下的可燃物遙感分類體系；以2016年中等分辨率成像光譜儀MODIS（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer） 數(shù)據(jù)產(chǎn)品、全國植被區(qū)劃等為數(shù)據(jù)源，探索了利用遙感和地理信息空間分析技術(shù)相結(jié)合，對全國尺度的林灌草可燃物類型的劃分方法，以期為中國的森林草原火災(zāi)的預(yù)防、火行為預(yù)測、生物防火等工作提供科學(xué)參考依據(jù)，從而為林草安全風(fēng)險防范提供技術(shù)支撐。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)

選用的MODIS 產(chǎn)品包括由MODIS 生成的全球土地覆蓋類型產(chǎn)品和植被覆蓋度產(chǎn)品。

（1）MODIS 土地覆蓋產(chǎn)品。MODIS 土地覆蓋類型產(chǎn)品選用的是2016年的MCD12Q1 數(shù)據(jù)產(chǎn)品，該產(chǎn)品空間分辨率為500 m，利用一年的MODIS觀測數(shù)據(jù)，采用決策樹分類算法生成，以描述土地覆蓋類型（Friedl等，2010）。該數(shù)據(jù)產(chǎn)品共有5種不同的土地覆蓋分類方案，本文選取其中根據(jù)IGBP 全球植被分類系統(tǒng)生成的產(chǎn)品。該產(chǎn)品包含了17 類土地覆蓋類型，包括11 類自然植被類型、3 類開發(fā)和鑲嵌地類型和3 類非植被土地覆蓋類型（衛(wèi)亞星和王莉雯，2010）。

（2） MOD44B 產(chǎn)品。MOD44B 為MODIS VCF（Vegetation Continuous Fields）數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其空間分辨率250 m，代表陸地表面植被覆蓋度信息，包括3個數(shù)據(jù)子集，分別是林木覆蓋百分比TC（Tree Cover）、非林木覆蓋百分比NTC（Non-Tree Cover）及非植被覆蓋百分比NVC（Non-Vegetation Cover），數(shù)值在0—100，三者之和為100 （Hansen 等，2004）。選用2016年MOD44B VCF 的NTC 數(shù)據(jù)子集，進行全國可燃物類型劃分及覆蓋度的統(tǒng)計。

2.1.2 全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)

全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)能夠反映中國植被類型空間分布特征，它將中國分為濕潤、半濕潤森林帶、半干旱草原帶以及干旱荒漠帶共3大植被帶，并細分為14種植被區(qū)域（王靜愛和左偉，2010），各區(qū)域如表1所示。

表1 全國植被區(qū)劃信息Table 1 Information of Chinese national vegetation regionalization

2.1.3 驗證數(shù)據(jù)

將實地調(diào)查數(shù)據(jù)作為主要驗證數(shù)據(jù)，包括：2012年—2016年南方丘陵山區(qū)森林實地調(diào)查數(shù)據(jù)（來自中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所科技基礎(chǔ)性工作專項—“中國南方丘陵山區(qū)生物資源調(diào)查與考察”）、2016年根河市實地調(diào)查數(shù)據(jù)和森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)（來自973項目“復(fù)雜地表遙感信息動態(tài)分析與建?！保?、2017年黑龍江省大興安嶺地區(qū)森林實地調(diào)查數(shù)據(jù)。

對于缺乏實地調(diào)查數(shù)據(jù)的區(qū)域，利用2017年30 m 全球土地覆蓋數(shù)據(jù)集FROM-GLC （Finer Resolution Observation and Monitoring of Global Land Cover）和2015年500 m 全球陸表特征參量GLASS（Global Land Surface Satellite） 植被覆蓋度FVC（Fractional Vegetation Cover） 產(chǎn)品做交叉 驗 證。FROM-GLC數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源：http：//www.geodata.cn/data/datadetails.html?dataguid=25725976218589［2019-06-26］）經(jīng)隨機森林方法得到地表覆蓋類型，經(jīng)嚴格驗證后精度達72.35%。GLASS FVC 數(shù)據(jù)利用Landsat 數(shù)據(jù)生成的高空間分辨率FVC 數(shù)據(jù)和經(jīng)過處理的MODIS 地表反射率數(shù)據(jù)來訓(xùn)練通用回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；經(jīng)全球分布地面觀測數(shù)據(jù)驗證R2=0.809，RMSE=0.157（Jia等，2015）。

另外，還將高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)（Google Earth高分辨率影像、高分一號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)）作為驗證工作中的輔助數(shù)據(jù)。

2.1.4 其他輔助數(shù)據(jù)

全球1 km 冠層高度產(chǎn)品（Simard 等，2011），用于統(tǒng)計各類型植被冠層平均高度信息；全國行政區(qū)劃數(shù)據(jù)用于確定研究區(qū)域。

2.2 研究方法

首先，將分塊的HDF 格式的MCD12Q1 數(shù)據(jù)和MOD44B數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、拼接處理，并將處理后的MCD12Q1、MOD44B、以及全國植被區(qū)劃等數(shù)據(jù)均進行投影轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為阿爾伯斯等面積圓錐投影（中央經(jīng)線為105°E，第一標準緯線25°N，第二標準緯線47°N）。通過重采樣將其空間分辨率統(tǒng)一為500 m；并用全國行政區(qū)劃圖掩膜生成覆蓋全國的數(shù)據(jù)層，用于可燃物類型劃分及驗證。

其次，制定基于全國自然環(huán)境下的可燃物遙感分類體系。在此基礎(chǔ)上利用MCD12Q1、MOD44B和植被區(qū)劃數(shù)據(jù)，采用空間分析中的重分類和聯(lián)合分析方法生成全國可燃物類型圖，并進行精度驗證。研究技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 研究技術(shù)路線Fig.1 The flowchart of study

2.2.1 可燃物分類體系

遙感技術(shù)難以對林下可燃物進行探測，因此基于遙感的可燃物分類工作多采用依據(jù)優(yōu)勢樹種劃分可燃物類型的方法來進行（高成德等，2005；陳蕓芝等，2008）。在可燃物劃分研究中，植被覆蓋度作為衡量空間分布的重要指標，也成為劃分可燃物類型的重要因子（田曉瑞等，2006；Lasaponara和Lanorte，2007；趙穎慧和高利，2008）。在借鑒IGBP 土地覆蓋分類系統(tǒng)、Prometheus 可燃物系統(tǒng)、以及田曉瑞等建立的遙感可燃物分類規(guī)則的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國的森林、灌木和草本等植被生長空間分布及覆蓋度等信息，制定了面向全國尺度林草火險預(yù)報應(yīng)用的可燃物遙感分類體系。

（1）一級可燃物類型。參照IGBP 土地覆蓋分類系統(tǒng)，將全國的一級可燃物類型劃分為森林、灌木和草本等3 種可燃物類型，其特征和對應(yīng)IGBP土地覆蓋分類系統(tǒng)類型信息見表2所示。

表2 一級可燃物類型Table 2 Fuel types of level one

（2）二級可燃物類型。將一級可燃物類型細分為二級類型。其中，按葉形將森林分為針葉林、闊葉林和混交林類型；將灌木分為有林灌叢和灌叢類型；將草本分為木本植被—草鑲嵌體和草類型（表3）。

表3 二級可燃物類型Table 3 Fuel types of level two

（3）三級可燃物類型。NTC 能夠反映地面可燃物的分布情況，將NTC 作為劃分依據(jù)，對二級可燃物類型進一步劃分為三級類型。借鑒Prometheus可燃物分類系統(tǒng)，在針葉林、闊葉林和混交林類型中，將NTC≤30%劃分為灌草低覆蓋度類型，將NTC>30%劃分為灌草高覆蓋度類型；在有林灌叢和灌叢類型中，將NTC≤60%劃分為灌草低覆蓋度類型，將NTC>60%劃分為灌草高覆蓋度類型；對于木本植被—草鑲嵌體和草類型，則以NTC>50%或50%≥NTC>10%來劃分高覆蓋度與低覆蓋度類型，具體見表4。

表4 三級可燃物類型Table 4 Fuel types of level three

（4）四級可燃物類型。全國植被區(qū)劃的劃分依據(jù)是優(yōu)勢植被類型及其有規(guī)律的組合，除了主要植被類型外，往往還會考慮年積溫、地形、干燥度、降水量等自然要素（孫世洲，1998）。不同植被區(qū)劃之間的植被屬性及其自然環(huán)境存在較大差異，因此，可燃物火行為也存在差異。以全國植被區(qū)劃作為可燃物類型劃分的一項主要指標，將三級可燃物類型按照植被區(qū)劃空間分布位置，細分為四級可燃物類型。理論上四級類型可生成196 種類型，限于篇幅，四級類型均以編號形式展示，編號前一位或兩位表示植被區(qū)劃區(qū)域，后兩位表示可燃物分類體系的三級類型。各四級類型的名稱均以所處的植被區(qū)劃和其三級類型命名，例如，“1-01”的名稱為“寒溫帶針葉林區(qū)域灌草高覆蓋度針葉林”，“7-03”的名稱為“熱帶東部偏濕性季雨林、雨林區(qū)域灌草高覆蓋度闊葉林”。

2.2.2 可燃物分類方法

按照建立的可燃物分類體系，借助地理信息系統(tǒng)空間分析中的重分類和聯(lián)合分析方法，對全國可燃物進行劃分。MCD12Q1數(shù)據(jù)產(chǎn)品經(jīng)重分類，生成可燃物一級類和二級類型圖。采用空間分析中的聯(lián)合分析方法，先后結(jié)合MOD44B 數(shù)據(jù)和全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)，分別形成三級和四級可燃物類型圖。

（1）一、二級可燃物類型分類方法。森林可燃物一級和二級類型與IGBP 土地覆蓋分類系統(tǒng)具有對應(yīng)關(guān)系，如圖3 所示。按照對應(yīng)關(guān)系，采用ArcGIS 10.3 軟件空間分析中的重分類方法（牟乃夏等，2012），生成二級可燃物類型和一級可燃物類型。

圖3 一、二級可燃物劃分體系與IGBP土地覆蓋分類系統(tǒng)對照圖Fig.3 Contrast relationship between fuel types and IGBP land cover classification system at level one and two

（2）三、四級可燃物類型分類方法。利用MOD44B 數(shù)據(jù)的NCT 數(shù)據(jù)子集，采用ArcGIS 10.3軟件疊加分析工具集中的聯(lián)合分析工具（牟乃夏等，2012），按照三級可燃物類型定義，將二級可燃物類型劃分成三級類型；使用相同的方法，結(jié)合全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)將可燃物三級類型進一步細分成四級類型。

（3）四級可燃物類型分類后處理。為減少可燃物類型信息的冗余度，使各類型更具有代表性，對分類后的四級類型中低代表性的類型（<0.001%的中國國土面積：96.34 km2），與空間分布鄰近且具有相同植被特征的類型進行歸并處理。例如，將寒溫帶針葉林區(qū)域內(nèi)的闊葉樹與溫帶草原區(qū)域樺林、櫟林草原過渡區(qū)的闊葉樹（二者主要植被都為白樺、蒙古櫟）合并。

圖2 可燃物劃分技術(shù)路線Fig.2 The process of fuel types classification

2.2.3 精度驗證

對生成的一、二、三級可燃物類型結(jié)果的驗證，采用江西、福建、湖南山地丘陵和大興安嶺地區(qū)樣地數(shù)據(jù)進行局部驗證。為保證實地調(diào)查樣點對500 m分辨率結(jié)果的可驗性，利用高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)（Google Earth 高分辨率影像、高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)等）盡可能地選擇周邊500 m范圍內(nèi)植被類型分布均勻的樣點，從而使實地調(diào)查樣點可代表該位置的可燃物分類像元。然后通過2.2.1 節(jié)建立的可燃物分類體系，判斷各實地調(diào)查樣點的可燃物類型，并通過實測樣點的GPS 坐標建立實測樣地與可燃物遙感分類結(jié)果之間的關(guān)系，來驗證一到三級可燃物分類結(jié)果。

由于地面調(diào)查數(shù)據(jù)樣點數(shù)量有限，因此利用根河市森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)，同時輔助Google Earth 高分辨率影像、高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)等對該區(qū)域樣本量進行適量擴充。綜合已測樣地位置、紋理、光譜等相關(guān)信息，重點圍繞樣地周邊像元進行拓展，當(dāng)拓展樣本與實測樣本的光譜、紋理等信息及輔助參考數(shù)據(jù)相匹配時，即可判定該拓展樣本的類別。

對草類型的驗證，由于缺乏實地調(diào)查數(shù)據(jù)，利用2017年30 m 的FROM-GLC 和2015年500 m 的GLASS FVC 數(shù)據(jù)產(chǎn)品作為參考，進行交叉精度驗證。結(jié)合FROM-GLC 數(shù)據(jù)中的草地類型和GLASS FVC數(shù)據(jù)的植被覆蓋度信息，分別選取全國范圍內(nèi)的F13 和F14 可燃物樣本點。由于現(xiàn)有的植被覆蓋度產(chǎn)品均為所有植被的（包括喬木、非喬木）覆蓋度信息，因此很難對森林內(nèi)樹木與非樹木的覆蓋度情況進行判斷，僅對草類型可燃物進行驗證。根據(jù)上述方法，共得到驗證樣本801個，各類型樣點數(shù)目及分布情況如表5 所示。利用各類型驗證樣點，通過建立混淆矩陣，使用總精度、Kappa系數(shù)、以及各類地物的分類精度（生產(chǎn)者精度和用戶精度）作為分類結(jié)果的評價指標，對一、二、三級可燃物類型分類結(jié)果精度進行評價（趙英時，2018）。

表5 各類型驗證樣點數(shù)量Table 5 The number of verification samples of each types

F9、F10 兩類可燃物是基于IGBP 分類系統(tǒng)下的灌叢，與FROM-GLC（2017年）數(shù)據(jù)集的灌木的分類體系有一定的差別，因此，無法用該數(shù)據(jù)集對F9、F10進行精度評價，且僅利用高分辨率影像很難進行判別。對這兩類可燃物類型的精度驗證目前還在探索合適的方法。

2.2.4 可燃物類型屬性信息統(tǒng)計

通過NTC、植被冠層高度產(chǎn)品數(shù)據(jù)，采用分區(qū)統(tǒng)計方法（牟乃夏等，2012），分別統(tǒng)計一至四級可燃物類型的非樹林覆蓋度、植被冠層高度平均值，并通過統(tǒng)計各類別柵格數(shù)量來計算所占面積。

3 結(jié)果及分析

3.1 一級可燃物類型

根據(jù)一級可燃物分類體系，利用MCD12Q1 數(shù)據(jù)集中IGBP 土地覆蓋分類系統(tǒng)結(jié)果，采用重分類方法，生成全國一級可燃物類型圖，如圖4 所示（審圖號：GS（2020）4930 號）。經(jīng)實地調(diào)查數(shù)據(jù)及參考數(shù)據(jù)共同驗證，一級可燃物類型圖總精度為90.89%，Kappa 系數(shù)為0.81。統(tǒng)計各類型的面積、NTC和植被冠層平均高度等信息，結(jié)果見表6。

表6 一級可燃物類型屬性信息Table 6 Attribute of fuel types at level one

圖4 中國一級可燃物類型分布圖（審圖號：GS（2020）4930號）Fig.4 National fuel types map of China at level one

結(jié)合圖4 和表6 可以看出，草本類型是中國3種一級可燃物類型中植被冠層平均高度最低、灌草平均覆蓋度最高的類型，其占地面積約355.25 萬km2，主要分布在中國西北地區(qū)，包括內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏、甘肅、青海、西藏、新疆、陜西和山西北部、以及四川西北部等區(qū)域內(nèi)，在中國東部和南部地區(qū)該類型分布在森林及灌木類型的周邊，較為分散；森林類型是植被冠層平均高度最高、灌草平均覆蓋度最低的類型，占地面積約102.21 萬km2，不足草本類型面積的1/3，該類型分散分布在中國東部及南部地區(qū)，包括東北三省東部、陜西南部、湖北西部、云南西部和南部、臺灣、福建、浙江、西藏東南部等地區(qū)；灌木類型在三者中占地面積最小，不足100 萬km2，植被冠層平均高度、灌草平均覆蓋度介于森林和草本類型之間，主要分布在黑龍江及內(nèi)蒙古自治區(qū)北部、湖北及湖南西部、重慶及貴州東部等地區(qū)；除此之外，在中國南部地區(qū)該類型分散分布在森林類型的周邊。

3.2 二級可燃物類型

根據(jù)二級可燃物分類體系，利用MCD12Q1 數(shù)據(jù)中的IGBP 土地覆蓋分類系統(tǒng)結(jié)果，采用重分類方法，生成全國二級可燃物類型，如圖5所示（審圖號：GS（2020）4930號）。經(jīng)實地調(diào)查數(shù)據(jù)及參考數(shù)據(jù)共同驗證，二級可燃物類型圖總精度為84.14%，Kappa 系數(shù)為0.74。統(tǒng)計各類型的面積、NCT和植被冠層平均高度等信息，結(jié)果見表7。

圖5 中國二級可燃物類型分布圖（審圖號：GS（2020）4930號）Fig.5 National fuel types map of China at level two

表7 二級可燃物類型屬性信息Table 7 Attribute of fuel types at level two

結(jié)合圖5 和表7 分析，針葉林主要分布在中國的內(nèi)蒙古北部和西南山地區(qū)域，該類型是植被冠層平均高度最高的二級類型；平均NTC和總面積是森林類型中最小的，總面積約9 萬km2。闊葉林是森林類型中主要的二級類型，總面積約64.11 萬km2；除此之外，其平均NTC 是森林類型中最大的，植被冠層平均高度卻是最低的?；旖涣诸愋推骄鵑CT 和植被冠層平均高度等參數(shù)介于針葉林和闊葉林類型之間，總面積約29.08 萬km2；除熱帶地區(qū)外，其空間分布格局與闊葉林類型分布格局相似。在灌木類型中，有林灌叢占主導(dǎo)，面積達86.38 萬km2，占灌木類型總面積的98%左右，其平均NCT 有所上升且植被冠層平均高度也有所下降，分別為44.79%和15.2 m；與其他二級類型相比，灌叢類型是總面積最小的類型，約1.46萬km2，主要分布在中國西藏西部、寧夏西北部等地區(qū)；該類型平均NCT 為39.75%，植被冠層平均高度較低，為6.24 m。木本植被—草鑲嵌體類型總面積約74.94 萬km2，主要分布在中國東部及南部地區(qū)，森林及灌木類型的周邊；該類型喬木植被覆蓋度低于森林和有林灌叢類型，植被冠層平均高度約9.54 m，且平均NCT 高于其他類別，達到56.32%。草類型作為占地面積最大的二級類型，面積超過280 萬km2，主要分布在中國西北地區(qū)，包括內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、青海、西藏、新疆、陜西和山西北部、四川西北部等地區(qū)；平均NCT 為48.6%，冠層平均高度約為3.63 m。

3.3 三級可燃物類型

根據(jù)三級可燃物分類體系，利用二級可燃物類型圖和MOD44B 數(shù)據(jù)的NCT 數(shù)據(jù)子集，采用聯(lián)合分析方法，生成全國三級可燃物類型圖，如圖6所示（審圖號：GS（2020）4930號）。用實地調(diào)查數(shù)據(jù)及參考數(shù) 據(jù)，對F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F11、F12、F13 和F14 共12 類三級可燃物類型進行精度驗證，并統(tǒng)計各類型的面積、NCT和植被冠層平均高度等信息，結(jié)果見表8。

圖6 中國三級可燃物類型分布圖（審圖號：GS（2020）4930號）Fig.6 National fuel types map of China at level three

從表8 中可以看出，這12 類三級類型的總精度為68.16%，Kappa 系數(shù)0.6。從生產(chǎn)者精度上來看，各類型的精度差距較大，F(xiàn)13 類型精度最高，為90.65%；而F6 類型精度低于45%；大多數(shù)類型集中在50%—80%。從用戶精度上來看，大多數(shù)類型的精度在60%—80%；F14 類型的精度明顯高于其他類型，可達到93%以上；而F8、F12 類型精度相對較低，不足40%。

表8 三級可燃物類型屬性信息Table 8 Attribute of fuel types at level three

造成分類誤差的因素主要包括：

（1）用于驗證的實地調(diào)查數(shù)據(jù)采集時間是2011年—2016年，而本文數(shù)據(jù)源為2016年MODIS產(chǎn)品。由于南方植被生長周期較短，加之兩種數(shù)據(jù)的時間差，從而導(dǎo)致誤差。

（2）實地調(diào)查數(shù)據(jù)的空間尺度與分類結(jié)果的空間分辨率存在一定的差異，雖經(jīng)高分辨率影像進行了目視判讀，并對低代表性的驗證樣點進行了剔除，但由于通過衛(wèi)星影像仍無法對林下灌草的情況做出判斷，因此仍存在誤差。

（3）數(shù)據(jù)源自身精度也是導(dǎo)致分類結(jié)果誤差的因素之一。MODIS 產(chǎn)品空間分辨率為500 m，有大量混合像元存在，因而精度也存在一定誤差（曹明等，2012；夏文韜等，2010）。

3.4 四級可燃物類型

根據(jù)建立的四級可燃物分類體系，利用三級可燃物類型圖和全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)，采用聯(lián)合分析及重分類方法最終生成全國四級可燃物類型圖。由于某些類別不會或極少出現(xiàn)在一些區(qū)域內(nèi)；另外，某些類型經(jīng)分類后處理進行了歸并（見“2.2.2.3”節(jié)），因此僅劃分成100 種四級可燃物類型，結(jié)果圖7所示（審圖號：GS（2020）4930號）。

圖7 中國四級可燃物類型分布圖（審圖號：GS（2020）4930號）Fig.7 National fuel types map of China at level four

4 結(jié) 論

在國內(nèi)外前人的研究工作基礎(chǔ)上，建立了基于全國尺度的遙感可燃物分類體系。利用MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及全國植被區(qū)劃數(shù)據(jù)等，對全國的森林、灌木和草本等可燃物類型進行劃分并繪制成圖，有效地實現(xiàn)了中國在全國尺度上的森林、灌木和草本等可燃物類型的遙感細分；從而實現(xiàn)了基于遙感手段的全國森林、灌木和草本可燃物類型劃分；經(jīng)對部分類型驗證，一級類型總精度為90.89%，Kappa 系數(shù)為0.81；二級類型總精度為84.14%，Kappa 系數(shù)為0.74；三級類型總精度為68.16%，Kappa 系數(shù)0.6；生成100 類四級可燃物類型。

林灌草可燃物類型的劃分及制圖研究，有利于清晰地反映可燃物空間分布特點；但基于遙感手段的可燃物類型劃分，主要依據(jù)物種類別、覆蓋度以及生態(tài)環(huán)境等因子，無法探測到冠層下的地表可燃物情況，這也是目前基于遙感手段進行可燃物類型劃分的局限之處；且由于數(shù)據(jù)產(chǎn)品自身精度以及實地調(diào)查數(shù)據(jù)的空間尺度與分類結(jié)果的空間分辨率存在差異性，目前還沒有一種較為適當(dāng)?shù)姆椒▉韺λ募夘愋瓦M行驗證。未來一方面將結(jié)合地面可燃物調(diào)查數(shù)據(jù)，優(yōu)化全國可燃物類型制圖研究，并通過從數(shù)據(jù)源、實地調(diào)查樣地的空間尺度等方面對全國可燃物類型劃分驗證工作進行改進和完善；另一方面，將應(yīng)用該分類結(jié)果及屬性信息進行火險評估研究。

志 謝感謝國家科技基礎(chǔ)條件平臺—國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺（http：//www.geodata.cn［2019-06-26］）提供的驗證數(shù)據(jù)。