魏秋桂

(福建省大田桃源國(guó)有林場(chǎng)，福建 大田 366100)

1 引言

在造林中，要保證苗木成活率高，就要因地制宜、適地適樹(shù)，選擇適合的立地造林。森林立地質(zhì)量分析和評(píng)價(jià)是合理利用土地的基礎(chǔ)。正確的森林立地質(zhì)量分析結(jié)果可以為適地適樹(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

由于植被類(lèi)型和環(huán)境條件多種多樣、變化復(fù)雜，森林立地質(zhì)量的測(cè)定到目前為止仍是以傳統(tǒng)調(diào)查的手段為主，這樣在偏遠(yuǎn)和交通難于到達(dá)的地區(qū)，立地質(zhì)量的測(cè)定和調(diào)查有很大的難度，而且森林資源分布面積廣、傳統(tǒng)調(diào)查只能進(jìn)行抽樣調(diào)查，所獲得的數(shù)據(jù)往往難于真實(shí)、客觀地反映森林立地類(lèi)型的實(shí)際情況。3S技術(shù)的發(fā)展及其在林業(yè)中的應(yīng)用，為監(jiān)測(cè)林分生長(zhǎng)因子如林分蓄積量、林分郁閉度以及林分齡組等因子提供了重要的技術(shù)手段，為森林立地類(lèi)型的劃分提供了實(shí)現(xiàn)手段，也為森林立地質(zhì)量的測(cè)定提供了重要的基礎(chǔ)。本文以福建省永安市森林立地質(zhì)量為研究對(duì)象，基于3S技術(shù)對(duì)森林立地質(zhì)量的可監(jiān)測(cè)因子進(jìn)行分析研究，表明實(shí)現(xiàn)應(yīng)用3S技術(shù)測(cè)定森林立地質(zhì)量具有重要的意義，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)造林、育林、經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)工作，可為指導(dǎo)生產(chǎn)、科學(xué)管理提供重要依據(jù)和手段。

2 森林立地質(zhì)量相關(guān)概念、研究區(qū)域概況

2.1 森林立地質(zhì)量的相關(guān)概念

森林所在地(在一定空間范圍內(nèi))的地貌、氣候、土壤和生物環(huán)境，稱(chēng)為森林立地。森林立地質(zhì)量的高低對(duì)造林更新、樹(shù)種選擇、地力維持和經(jīng)營(yíng)管理至關(guān)重要，是森林生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。森林立地質(zhì)量是指所有影響森林生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件的總和，包括氣候因子、土壤因子及生物因子。通過(guò)研究森林立地質(zhì)量，適地適樹(shù)，預(yù)估森林生產(chǎn)潛力。

森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)是指對(duì)森林立地的性狀、生產(chǎn)力和立地等級(jí)按一定的目的進(jìn)行評(píng)價(jià)。森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)是對(duì)森林立地性能的認(rèn)識(shí)，有利于適地適樹(shù)，充分發(fā)揮森林立地的生產(chǎn)潛力。

植被指數(shù)是利用衛(wèi)星不同波段探測(cè)數(shù)據(jù)組合而成的，能反映植物生長(zhǎng)狀況的指數(shù)，反映植被在可見(jiàn)光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標(biāo)，可以用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況。在遙感影像中，近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差比上兩者之和，即(NIR-R)/(NIR+R)，NIR為近紅外波段的反射值，R為紅光波段的反射值，稱(chēng)為歸一化植被指數(shù)(NDVI)。反映農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和營(yíng)養(yǎng)信息，NDVI是重要參數(shù)之一。

2.2 研究區(qū)域概況

永安市為福建省轄縣級(jí)市，位于福建省境中西部, 北緯25°33′～26°12′，東經(jīng)116°56′～117°47′。地勢(shì)四周高,中部低,有沙溪、燕江流貫全域，轄4個(gè)街道辦事處、8個(gè)鎮(zhèn)、3個(gè)鄉(xiāng),228個(gè)行政村,總?cè)丝?5.8萬(wàn)人。永安市氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫在14.3～19.2 ℃之間，全年平均無(wú)霜期為302 d，日照充足。年均降水量在1484～2040 mm之間，平均降雨日數(shù)為130～169 d，十分有利于林木的生長(zhǎng)。

全市總面積2931 km2。其中森林面積382.5萬(wàn)畝,森林覆蓋率82.83%,森林總蓄積量2210萬(wàn)m3，竹林面積100.7萬(wàn)畝，是中國(guó)筍竹之鄉(xiāng)、中國(guó)竹子之鄉(xiāng)，是我國(guó)南方48個(gè)重點(diǎn)林區(qū)縣(市)之一和全國(guó)唯一的林業(yè)改革與發(fā)展示范區(qū)。

3 研究?jī)?nèi)容、方法及技術(shù)路線

3.1 研究?jī)?nèi)容

以永安市森林立地質(zhì)量為研究對(duì)象，確定森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的主導(dǎo)因子，運(yùn)用遙感技術(shù)提取評(píng)價(jià)主導(dǎo)因子。以森林立地質(zhì)量等級(jí)為觀測(cè)值，以各評(píng)價(jià)因子為控制變量，根據(jù)數(shù)量化模型Ⅰ建立兩者的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行精度檢驗(yàn)和分析，依據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型反演永安市森林立地質(zhì)量。

3.2 研究方法

(1)研究區(qū)域的森林立地外業(yè)小班調(diào)查。

(2)確定森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)主導(dǎo)因子。

(3)應(yīng)用遙感技術(shù)提取森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)主導(dǎo)因子。

(4)應(yīng)用數(shù)量化理論Ⅰ把定性的森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)主導(dǎo)因子轉(zhuǎn)化為定量主導(dǎo)因子，根據(jù)數(shù)量化模型Ⅰ建立兩者的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行精度檢驗(yàn)和分析，通過(guò)編制森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表，定量地預(yù)測(cè)森林立地質(zhì)量。

(5)依據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型反演永安市森林立地質(zhì)量。

(6)采用主成分分析法，建立回歸模型，分析篩選自變量因子，獲得影響森林立地質(zhì)量的首要因子。

4 數(shù)據(jù)資料與圖象處理

4.1 數(shù)據(jù)資料

本研究主要的數(shù)據(jù)資料有：2018年永安市的ALOS遙感影像、永安市1∶5萬(wàn)地形圖、永安市行政區(qū)劃邊界圖。根據(jù)研究需要，開(kāi)展林地外業(yè)小班調(diào)查，收集研究區(qū)域的水熱因子、土壤因子、植被因子等各種資料，并獲取永安市林地外業(yè)小班調(diào)查的GPS點(diǎn)坐標(biāo)。

4.2 遙感圖象預(yù)處理

4.2.1 遙感圖象幾何校正

以永安市1∶5萬(wàn)地形圖為參考圖對(duì)ALOS影像圖進(jìn)行幾何精校正。重采樣采用立方卷積法，采用高斯-克呂格投影坐標(biāo)系統(tǒng)校正，校正后的ALOS影像圖誤差為0.4819個(gè)像元，達(dá)到研究所需要的精度要求。

4.2.2 圖像裁剪

利用福建省行政邊界矢量圖層，通過(guò)GIS，提取永安市地域范圍SHP圖 (圖1)。并通過(guò)遙感圖像處理軟件將矢量圖層轉(zhuǎn)換為研究區(qū)域AOI，裁剪出永安市2018年ALOS遙感影像圖(圖2)。

圖1 研究區(qū)SHP圖

圖2 研究區(qū)2008年ALOS遙感影像

4.2.3 DEM數(shù)據(jù)的裁剪

DEM數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)地理環(huán)境因子提取和利用的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。通過(guò)GIS的工作平臺(tái)，以永安市SHP圖層裁剪DEM數(shù)據(jù)(圖3)，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，通過(guò)GIS的空間分析工作生成坡度圖和坡向圖，作為研究的地形因子(圖4)。

圖3 研究區(qū)DEM

圖4 研究區(qū)海拔

5 森林立地質(zhì)量主導(dǎo)因子選擇及信息提取

5.1 森林立地質(zhì)量主導(dǎo)因子選擇

森林立地質(zhì)量的劃分及分析，立地因子的擬定和選擇很關(guān)鍵。在這方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從定性描述、數(shù)量化方法、數(shù)學(xué)建模或綜合多種方法的集成進(jìn)行研究。根據(jù)遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，基于3S技術(shù)森林立地分類(lèi)的主導(dǎo)因子大致可以分為以下幾類(lèi)。

5.1.1 海拔

海拔是林地變化最明顯的因子之一，在遙感影像上最容易確定，不同的海拔高度反映了立地條件在垂直方向上的變化。因不同海拔的氣候—土壤條件不同，樹(shù)木的生長(zhǎng)及形態(tài)特征均有差異。

5.1.2 坡度

坡度直接影響到森林立地質(zhì)量的狀況。隨著坡度的增大，水土流失的可能性也越大，土壤變得越來(lái)越瘠薄，森林立地質(zhì)量也越來(lái)越差。反之，土層深厚，保水保肥能力強(qiáng)，森林立地質(zhì)量好。

5.1.3 坡向

由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和日照時(shí)數(shù)不同，不同坡向的光照、溫度、雨量、風(fēng)速、土壤質(zhì)地等特性均有很大的差異。

5.1.4 小氣候

地形的微小凹凸，會(huì)改變?nèi)照臻L(zhǎng)短、光照強(qiáng)弱、迎風(fēng)背風(fēng)、冷空氣聚散等，形成局地小氣候。林木分布邊緣區(qū)域，經(jīng)常受到小氣候控制?？梢?jiàn)，小氣候是一個(gè)綜合的生態(tài)因子。

5.1.5 土壤

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是森林賴(lài)以生存的載體,它不但是水、光、熱、植物等因子的直接承受者，也是各生態(tài)因子的綜合反映者，土壤性質(zhì)的好壞直接影響林木的生長(zhǎng)發(fā)育。土壤因子主要為土壤類(lèi)型，還有厚度、肥力等。土壤有效厚度，主要指樹(shù)木根系所占的那部分土壤厚度，它對(duì)確定立地性質(zhì)具有重要意義。

5.1.6 植被

植物葉面對(duì)可見(jiàn)光紅光波段和近紅外波段有很強(qiáng)的吸收特性和反射特性，利用衛(wèi)星不同波段探測(cè)數(shù)據(jù)組合而成的植被指數(shù)，能定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況。

綜上所述，海拔、坡度、坡向、土層厚度、植被指數(shù)5個(gè)因子能比較全面地反映森林立地質(zhì)量，是森林立地類(lèi)型劃分的主導(dǎo)因子。

5.2 森林立地質(zhì)量各因子劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.2.1 海拔劃分標(biāo)準(zhǔn)

山地、丘陵占福建省總面積的80%以上，根據(jù)福建省海拔高度的特點(diǎn)并結(jié)合國(guó)家森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)定，將海拔劃分為3個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表1。

表1 海拔劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.2.2 土層厚度劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)福建省土層厚度的特點(diǎn)并結(jié)合國(guó)家森林資源一類(lèi)調(diào)查，將土層厚度劃分為厚、中、薄3個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表2。

表2 土層厚度劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.2.3 坡向劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)福建省坡向的特點(diǎn)并結(jié)合國(guó)家森林資源一類(lèi)調(diào)查，將坡向劃分為8個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表3。

表3 坡向劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.2.4 坡度劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)福建省坡度的特點(diǎn)并結(jié)合國(guó)家森林資源一類(lèi)調(diào)查，將坡度劃分為斜坡、緩坡、陡坡3個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表4。

表4 坡度劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.2.5 NDVI等級(jí)劃分

根據(jù)福建省森林和林木生長(zhǎng)狀況的特點(diǎn)，將植被指數(shù)劃分為3個(gè)等級(jí)[1,2]，見(jiàn)表5。

表5 NDVI等級(jí)劃分

5.2.6 林地類(lèi)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)上述所選取的項(xiàng)目和各項(xiàng)因子劃分的類(lèi)別，建立林地類(lèi)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表6。

表6 森林立地質(zhì)量各主導(dǎo)因子劃分標(biāo)準(zhǔn)

5.3 森林立地質(zhì)量各因子信息提取

由DEM數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)GIS的空間疊加分析，建立新的空間、屬性特征，獲得每一個(gè)新圖斑的綜合屬性，包含高程、坡度、坡向的信息。根據(jù)森林立地分類(lèi)方案，給每一個(gè)新圖斑填充相應(yīng)的屬性，重新劃分圖斑，獲取最終的立地質(zhì)量分類(lèi)結(jié)果[3]。通過(guò)GPS地理坐標(biāo)分別從森林立地質(zhì)量柵格空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及DEM數(shù)據(jù)的高程圖所派生的坡度圖，用ERDAS確定各柵格圖象上的位置并提取相應(yīng)屬性值。

利用上述的數(shù)據(jù)生成海拔圖(圖4)、坡向圖(圖5)、坡度圖(圖6)、土層厚度圖(圖7)、植被指數(shù)圖(圖8)。

圖5 研究區(qū)坡向

圖6 研究區(qū)坡度

6 森林立地質(zhì)量反演模型

6.1 數(shù)量化模型Ⅰ基本原理

以相應(yīng)樣地立地質(zhì)量為觀測(cè)值，所確定的測(cè)定因子為控制變量，通過(guò)數(shù)量化理論Ⅰ建立二者的關(guān)系模型并進(jìn)行處理和分析。

表7 項(xiàng)目、類(lèi)目反映

δi(j,k)=

由元素δi(j,k)構(gòu)成的n×p階矩陣：

稱(chēng)為反應(yīng)矩陣。反應(yīng)δi(j,k)有個(gè)重要性質(zhì)，即對(duì)每個(gè)固定的i和j，有

這是因?yàn)闃悠吩诿總€(gè)項(xiàng)目中只有一個(gè)類(lèi)目的反映，其余的反映皆為0。

6.2 森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表編制

6.2.1 編制反映表

在提取的各種因子中，有的為定量因子，如坡度、海拔等，有的為定性因子，如坡向。首先采用分級(jí)法把定量因子轉(zhuǎn)化為定性因子，然后通過(guò)引進(jìn)一個(gè)示函數(shù)(即0-1化數(shù)量方法)實(shí)現(xiàn)定量變換。各樣地立地因子、項(xiàng)目、類(lèi)目反映表如表8所示。

表8 各樣地立地因子、項(xiàng)目、類(lèi)目反映

續(xù)表8

續(xù)表8

以各樣地提取的森林立地質(zhì)量和各評(píng)價(jià)因子作為因變量和自變量，建立數(shù)量化理論Ⅰ數(shù)學(xué)模型：

(1)

式(1)中：yv為因變量，bij為項(xiàng)目類(lèi)目的系數(shù)(即稱(chēng)得分),δv是觀察中的隨機(jī)誤差，δr(i,j)為類(lèi)目的反應(yīng)矩陣[4～6]。

6.2.2 數(shù)量化得分表編制

利用唐啟義，馮明光編制的“數(shù)量化方法Ⅰ”進(jìn)行建模[7]，按各項(xiàng)目對(duì)基準(zhǔn)變量的貢獻(xiàn)，由小到大逐次篩選，剔除貢獻(xiàn)最小的項(xiàng)目，得到以下5個(gè)預(yù)測(cè)方程。

方程1：y=2.857143-0.1371429A1

-0.965251A2

方程2：y=2.349559-0.0832032A1

-0.829938A2+0.607011B1+0.335982B2

-0.1018663B3+0.637510B4+0.733644B5

+0.582978B6+0.679552B7

方程3 ：y=2.299464-0.00066A1

-0.828531A2+0.592021B1+0.364653B2

-0.1264448B3+0.754656B4+0.701198B5

+0.592885B6+0.649117B7-0.85846C1

+0.1386658C2

方程4：y=3.019127+0.2957199A1

-0.692258A2+0.372162B1+0.1325462B2

-0.317891B3+0.491770B4+0.517255B5

+0.480895B6+0.524775B7-0.920802C1

+0.1282929C2-1.083902D1-0.706203D2

方程5：y=3.38751+0.507330A1-

0.5811819A2+0.336569B1+0.0874148B2

-0.2993685B3+0.396533B4+0.345840B5

+0.382381B6+0.486241B7-0.984807C1

+0.1639398C2-1.073063D1-0.677461D2

-0.604128E1-0.344963E2

其中項(xiàng)目Ai、Bi、Ci、Di表示各項(xiàng)目中有i個(gè)類(lèi)目(i=1、2、3、…)。

用數(shù)字表示各項(xiàng)目中所有類(lèi)目的得分值的預(yù)測(cè)方程，編制森林立地質(zhì)量得分表(表9)[8]。

表9 森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分

根據(jù)森林的各項(xiàng)立地因子，按照劃分的等級(jí)查表得到分值，再加上方程的常數(shù)項(xiàng)，即可得到該林地立地質(zhì)量等級(jí)的預(yù)測(cè)值(表10)。

表10 森林立地質(zhì)量預(yù)測(cè)方程顯著性及復(fù)相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)

6.2.3 相關(guān)系數(shù)R檢驗(yàn)

相關(guān)系數(shù)R值越大，Y的預(yù)估愈好，否則相反，R的大小與樣地?cái)?shù)量及項(xiàng)目類(lèi)目有關(guān)，所以需要F檢驗(yàn)，F(xiàn)>F0.05(自由度為f1=m,f2=n-m-1)所得的效果好，否則不好。

續(xù)表9

由表10可以看出，各項(xiàng)類(lèi)目所對(duì)應(yīng)的F>F0.05，說(shuō)明所預(yù)測(cè)的5個(gè)方程所得的效果很好。

6.3 森林立地質(zhì)量等級(jí)劃分

為了便于評(píng)價(jià)森林立地質(zhì)量，將各因子數(shù)量化得分表一列中的各類(lèi)目最大得分值減去最小得分值的和四等分，將其由大到小組合為4個(gè)數(shù)值范圍，即為4個(gè)立地類(lèi)型級(jí)別，分別評(píng)為優(yōu)、良、中、差4級(jí)，編制成表(表11)[8]。

6.4 精度檢驗(yàn)

對(duì)照森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)表，對(duì)各地立地質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。在“森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表”中查算某個(gè)立地類(lèi)型的“總得分值”，再查找“總得分值”在“評(píng)價(jià)表”中”的位置，便可確定該森林立地質(zhì)量級(jí)別。如：某小班的立地條件是：海拔330 m，土層厚度100 cm，坡向東北，坡度23°，NDVI為0.103448，查該“森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表”，其總得分值為：

0.5073+0.0874+0.1639+(-1.0731)

+0.0000= -0.3145

查找-0.3145在“評(píng)價(jià)表”中的位置，可以確定這一小班的森林立地質(zhì)量級(jí)別為2，森林立地質(zhì)量為良。用同樣的方法，可以4個(gè)、3個(gè)、2個(gè)或1個(gè)因素查出各自X5、X4、X3、X2、X1列中相應(yīng)行類(lèi)目的得分值，對(duì)森林立地質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和研究。

為此研究，隨機(jī)抽取林地樣地點(diǎn)50個(gè)，組成大樣本，保證數(shù)據(jù)的相對(duì)獨(dú)立性。將模擬結(jié)果進(jìn)行精度分析。表12為用5個(gè)因子根據(jù)表9和表11所查出的立地質(zhì)量等級(jí)(預(yù)測(cè)值)。

表11 森林立地質(zhì)量數(shù)量化評(píng)價(jià)

根據(jù)表12得出擬合模型的精度表，見(jiàn)表13?？偩葹?0%，符合精度要求，因此，此方法和結(jié)果可以采用。

表12 森林立地質(zhì)量等級(jí)預(yù)測(cè)

表13 精度檢驗(yàn)

6.5 森林立地質(zhì)量反演模型構(gòu)建

根據(jù)所建立的森林立地質(zhì)量各種因子的關(guān)系，結(jié)合森林立地質(zhì)量各因子得分值，應(yīng)用上述方程5通過(guò)ERDAS的model中的條件函數(shù)和加和功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)反演，其精度見(jiàn)表9、表10，反演模型如圖9所示。

圖9 反演模型

7 結(jié)果分析

7.1 森林立地質(zhì)量圖反演

根據(jù)森林立地類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)，綜合上述建模生成的合并簡(jiǎn)化圖層的屬性字段值，通過(guò)ERDAS的model重新對(duì)森林立地類(lèi)型字段賦值。結(jié)果圖經(jīng)過(guò)處理后，得到最終的森林立地質(zhì)量專(zhuān)題圖(圖10)。

圖10 永安市森林立地質(zhì)量分布

7.2 森林立地質(zhì)量面積統(tǒng)計(jì)

通過(guò)編制森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表，將森林立地質(zhì)量劃分為4個(gè)等級(jí)，各森林立地質(zhì)量等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)如表14所示。

從表14中可以看出永安市森林立地質(zhì)量面積以Ⅱ類(lèi)地和Ⅲ類(lèi)地分布的范圍最廣，Ⅳ類(lèi)地分布的面積最小。

表14 永安市森林立地質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表

7.3 森林立地質(zhì)量空間分布

通過(guò)森林立地質(zhì)量反演圖可以看出森林立地質(zhì)量Ⅱ類(lèi)地和Ⅲ類(lèi)地主要分布在永安市市區(qū)及主要河流兩岸，即永安市行政區(qū)的中部地區(qū)。該林地的土層厚度較厚、坡度平緩，海拔相對(duì)較低。森林立地質(zhì)量Ⅰ類(lèi)主要分布在距離市區(qū)和主要流域兩岸較遠(yuǎn)的林地上，即分布在永安市行政區(qū)的四周。這些林地的特點(diǎn)為低海拔、土層厚度厚、緩坡、坡向?yàn)楣庹肇S富的南坡方向。而森林立地質(zhì)量Ⅳ類(lèi)地則零散的分布在永安市行政區(qū)的各地，主要分布在坡度較陡、土層厚度薄、北坡方向的林地上。

7.4 森林立地質(zhì)量主導(dǎo)因子重要性分析

7.4.1 數(shù)量化模型主成分分析

從森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表中可以看出，所選的森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的5個(gè)因子中，海拔的得分值最高，所占的比值最大，所以海拔對(duì)森林立地質(zhì)量的影響最大，是森林立地質(zhì)量的第一制約因子。

7.4.2 成分?jǐn)?shù)據(jù)主成分分析

采用主成分分析法，利用降維，把從影響林木生長(zhǎng)的諸多環(huán)境因子中挑選出最主要的因子作為新的自變量代替原來(lái)自變量，構(gòu)造主成分分析法回歸模型，篩選回歸變量。用主成分分析篩選變量，實(shí)現(xiàn)用較少的計(jì)算量來(lái)選擇最佳變量子集合的效果[9]。

對(duì)選擇哪些森林立地因子作為森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的自變量進(jìn)行分析。將表8 的5個(gè)立地因子重新整理、運(yùn)算，得到成分?jǐn)?shù)據(jù)。

其特征根：

λ1=1.4836,λ2=1.1239,λ3=0.9999,

λ4=0.7811,λ5=0.6116

貢獻(xiàn)率(%)：

X1=29.6723,X2=22.4781,X3=19.9971,X4=15.6215,X5=12.2310

累積貢獻(xiàn)率(%)：

X1=29.6723,X2=52.1504,X3=72.1475,X4=87.7690,X5=100.00

按累積變異性貢獻(xiàn)率不低于85%為準(zhǔn)[10]，選4個(gè)主成分分析，降維不明顯。從主成分分析結(jié)果可以看出坡向、坡度、土層厚度、植被指數(shù)對(duì)森林立地質(zhì)量的影響較大，而海拔對(duì)森林立地質(zhì)量的影響最大，是森林立地質(zhì)量的第一制約因子，為劃分所在地的立地類(lèi)型提供了依據(jù)。

7.4.3 小結(jié)

通過(guò)數(shù)量化模型Ⅰ和成分?jǐn)?shù)據(jù)主成分分析兩種方法分析，海拔、坡向、坡度、土層厚度、歸一化差分植被指數(shù)對(duì)森林立地質(zhì)量都有重要的影響作用，但海拔對(duì)森林立地質(zhì)量的影響作用最大，是森林立地質(zhì)量的第一制約因子。

8 結(jié)論與討論

8.1 結(jié)論

(1)本文所確定的海拔、坡向、坡度、土層厚度、歸一化差分植被指數(shù)(NDVI)作為森林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)因子，能較好地反映森林立地質(zhì)量。

(2)研究區(qū)域的ALOS遙感影像，根據(jù)所建立的基于3S技術(shù)的森林立地質(zhì)量測(cè)定模型，實(shí)現(xiàn)區(qū)域森林立地質(zhì)量的反演，利用其他樣地的森林立地質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證,所得驗(yàn)證精度為80%，符合生產(chǎn)實(shí)踐精度要求，此方法和結(jié)果可以采用。

(3)應(yīng)用數(shù)量化模型Ⅰ和成分?jǐn)?shù)據(jù)主成分分析兩種方法對(duì)各主導(dǎo)因子進(jìn)行重要性分析，同時(shí)得到海拔對(duì)森林立地質(zhì)量的影響最大，說(shuō)明海拔是影響森林立地質(zhì)量最主要的一個(gè)因子。

(4)用數(shù)量化模型Ⅰ對(duì)森林立地質(zhì)量主導(dǎo)因子進(jìn)行分析，通過(guò)編制森林立地質(zhì)量數(shù)量化得分表，能過(guò)較好、較直觀的預(yù)測(cè)研究區(qū)域的森林立地質(zhì)量。研究可在一定程度上反映出基于3S技術(shù)可較易實(shí)現(xiàn)提取的永安市森林立地質(zhì)量的監(jiān)測(cè)因子，使永安市森林立地因子的評(píng)價(jià)由定性到定量，并可預(yù)測(cè)造林地的立地質(zhì)量類(lèi)型，生產(chǎn)潛力，為森林合理培育經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。

8.2 討論

(1)利用3S技術(shù)劃分森林林地立地條件類(lèi)型，能夠快速對(duì)森林立地進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化；定性與定量相結(jié)合，能夠?qū)ι至⒌胤诸?lèi)進(jìn)行多因素綜合分析。參與分析的分類(lèi)因子的精度決定了森林立地質(zhì)量分析結(jié)果的精度，各因子定位和定性的準(zhǔn)確性決定了森林立地質(zhì)量分析的準(zhǔn)確性、客觀性和科學(xué)性。

(2)運(yùn)用3S技術(shù)方法，依據(jù)各森林立地單元，對(duì)整個(gè)研究區(qū)域的森林立地質(zhì)量全面統(tǒng)一劃分，克服了傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題，將傳統(tǒng)的森林立地因子的定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為定量評(píng)價(jià)。在生產(chǎn)生活中，考慮森林立地質(zhì)量各影響因子時(shí)，要抓住主導(dǎo)因子，突出主導(dǎo)因子的主要影響作用。