林地斑块勾绘的空间定位精度评价方法

2014年4月

第2期林业资源管理FOＲESTＲESOUＲCESMANAGEMENTApril2014No.2

林地斑块勾绘的空间定位精度评价方法

李春干，张连华

（广西林业勘测设计院，南宁530011）

摘要：如何评价林地斑块（小班）边界定位（勾绘）质量，是很多林业检查、验收工作遇到的问题。现行做法只采用面积精度一个指标进行评定，不能反映斑块边界空间定位的准确性。为此，文中分析了斑块边界定位情

——斑块重叠率，并给出了计算方法。该指标与面积精度指标联合应况，定义了斑块空间平面定位精度的指标—

用，可全面、准确地衡量小班勾绘的质量情况。通过案例分析，认为在森林资源规划设计调查小班质量检查中，斑块重叠率达到85%以上即可。

关键词：林地；斑块；空间定位；精度；评价

中图分类号：S757.2；S771文献标识码：A文章编号：1002－6622（2014）02－0126－04

DOI：10．13466/j．cnki．lyzygl．2014．02．023

AMethodforAssessingtheSpatialPositioning

AccuracyofForestLandPatchDelineation

LIChungan，ZHANGLianhua

（ForestInventoryandPlanningInstituteofGuangxi，Nanning530011，China）

Abstract：Howtoassesstheaccuracyofforestlandpatch（sub－compartment）delineationisakeypointinmanytasksofinspectionandevaluationinforestry.Areaaccuracywasusuallyusedastheonlyindica-tortoassessthequalityofpatchdelineation，butitcouldnotrepresenttheaccuracyofspatialpositioningofthesub－compartment.Therefore，thispaperanalyzedthetypicalcasesofpatchborderlinepositioning，thendefinedthepatchoverlaprateusedtorepresenttheoverlapbetweenreferencepolygonandinventorypolygon，http://wendang.chazidian.comingtheoverlapratetogetherwiththeareaaccuracy，theaccuracyofpatchpositioningcouldbeevaluatedmuchmoreaccuratelyandobjectively.Acasestudyindi-catedthatiftheoverlaprateisgreaterthan85%，thepatchdelineationcouldberecognizedasqualifiedinforestmanagementinventory.

assessmentKeywords：forestland，patch，spatialpositioning，accuracy，

伐区调查在森林资源规划设计调查质量检查、

检查验收、造林设计检查验收、林地占用征收调查

检查验收等工作中，都涉及对林地斑块（一般称为

小班）勾绘质量进行评价的问题，要求做到定量精

确、定位准确。现行做法通常采用面积精度单一指

标进行评价。由于面积精度与位置无关，无法对斑块边界空间位置的准确程度进行度量，因此，仅用面积精度一个指标不能全面、准确地反映斑块勾绘的准确程度。为此，文中提出了斑块重叠率指标定义及其计算方法，用于评价林地斑块边界的空间定位精度。该指标与面积精度指标联合应用，可全面、准确地反映斑块勾绘的质量情况。

收稿日期：2014－01－16；修回日期：2014－04－30

基金项目：国家自然科学基金项目（41166001）；中央财政林业科技推广示范资金项目（2009GXTG04）

男，广西横县人，教授级高工，博士，主要从事林业遥感和森林资源监测与管理工作。作者简介：李春干（1962－），

Email：gxali@http://wendang.chazidian.com

第2期李春干等：林地斑块勾绘的空间定位精度评价方法

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1

斑块边界定位情况分析目前，在森林资源规划设计调查、伐区调查、造中通过屏幕矢量化方法得到斑块面状图后计算面

积。以上述方法得到的结果作为基准图（真值），对原勾绘的斑块调查图进行质量评价。在GIS平台中，通过导入GPS坐标方法和屏幕矢量化方法，分别得到调查结果斑块面状图（调查图）和检查结果斑块（基准斑块）面状图（基准图）。

2

设有一个面积为23.6hm的林地斑块，在实际调查中，由于技术手段、水平和工作态度等原因，调查

林验收、林地占用征收调查等工作中，大多采用地

形图或航空、航天遥感影像作为工作手图来区划、勾绘林地斑块边界，少部分采用手持GPS绕测斑块边界。为准确评价斑块勾绘的质量，检查或验收人员一般采用以下两种方法对斑块边界进行重新准确定位：1）GPS绕测法。质量检查人员手持GPS（以单点绝对定位精度小于5m的差分GPS为佳），沿斑块边缘步行一周，定时（或定距，或在边界拐点处）记录平面或三维坐标，得到斑块面积实测值，此方法常在地势平缓的林地上使用。2）有经验的专业人员采用地形图（比例尺一般为1∶10000）、高空间分辨率遥感影像图（以比原采用的遥感图像空间分辨率高一个数量级的遥感图像为好）作为工作手图进行对坡勾绘，用求积仪计算面积，或在GIS环境

图与基准图一般不会完全重叠。在GIS平台中将两

者叠合后，将出现图1所示的4种典型情况：1）严重移位，调查图与基准图完全不重叠（图1（a））；2）调查图的边界全部位于实际范围之外，即调查图完全包含基准图（图1（b））；3）调查图的边界全部位于实际范围之内，即基准图完全包含调查图（图1（c））；4）调查图与基准图部分重叠（图1（d））。后3种情况中，基准图与调查图都在某种程度上相互重叠

。

图1斑块边界定位情况分析

Fig.1Typicalcasesofpatchborderlinepositioning

图1所示的4个调查结果的面积误差分别为0.0%，42.4%，－20.8%和2.5%。图1（a）的面积误差虽为0.0%，但调查图与基准图空间位置相差甚远（这种情况多见于丘陵区，因位置判断有误而错了山头）。显然，仅用面积误差一个指标不能全面、准确地反映小班边界勾绘结果的可靠程度。22.1

空间平面定位精度指标及计算方法基准图和调查图空间叠置分析

1）将基准图的面状图和调查图的面状图分别采用面—线转换方法，得到基准图的线状图、调查

图的线状图。

2）用基准图的线状图切割调查图面状图，若调查图完全包含基准图（图1（b）），或两者部分重叠（图1（d）），则调查图的面状图将分割为两个或多亚斑块在空间上不一定个亚斑块（在某些情况下，

全部相邻）。若某亚斑块位于基准图面状图范围内，则该亚斑块属重叠部分，反之，该亚斑块属非重叠部分。删除全部非重叠亚斑块，合并重叠亚斑块，重新计算面积，即得到重叠部分的面积。

3）用调查图的线状图切割基准图面状图，若基

对于基准图和调查图相互重叠的案例（图1（b）—

图1（d）），可在GIS支持下通过空间叠置分析其重叠情况，计算重叠部分的面积，方法如下：

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林业资源管理第2期

准图完全包含调查图（图1（c）），则基准图面状图将分割为两个亚斑块。位于调查图面状图范围内的亚斑块为重叠部分，反之，为非重叠部分。删除非重叠亚斑块，保留重叠亚斑块，重新计算面积，即得到重叠部分的面积。

4）将经切割并删除非重叠部分的调查图、基准图

合并，得到一个仅包含重叠部分斑块的面状图，并与

基准图、调查图进行叠合，得到图2所示的结果（图2（a）中23.6hm2为重叠部分的面积，其余类同）。

由图2可以看出：调查图与基准图的重叠面积越大，调查图与基准图的边界误差越小，即斑块边界的定位精度越高

。

图2通过空间叠置分析计算重叠区域的面积

Fig.2Overlapareacalculationbyspatialoverlayanalysis

2.2Asur斑块重叠率及其计算方法如图2，调查面积为设斑块的基准面积为Aref，，调查图和基准图重叠部分的面积为Aove。显然，

率的角度，以图1（c）的空间位置定位精度最高。

Aref+Asur

。当Aove=Aove≤min（Aref，Asur），故有Aove≤

20时，调查图与基准图不重叠；当Aove=Aref=Asur时，调查图和基准图完全重叠。定义斑块的重叠率（OＲove）：

OＲove=

Aove

Aref+Asur

2

表1图1所示4种情形的面积误差和重叠率

Tab.1AreaerrorandoverlaprateoffourmapsinFig.1项目基准面积/hm2调查面积/hm2重叠面积/hm面积误差/%重叠率/%

2

图1（a）23.623.60.00.00.0

图1（b）23.633.623.642.482.5

图1（c）23.618.718.720.888.4

图1（d）23.624.219.12.579.9

OＲove的值域为［0，1］，表示调当OＲove=0时，表示调查图查图与基准图不重叠，当OＲove=1时，与基准图完全重叠，调查图的空间平面定位精度最高，因此，可用斑块重叠率表示斑块空间平面的定位精度。据重叠率计算式可计算图1所示4种情形的面积误差和重叠率（表1）。

由表1可以看出，面积误差和斑块重叠率是两个独立的变量，面积误差小，不表示斑块重叠率就高，如图1（d）的面积精度（2.5%）远高于图1（c）（20.8%），但后者的重叠率（88.4%）高于前者（79.9%），即使斑块重叠率接近，面积误差也相差很大，如图1（b）和1（d）。由表1可知，从斑块重叠

2.3要求

据森林资源规划设计调查成果，全广西319万

2

个林地小班的平均面积为5.1hm。图3为两个常2

面积均为5.1hm，见形状的小班，分别作向东、向

森林资源规划设计调查中小班重叠率最低

10m，北、向东向北同时平移20m，向东向北同时平

14.14m（中心位移7.07m（中心位置平移10m），

得到的重叠情况及重叠率。置平移20m）后，

图3说明了即使小班面积相同、平移方向和平移距离相同，但形状不同，其斑块重叠率也不相同。虽然斑块重心位置平移距离只有20m（图3（a1）、

第2期李春干等：林地斑块勾绘的空间定位精度评价方法

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图3（a2）、图3（a3）、图3（b5）、图3（b6）和图3（b7））和28.28m（图3（a4）和图3（b8）），斑块重叠率也只有78.4%～88.2%。当平移距离为10m时（图3（b1）—图3（b4）），重叠率大于90%。

有研究表明，森林资源规划设计调查中，小班

边界平均位移为9.3m，约有70%的小班边界平均

88.9%的小班平均边界位移≤15m，位移≤10m，超

［1］

过90%的小班平均边界位移≤20m。因此，森林资源规划设计调查小班勾绘质量检查中，小班重叠

率达到85%以上即可

。

图310m后的重叠情况和重叠率斑块平移20m，

Fig.3Overlapandoverlaprateafterthepatchmigratedby20mand10m

3

讨论与结论

1）面积误差和斑块重叠率是两个相互独立的

况，可为面积误差、重叠率设定一个阈值，当大于该阈值时，可判定该项指标合格，否则不合格。如在森林资源规划设计调查小班勾绘质量评定中，面积

［1］

误差阈值为15%～20%，重叠率阈值为85%。参考文献：

［1］李春干，李崇贵．基于高分辨率卫星图像的小班勾绘精代华兵，

．福建林学院学报，2006，26（2）：127－130．度检验［J］

指标，面积误差小，并不意味着斑块边界的定位精

度就高，反之，空间位置定位精度高，也不表示面积误差就小。因此，需要同时考虑面积误差、斑块重叠率，才能全面、准确地评价斑块边界勾绘的质量，确保斑块勾绘定量精确、定位准确。

2）在实际工作中，根据工作类型、质量要求情