基于遥感的麻城杜鹃空间分布特征研究
宋婷婷 罗代清 金卫斌??黄勇奇 方元平 王书珍 ????
摘要：以2003年4月16日的TM＼＼ETM数据为数据源，采用最大似然法提取了湖北麻城市境内杜鹃分布信息，分析了麻城杜鹃在不同海拔、不同坡度、不同坡向的分布特征，结果表明：麻城市的野生杜鹃主要分布于海拔600～900 m的范围内，海拔越高，杜鹃的覆盖率越大，是海拔900 m以上山地的优势物种，60%以上的杜鹃分布在坡度15～35°的范围内，南坡分布的比例多于北坡，表明本地杜鹃趋向于分布在高海拔、陡坡度的南坡。
关键词：遥感；杜鹃；空间分布
中图分类号：S757文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）02-0035-04
A Research of Spatial Distribution of Rhododendron in Macheng Based on Remote Sensing
Song Tingting（1）Luo Daiqing（1）Jin Weibin（2）Huang Yongqi（2）Fang Yuanping（2）Wan Shuzhen（2）
（1.College of Horticulture and Landscape Architecture，Yangtze UniversityJingzhou434100；2. Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement andResources Comprehensive Utilization，Huanggang Normal UniversityHuanggang438000）
Abstract： Based on TM / ETM data of April 16， 2003， the maximum likelihood method was used to extract the distribution information of Azalea in Macheng City， Hubei Province. The distribution characteristics of Rhododendron at different altitude， slope and aspect were analyzed. The results showed that the wild Rhododendron was mainly distributed in the range of 600 to 900 meters above sea level. The higher the altitude， the higher the coverage of the Azalea，and it was the dominant species above 900 meters above sea level， more than 60% of the Rhododendron was in slope 15～ 35°，the proportion of the southern slope is more than that of the northern slope， indicating that the local Rhododendron tends to high altitude， more steep south slope of the mountains.
Key words：remote sensing；Rhododendron；spatial distribution
近年来，野生花卉在森林旅游中的作用越来越突出，尤其是春天的野生杜鹃，漫山遍野的杜鹃花海，给了森林景观无限的魅力，其散发出来的阵阵清香，令人赏心悦目、心旷神怡。以杜鹃为主题的在森林旅游风景区得到了迅速发展[1]，在湖北大别山区的麻城市龟峰山，大面积连片分布的映山红灌丛Form.Rhododendron simsii已成为一个重要的旅游风景区，“人间四月天，麻城看杜鹃”的旅游词吸引了大量游客，极大推进了地方经济的发展[2]。
由于中国杜鹃资源主要分布山区和丘陵地带，地形复杂，且非花期时的特征并不明显，传统的监测方法存在时间间隔长、人力投入大、精度不高等许多不足，已严重影响和制约了中国野生杜鹃资源的科学规划、合理开发和高效利用，对于病虫害防止、火灾预报和监测工作也带来一些障碍。因此，将遥感技术运用于杜鹃资源调查和监测，是杜鹃资源开发利用与经营管理的必经之路[3]。
1研究区域与研究方法
1.1研究区概况
麻城市位于湖北省东北部，鄂豫皖三省交界的大别山中段南麓，地属黄冈市，北与河南省商城县、新县以山脊为界，东北同安徽省金寨县依界岭分水，总面积360 km2。 境内地形以山地为主，属于北亚热带的北缘，气候温暖湿润，四季分明，山地小气候特征明显，适宜杜鹃花的生长.麻城龟峰山杜鹃花海是最受人追捧的景点之一，近年来，每到开花季节，游人如织，也开始吸引了国内外杜鹃研究者的兴趣。
1.2研究方法
影像数据和DEM数据均来自地理空间数据云，获取数据的时间跨度为2001年～2010年，根据杜鹃花的物候特征，在每年的4月中旬到5月上旬的数据中，选出了质量较好的2003年4月16日的影像数据作为信息源。对影像资料按常规进行了集合校正、辐射校正，根据前期研究结果，选取波段组合为 3、4、5 ，对多幅数据进行了切边、拼接与裁剪[4]，获得了2003年麻城的遥感影像图。
根据研究目的，将当地的地物类别划分为杜鹃、绿色植被、水体、裸露土壤、不透水地表等五个类别，分别对其建立了目视解译标志，选取了最大似然法分类方法，获得了麻城市五种地物分类的影像和地物面積分布信息。2015年4月30日在龟峰山区域进行了图斑与地物类型的一致性现场检验，图斑辨识总体精度和Kappa系数分别为98272 6%和0977 7。
在遥感影像分类图的基础上，调用DEM数据，将龟峰山区域分为低海拔（300～600 m）、中海拔（600～900 m）高海拔（900 m以上）三个高程分级，平原（坡度0～ 2°）、缓坡（2～5°）、斜坡（5～15°）、陡坡（15～25°）、急坡（坡度25～35°）、急陡坡（坡度35～55°）、垂直坡（坡度>55°）7个坡度分级，东北、正东、东南、正南、西南、正西、西北8个坡向，对麻城杜鹃在不同海拔、不同坡度、不同坡向的分布面积进行了分类统计，分析杜鹃的空间分布特征。
2结果与分析
2.1麻城市不同地物类型分布
2003年4月16日的卫星信息辨识出的麻城市不同地物类型面积信息见表1，相应的分布图见图1。
由表2 可知，麻城市地物类型中，绿色植被（推测以林地为主）和裸露土壤（因获取信息的时间为4月，推测这些区域当以农田为主）占地面积最大，能够看到的杜鹃集中分布区域面积为6 13593 hm2，占总面积17 %。从图1上判断，杜鹃集中分布区基本上是沿着境内东缘，从北向南分布，这与境内大别山的山体走向基本吻合。最大的集中分布区，就是东南部的龟峰山区域。
2.2麻城市地形特征
地形因素是影响环境变迁、水文过程、生物分布、地貌特征等的重要因素[5]。数字DEM上叠加遥感影像数据，能够很好的模拟地物信息在地面的实际垂直分布，有利于进行各种空间分析。其中，高程、坡度、坡向分析就是最常用的空间分析方法。
根据DEM获得麻城不同海拔高程面积，结果如图2、表2。
从表中可以看出，麻城地区小于300 m海拔的地区占了75%以上比例，可见麻城市大部分地区还是较为平坦的，而越临近大别山，海拔变化越是剧烈，其中的最高点海拔达到1 331 m，在大别山山脉中也是较高的山峰之一。麻城地形因子中，不同坡度分级的分布及面积统计结果见图3和表3。
从表3中可以看出，麻城市的地形主要以5°到15°的斜坡和15°到25°的陡坡为主，趋于平坦和趋于陡峭所占比例都较少。越靠近大别山，坡度就越是陡峭，一些急陡坡的也出现在山体附近。
2.3麻城杜鹃空间分布特征
在地形分析的基础上，我们根据2003年的遥感数据，对麻城杜鹃在不同海拔、坡度、坡向上的分布面积进行了分类统计，同时计算杜鹃面积比例和杜鹃面积占该类地形面积的比例（杜鹃覆盖率），结果如表4～6。
从表4可以看出，杜鹃分布最多的是海拔600～900 m的高程，比例占到杜鹃总面积的一半以上，但是从杜鹃覆盖的情况看，海拔900 m以上的山地，杜鹃面积占到了96 %以上，说明杜鹃在高海拔地区是典型的优势物种。
从坡度分布看，各种坡度条件下都有杜鹃分布，在坡度小于35°时，随着坡度的上升，杜鹃分布面积趋于增大。从杜鹃覆盖看，随着坡度增加，杜鹃覆盖率明显增加，结合高程分析结果，可以认为，在高海拔、陡坡区域，杜鹃分布有着明显的优势。
从坡向的分布看，南坡方向分布的杜鹃面积最大，其次是西南坡、东南坡，东坡、东北坡和北坡杜鹃分布相对较少。杜鹃覆盖的分布与面积分布基本一致，表明杜鹃趋向于分布在高海拔、陡坡度的南坡和偏南的坡向。这种分布特征与杜鹃夏季喜荫凉、湿润，冬季喜阳光、温暖的生态习性是相吻合的。
3讨论
采用遥感解译的方法对麻城市境内的杜鹃资源状况进行了大范围的面积信息提取，对杜鹃在不同海拔高度、不同坡度和坡向的分布特征进行了探讨，为本地杜鹃资源的合理开发利用提供了依据，也为深入研究野生杜鹃的生态特征和空间遗传结构提供了证据。
山区植被信息的提取与动态监测是一个相当复杂的问题，受到地形和气候因素影响，变化巨大，又受限于遥感数据的时相，研究结果对于杜鹃分布特征的定性认识是符合客观实际的，但定量的结论在很大程度上只能是一个参考，遥感监测还不能完全代替实地考察，但不失为一个高效省工的研究手段。
参考文献
[1]吴志. 中国野生杜鹃花属景观资源研究进展[J].广东农业科学，2009（9）：183186.
[2]邓久阳，刘中新，周汝宝，等.麻城龟峰山原生态杜鹃群生长的气候条件分析[C].北京：第27届中国气象学会年会论文集.2010.10.
[3]黎颍卿，黄宁辉. 浅谈遥感在我国森林资源监测中的应用现状[J].防护林科技，2006，4（73）：6164.
[4]罗代清，黄勇奇，王云川，等. 基于LANDSAT5 TM的麻城杜鹃花光譜分析与波段选择[J].湖北农业科学，2016，55（19）：49914994.
（责任编辑：夏剑萍）
摘要：以2003年4月16日的TM＼＼ETM数据为数据源，采用最大似然法提取了湖北麻城市境内杜鹃分布信息，分析了麻城杜鹃在不同海拔、不同坡度、不同坡向的分布特征，结果表明：麻城市的野生杜鹃主要分布于海拔600～900 m的范围内，海拔越高，杜鹃的覆盖率越大，是海拔900 m以上山地的优势物种，60%以上的杜鹃分布在坡度15～35°的范围内，南坡分布的比例多于北坡，表明本地杜鹃趋向于分布在高海拔、陡坡度的南坡。
关键词：遥感；杜鹃；空间分布
中图分类号：S757文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）02-0035-04
A Research of Spatial Distribution of Rhododendron in Macheng Based on Remote Sensing
Song Tingting（1）Luo Daiqing（1）Jin Weibin（2）Huang Yongqi（2）Fang Yuanping（2）Wan Shuzhen（2）
（1.College of Horticulture and Landscape Architecture，Yangtze UniversityJingzhou434100；2. Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement andResources Comprehensive Utilization，Huanggang Normal UniversityHuanggang438000）
Abstract： Based on TM / ETM data of April 16， 2003， the maximum likelihood method was used to extract the distribution information of Azalea in Macheng City， Hubei Province. The distribution characteristics of Rhododendron at different altitude， slope and aspect were analyzed. The results showed that the wild Rhododendron was mainly distributed in the range of 600 to 900 meters above sea level. The higher the altitude， the higher the coverage of the Azalea，and it was the dominant species above 900 meters above sea level， more than 60% of the Rhododendron was in slope 15～ 35°，the proportion of the southern slope is more than that of the northern slope， indicating that the local Rhododendron tends to high altitude， more steep south slope of the mountains.
Key words：remote sensing；Rhododendron；spatial distribution
近年来，野生花卉在森林旅游中的作用越来越突出，尤其是春天的野生杜鹃，漫山遍野的杜鹃花海，给了森林景观无限的魅力，其散发出来的阵阵清香，令人赏心悦目、心旷神怡。以杜鹃为主题的在森林旅游风景区得到了迅速发展[1]，在湖北大别山区的麻城市龟峰山，大面积连片分布的映山红灌丛Form.Rhododendron simsii已成为一个重要的旅游风景区，“人间四月天，麻城看杜鹃”的旅游词吸引了大量游客，极大推进了地方经济的发展[2]。
由于中国杜鹃资源主要分布山区和丘陵地带，地形复杂，且非花期时的特征并不明显，传统的监测方法存在时间间隔长、人力投入大、精度不高等许多不足，已严重影响和制约了中国野生杜鹃资源的科学规划、合理开发和高效利用，对于病虫害防止、火灾预报和监测工作也带来一些障碍。因此，将遥感技术运用于杜鹃资源调查和监测，是杜鹃资源开发利用与经营管理的必经之路[3]。
1研究区域与研究方法
1.1研究区概况
麻城市位于湖北省东北部，鄂豫皖三省交界的大别山中段南麓，地属黄冈市，北与河南省商城县、新县以山脊为界，东北同安徽省金寨县依界岭分水，总面积360 km2。 境内地形以山地为主，属于北亚热带的北缘，气候温暖湿润，四季分明，山地小气候特征明显，适宜杜鹃花的生长.麻城龟峰山杜鹃花海是最受人追捧的景点之一，近年来，每到开花季节，游人如织，也开始吸引了国内外杜鹃研究者的兴趣。
1.2研究方法
影像数据和DEM数据均来自地理空间数据云，获取数据的时间跨度为2001年～2010年，根据杜鹃花的物候特征，在每年的4月中旬到5月上旬的数据中，选出了质量较好的2003年4月16日的影像数据作为信息源。对影像资料按常规进行了集合校正、辐射校正，根据前期研究结果，选取波段组合为 3、4、5 ，对多幅数据进行了切边、拼接与裁剪[4]，获得了2003年麻城的遥感影像图。
根据研究目的，将当地的地物类别划分为杜鹃、绿色植被、水体、裸露土壤、不透水地表等五个类别，分别对其建立了目视解译标志，选取了最大似然法分类方法，获得了麻城市五种地物分类的影像和地物面積分布信息。2015年4月30日在龟峰山区域进行了图斑与地物类型的一致性现场检验，图斑辨识总体精度和Kappa系数分别为98272 6%和0977 7。
在遥感影像分类图的基础上，调用DEM数据，将龟峰山区域分为低海拔（300～600 m）、中海拔（600～900 m）高海拔（900 m以上）三个高程分级，平原（坡度0～ 2°）、缓坡（2～5°）、斜坡（5～15°）、陡坡（15～25°）、急坡（坡度25～35°）、急陡坡（坡度35～55°）、垂直坡（坡度>55°）7个坡度分级，东北、正东、东南、正南、西南、正西、西北8个坡向，对麻城杜鹃在不同海拔、不同坡度、不同坡向的分布面积进行了分类统计，分析杜鹃的空间分布特征。
2结果与分析
2.1麻城市不同地物类型分布
2003年4月16日的卫星信息辨识出的麻城市不同地物类型面积信息见表1，相应的分布图见图1。
由表2 可知，麻城市地物类型中，绿色植被（推测以林地为主）和裸露土壤（因获取信息的时间为4月，推测这些区域当以农田为主）占地面积最大，能够看到的杜鹃集中分布区域面积为6 13593 hm2，占总面积17 %。从图1上判断，杜鹃集中分布区基本上是沿着境内东缘，从北向南分布，这与境内大别山的山体走向基本吻合。最大的集中分布区，就是东南部的龟峰山区域。
2.2麻城市地形特征
地形因素是影响环境变迁、水文过程、生物分布、地貌特征等的重要因素[5]。数字DEM上叠加遥感影像数据，能够很好的模拟地物信息在地面的实际垂直分布，有利于进行各种空间分析。其中，高程、坡度、坡向分析就是最常用的空间分析方法。
根据DEM获得麻城不同海拔高程面积，结果如图2、表2。
从表中可以看出，麻城地区小于300 m海拔的地区占了75%以上比例，可见麻城市大部分地区还是较为平坦的，而越临近大别山，海拔变化越是剧烈，其中的最高点海拔达到1 331 m，在大别山山脉中也是较高的山峰之一。麻城地形因子中，不同坡度分级的分布及面积统计结果见图3和表3。
从表3中可以看出，麻城市的地形主要以5°到15°的斜坡和15°到25°的陡坡为主，趋于平坦和趋于陡峭所占比例都较少。越靠近大别山，坡度就越是陡峭，一些急陡坡的也出现在山体附近。
2.3麻城杜鹃空间分布特征
在地形分析的基础上，我们根据2003年的遥感数据，对麻城杜鹃在不同海拔、坡度、坡向上的分布面积进行了分类统计，同时计算杜鹃面积比例和杜鹃面积占该类地形面积的比例（杜鹃覆盖率），结果如表4～6。
从表4可以看出，杜鹃分布最多的是海拔600～900 m的高程，比例占到杜鹃总面积的一半以上，但是从杜鹃覆盖的情况看，海拔900 m以上的山地，杜鹃面积占到了96 %以上，说明杜鹃在高海拔地区是典型的优势物种。
从坡度分布看，各种坡度条件下都有杜鹃分布，在坡度小于35°时，随着坡度的上升，杜鹃分布面积趋于增大。从杜鹃覆盖看，随着坡度增加，杜鹃覆盖率明显增加，结合高程分析结果，可以认为，在高海拔、陡坡区域，杜鹃分布有着明显的优势。
从坡向的分布看，南坡方向分布的杜鹃面积最大，其次是西南坡、东南坡，东坡、东北坡和北坡杜鹃分布相对较少。杜鹃覆盖的分布与面积分布基本一致，表明杜鹃趋向于分布在高海拔、陡坡度的南坡和偏南的坡向。这种分布特征与杜鹃夏季喜荫凉、湿润，冬季喜阳光、温暖的生态习性是相吻合的。
3讨论
采用遥感解译的方法对麻城市境内的杜鹃资源状况进行了大范围的面积信息提取，对杜鹃在不同海拔高度、不同坡度和坡向的分布特征进行了探讨，为本地杜鹃资源的合理开发利用提供了依据，也为深入研究野生杜鹃的生态特征和空间遗传结构提供了证据。
山区植被信息的提取与动态监测是一个相当复杂的问题，受到地形和气候因素影响，变化巨大，又受限于遥感数据的时相，研究结果对于杜鹃分布特征的定性认识是符合客观实际的，但定量的结论在很大程度上只能是一个参考，遥感监测还不能完全代替实地考察，但不失为一个高效省工的研究手段。
参考文献
[1]吴志. 中国野生杜鹃花属景观资源研究进展[J].广东农业科学，2009（9）：183186.
[2]邓久阳，刘中新，周汝宝，等.麻城龟峰山原生态杜鹃群生长的气候条件分析[C].北京：第27届中国气象学会年会论文集.2010.10.
[3]黎颍卿，黄宁辉. 浅谈遥感在我国森林资源监测中的应用现状[J].防护林科技，2006，4（73）：6164.
[4]罗代清，黄勇奇，王云川，等. 基于LANDSAT5 TM的麻城杜鹃花光譜分析与波段选择[J].湖北农业科学，2016，55（19）：49914994.
（责任编辑：夏剑萍）
