本發(fā)明屬于遙感，具體涉及一種寒溫帶針葉林火燒跡地人工恢復(fù)優(yōu)先級確定方法。

背景技術(shù)：

1、由于全球氣候變暖，閃電引發(fā)的雷擊火發(fā)生頻率逐年增加，尤其是在大興安嶺北部。寒溫帶針葉林是大興安嶺地區(qū)主要的森林類型，主要包括興安落葉松(larixgmelinii)、偃松(pinus?pumila)、紅皮云杉(picea?koraiensis)和樟子松(pinussylvestris)等，其中在雷擊火多發(fā)的高海拔地區(qū)偃松占比超過80％。偃松是一種高度易燃的樹種，因為其含有豐富的油脂，并且具有叢生或集生的分布特征。所以，一旦發(fā)生火災(zāi)，寒溫帶針葉林會遭受巨大的損失。在火后初期，由于受到火燒嚴(yán)重程度和地形的影響，不同區(qū)域的植被自然更新能力存在顯著差異。而傳統(tǒng)的火燒跡地人工恢復(fù)方法并未考慮各子區(qū)域針葉林自然更新能力的差異，造林設(shè)計與實施相對粗放，需要耗費大量的人力、物力和財力。而通過考慮不同區(qū)域的自然更新能力，優(yōu)先恢復(fù)自然更新能力低的區(qū)域，可以在有效保護(hù)林地資源的同時，降低恢復(fù)成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有方法在恢復(fù)火燒區(qū)域內(nèi)不同子區(qū)域的針葉林時并未考慮到各子區(qū)域針葉林自然更新能力差異的問題，而提出了一種寒溫帶針葉林火燒跡地人工恢復(fù)優(yōu)先級確定方法。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種寒溫帶針葉林火燒跡地人工恢復(fù)優(yōu)先級確定方法，所述方法具體包括以下步驟：

3、步驟一、確定待恢復(fù)的火燒區(qū)域，獲取包含待恢復(fù)火燒區(qū)域的火前遙感影像和火后遙感影像；

4、對獲取的遙感影像分別進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的火前遙感影像和預(yù)處理后的火后遙感影像；

5、步驟二、根據(jù)預(yù)處理后的火前遙感影像和預(yù)處理后的火后遙感影像確定火燒跡地邊界，再根據(jù)火燒跡地邊界分別從預(yù)處理后的火前遙感影像和預(yù)處理后的火后遙感影像中裁剪出火燒跡地區(qū)域的火前影像和火后影像；

6、步驟三、將火燒跡地區(qū)域內(nèi)的針葉林區(qū)域作為恢復(fù)的目標(biāo)區(qū)域，并生成目標(biāo)區(qū)域的矢量邊界，再根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的邊界從火燒跡地區(qū)域的火前影像和火后影像中裁剪出目標(biāo)區(qū)域的火前影像和火后影像；

7、步驟四、根據(jù)步驟三中裁剪出的目標(biāo)區(qū)域火前影像以及火后影像內(nèi)的各像元在近紅外波段的反射率和紅外波段的反射率，分別計算目標(biāo)區(qū)域火后影像內(nèi)每個像元的差值歸一化火燒指數(shù)，并根據(jù)各像元的差值歸一化火燒指數(shù)大小來對各像元的自然更新能力進(jìn)行賦值，即確定出人工恢復(fù)前目標(biāo)區(qū)域火后影像內(nèi)各像元的初始自然更新能力值；

8、步驟五、根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)各像元的海拔、坡度和坡向信息，對目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)各像元的初始自然更新能力值進(jìn)行校正，得到校正后的自然更新能力值；

9、步驟六、根據(jù)校正后的自然更新能力值來確定目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)各像元的類型，并將類型相同的相鄰像元融合為一個斑塊，并計算融合后的每個斑塊的面積；

10、步驟七、根據(jù)斑塊類型和斑塊面積大小，確定目標(biāo)區(qū)域中不同斑塊的人工恢復(fù)優(yōu)先級。

11、進(jìn)一步地，所述對獲取的遙感影像分別進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理方式為：

12、步驟一一、對遙感影像依次進(jìn)行直方圖均衡化和對比度增強，獲得對比度增強后的遙感影像；

13、步驟一二、對比度增強后的遙感影像再經(jīng)過波段組合，獲得預(yù)處理后的遙感影像。

14、進(jìn)一步地，所述待恢復(fù)火燒區(qū)域的火前遙感影像和火后遙感影像采集時的云覆蓋量均需要小于設(shè)置的云覆蓋量閾值。

15、進(jìn)一步地，所述根據(jù)預(yù)處理后的火前遙感影像和預(yù)處理后的火后遙感影像確定火燒跡地邊界，具體為：

16、以預(yù)處理后的火前遙感影像為基準(zhǔn)，并通過envi軟件和目視解譯的方式，在預(yù)處理后的火后遙感影像上手動繪制過火區(qū)域，生成火燒跡地范圍的矢量文件，即獲得火燒跡地的邊界。

17、進(jìn)一步地，所述步驟四的具體過程為：

18、步驟四一、根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的火前影像中第i個像元在近紅外波段的反射率和紅外波段的反射率，計算目標(biāo)區(qū)域的火前影像中第i個像元的歸一化火燒指數(shù)nbrpre,i：

19、nbrpre,i＝(ρpre,i,nir-ρpre,i,swir)/(ρpre,i,nir+ρpre,i,swir)

20、其中，ρpre,i,nir是目標(biāo)區(qū)域的火前影像中第i個像元在近紅外波段的反射率，ρpre,i,swir是目標(biāo)區(qū)域的火前影像中第i個像元在紅外波段的反射率；

21、根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)第i個像元在近紅外波段的反射率和紅外波段的反射率，計算目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)第i個像元的歸一化火燒指數(shù)nbrpost,i：

22、nbrpost,i＝(ρpost,i,nir-ρpost,i,swir)/(ρpost,i,nir+ρpost,i,swir)

23、其中，ρpost,i,nir是目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)第i個像元在近紅外波段的反射率，ρpost,i,swir是目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)第i個像元在紅外波段的反射率；

24、再根據(jù)nbrpre,i和nbrpost,i計算目標(biāo)區(qū)域火后影像內(nèi)第i個像元的差值歸一化火燒指數(shù)dnbri；

25、dnbri＝nbrpre,i-nbrpost,i

26、步驟四二、根據(jù)各像元的差值歸一化火燒指數(shù)大小來確定目標(biāo)區(qū)域火后影像內(nèi)各像元的初始自然更新能力值；

27、若dnbri＜0.1，則第i個像元的初始自然更新能力值ri賦值為4；

28、若0.1≤dnbri＜0.3，則第i個像元的初始自然更新能力值ri賦值為3；

29、若0.3≤dnbri＜0.6，則第i個像元的初始自然更新能力值ri賦值為2；

30、若dnbri≥0.6，則第i個像元的初始自然更新能力值ri賦值為1。

31、進(jìn)一步地，所述步驟五的具體過程為：

32、步驟五一、提取目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)各像元的海拔、坡度和坡向信息，將提取的第i個像元的海拔信息記為ei，將提取的第i個像元的坡度信息記為si，將提取的第i個像元的坡向信息記為ai；

33、步驟五二、根據(jù)各像元的海拔、坡度和坡向信息，對目標(biāo)區(qū)域的火后影像內(nèi)各像元的初始自然更新能力值進(jìn)行校正，具體為：

34、步驟五二一、根據(jù)第i個像元的海拔信息ei對初始自然更新能力值ri進(jìn)行校正：

35、若第i個像元的海拔信息ei處于中等海拔區(qū)域，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri′＝ri+1；

36、若第i個像元的海拔信息ei處于低等海拔區(qū)域或高等海拔區(qū)域，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri′＝ri；

37、步驟五二二、根據(jù)第i個像元的坡度信息對自然更新能力值ri′進(jìn)行校正：

38、若第i個像元的坡度信息si滿足：6°≤si＜25°，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri″＝ri′+1；

39、若第i個像元的坡度信息si滿足：25°≤si或si＜6°，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri″＝ri′；

40、步驟五二三、根據(jù)第i個像元的坡向信息對自然更新能力值ri″進(jìn)行校正：

41、若第i個像元的坡向信息ai滿足：112.5°≤ai＜247.5°，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri″′＝ri″+1；

42、若0≤ai＜112.5°或247.5°≤ai＜360°，則將第i個像元的自然更新能力值修改為ri″′＝ri″；

43、步驟五三、將ri″′作為第i個像元校正后的自然更新能力值。

44、進(jìn)一步地，所述步驟六的具體過程為：

45、步驟六一、獲取各像元的校正后自然更新能力值的中位數(shù)rmedian；

46、若ri″′＞rmedian，則設(shè)置第i個像元的類型為a；

47、若ri″′＜rmedian，則設(shè)置第i個像元的類型為b；

48、若ri″′＝rmedian，則第i個像元的類型為c；

49、步驟六二、將類型相同的相鄰像元融合為一個斑塊，再分別計算每個斑塊的斑塊面積areaj，j＝1,2,…,j，j表示融合后的斑塊個數(shù)。

50、更進(jìn)一步地，所述步驟七的具體過程為：

51、(1)對于類型為b的斑塊：

52、若第j個類型為b的斑塊的面積areaj≥1ha，ha表示公頃，則第j個類型為b的斑塊進(jìn)行人工恢復(fù)的優(yōu)先級為高級；

53、若第j個類型為b的斑塊的面積滿足：0.1ha≤areaj＜1ha，則第j個類型為b的斑塊進(jìn)行人工恢復(fù)的優(yōu)先級為低級；

54、若第j個類型為b的斑塊的面積areaj＜0.1ha，則確定第j個類型為b的斑塊不需要人工恢復(fù)；

55、(2)對于類型為c的斑塊：

56、若第j個類型為c的斑塊的面積則第j個類型為c的斑塊進(jìn)行人工恢復(fù)的優(yōu)先級為中級，其中，n代表類型為c的斑塊個數(shù)；

57、若第j個類型為c的斑塊的面積則確定第j個類型為c的斑塊不需要人工恢復(fù)；

58、(3)對于類型為a的斑塊：

59、各個類型為a的斑塊均不需要人工恢復(fù)。

60、本發(fā)明的有益效果是：

61、本發(fā)明首先計算火后影像的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)每個像元的差值歸一化火燒指數(shù)，再根據(jù)差值歸一化火燒指數(shù)來確定初始的自然更新能力值，再根據(jù)海拔、坡度和坡向值的大小來修改每個像元的自然更新能力，進(jìn)而確定每個像元所屬的類型，并將類型相同的相鄰像元融合為一個斑塊，最后，根據(jù)斑塊類型和斑塊面積大小，確定每個斑塊的人工恢復(fù)優(yōu)先級。本發(fā)明方法可以因地制宜，優(yōu)先恢復(fù)自然更新能力低的區(qū)域，這樣不僅可以減少人工恢復(fù)的工作量，還能有效的保護(hù)寒溫帶針葉林資源，為寒溫帶針葉林火后恢復(fù)工作提供參考。