近年来,随着遥感技术的发展和遥感影像林业应用的深入,应用中高空间分辨率遥感影像开展森林类型精细识别和森林资源动态变化监测成为目前研究的热点之一。虽然遥感影像分类技术取得了长足的发展,但是已有研究表明,森林类型信息获取中仍存在精度不高、详细程度和可信度差等技术难点,以及森林资源动态变化监测尚未完全克服信息获取周期长、变化信息提取困难、新方法应用少、自动化程度低、成果质量和精度欠佳等突出问题。本文面向国家森林资源监测调查的行业应用需求,重点研究高精度森林类型精细识别方法和森林资源动态变化监测技术,为及时、准确掌握森林资源现状和动态变化趋势提供可靠支撑,为森林资源空间配置、优化调整与辅助决策提供技术支持。本文主要内容和结论如下:(1)以嘉陵江上游甘肃省小陇山林业实验局百花林场为例,探讨复杂中山区域、多源数据支持下,高空间分辨率遥感影像森林类型层次化精细分类方法。以SPOT5和高分一号(GF-1)遥感影像为主要数据源,综合利用影像光谱特征、植被指数特征、纹理特征与时相特征、地形特征、森林资源“二类调查”成果数据与林相图等辅助信息,及典型地类与主要森林类型外业调查样本数据,发展了针对暖温带典型天然次生林区、复杂山区地形条件下高空间分辨率遥感影像森林类型多层次信息提取与森林类型精细识别的有效方法。采用分层随机抽样的独立检验样本对分类结果中7类林地与森林类型进行精度验证,并对5类主要森林类型精细识别结果进行面积统计,与“二类调查”及影像解译结果各类型面积统计值进行对比分析。研究结果表明,本文所发展的分类方法对森林类型信息提取精度较高,有林地、其他林地、苗圃地等7类林地和森林类型总体分类精度达92.28%,总Kappa系数为0.899 6;油松林、华山松林、日本落叶松林、栎类落叶阔叶林、其他落叶阔叶混交林等5类主要森林类型面积统计结果的平均相对精度为92.4%。本文发展的多源数据支持下的多层次森林类型精细分类方法是一种有效的森林类型信息精准监测方法,具有精度高和可信度高的优势,且森林类型精细识别详细程度达到优势树种(组)级别,是解决复杂山区森林类型信息提取与精细识别的一种有效手段,可满足森林资源调查、变化监测、数字更新等林业应用需求。(2)以甘肃省天水市为例,以1990年~2015年五期冬夏时相landsattm/oli遥感影像为主要数据源,结合辅助数据和外业实地样本点,在对光谱特征、指数特征、时相特征等分类特征综合分析的基础上,选取ndvi、ndwi、ndi和mtvi等四个指数作为特征变量,发展了基于两种非参数分类器(随机森林(rf)和参数优化支持向量机(posvm))分类后比较法的森林资源变化监测技术。研究结果表明:引入多元特征和稳健、优化的非参数分类器,可显著提高分类精度和分类结果的可信度,降低类别混淆和结果的不确定性。两种分类方法均取得了较好的分类效果,具有较高的空间一致性,且时序分类结果及逐期变化分析结果可准确、客观地反映该区域近30年来森林资源时空动态变化。随机森林(rf)分类方法在分类精度、效率、计算量和稳定性方面明显优于参数优化支持向量机(posvm)分类方法,随机森林(rf)方法对于复杂地形、破碎地貌区域和典型植被(森林-灌草-草地)交错过渡区具有的较强的适应性,可应用于大区域、复杂地形、过渡区域的植被/森林制图和动态变化监测。监测结果表明:1990年~1996年林地转化为非林地为3.764%,非林地转化为林地为3.024%。林地面积净减少0.74%。1996年~2002年林地转化为非林地为5.648%,非林地转化为林地为2.914%。林地面积净减少2.734%,林地减少呈现加剧趋势。2002年~2008年林地转化为非林地为5.574%,非林地转化为林地为6.631%。林地面积净增加1.057%。2008年~2015年林地转化为非林地为6.563%,非林地转化为林地为15.446%。林地面积净增加为8.883%。该区域近30年来森林资源变化的总体趋势:以2002年(2002期影像)为界,林地面积为先减少后增加,2002年后林地面积增加显著。林地面积增加主要原因为其它类型向有林地转化,由于1999年以后,随着天然林保护工程、退耕还林工程等林业重点工程的实施,使得该区域森林覆盖率上升趋势明显,林地面积显著扩大。林地面积明显减少的区域在空间上主要集中在武山县和张家川回族自治县,在林地与其他地类交错过渡地带、林缘区域表现尤为明显,尤其在2002年之后。林地面积减少的可能原因为自然因素及人类活动影响使该区域原有的森林、灌木群落等植被遭到破坏,林地转变为耕地、草地和建设用地等,局部生态环境状况有进一步恶化的风险和可能。(3)在对地类、林地-非林地信息提取与变化监测结果分析的基础上,进一步对“常绿针叶林”、“落叶阔叶林”、“其他林地”三类林地内类型的动态变化(转化)进行深入分析,对四个时间段内三类林地内类型的“增加”(转入)、“减少”(转出)变化区域、空间分布和变化程度状况进行过程分析。研究结果表明:(1)1990年~1996年间,“常绿针叶林”类型增加(转入)、减少(转出)均较为明显。增加区域分布于秦岭南坡小陇山林区的各个林场;减少区域位于秦岭北坡、沿渭河流域的带状区域,以及嘉陵江上游低海拔区域的河流及山谷两侧。1996年~2002年间、2002年~2008年间,在整体上“常绿针叶林”类型增加、减少均不明显。2008年~2015年间,“常绿针叶林”类型增加十分显著。增加区域分布于小陇山林区、西秦岭林区和关山林区的所有林场,仅在龙门林场中部有小片减少区域。(2)1990年~1996年间,“落叶阔叶林”类型增加(转入)、减少(转出)均较为明显。增加区域主要分布于太碌、立远、东岔林场,以及党川、观音林场、龙门林场南部;减少区域分布于秦岭南坡小陇山林区的各个林场,尤其在小陇山林区北部边缘区域和林区中部表现尤为明显。1996年~2002年间、2002年~2008年间,“落叶阔叶林”类型增加区域主要分布于小陇山林区的麦积林场、东岔林场、立远林场等。“落叶阔叶林”类型减少主要分布于东岔、立远林场及小陇山林区北部边缘区域。2008年~2015年间,“落叶阔叶林”类型增加区域主要分布在秦岭北坡渭河南岸区域、麦积林场,以及天水市辖温泉、尖山林场。“落叶阔叶林”类型减少主要分布在麦积林场和滩歌林场。(3)1990年~2015年间,“其他林地”类型增加(转入)、减少(转出)区域均主要分布于林区边缘,增减变化幅度不大。基于两种非参数分类器分类后比较法的遥感影像变化监测技术,探讨了典型黄土高原丘陵沟壑与陇山-西秦岭山地交接过渡区域近30年来森林资源空间分布规律、时间变化趋势及变化影响因素,以期为该区域森林动态变化定量分析及综合评价、森林资源空间配置与优化调整、经营管理与辅助决策、林业工程进展监测、生态环境评价以及森林保护措施制定等提供一定的参考。