阿拉善草原大面积沙化、退化，成为沙尘暴袭击华北和首都北京的源头。该地区梭梭林(Haloxylon ammodendron)鼠害严重影响了梭梭林在荒漠地区防风固沙作用的正常发挥，是土地退化的重要因素之一。为了保护生态环境以及农牧民安身立命所必需的森林资源，2000年国家级森林鼠害工程治理项目在阿左旗正式启动。要想大面积准确掌握3年来的治理效果，靠常规的野外调查，尤其是在人迹罕至的沙漠地区存在很大困难。采用遥感技术对沙漠区的森林鼠害进行监测，目前还未见有关的研究报道。本研究运用多时相遥感手段对鼠害治理区和对照区进行连续动态的监测，研究相同自然条件下，治理区梭梭林的恢复程度，未经治理区的受灾状况，为进一步的防治规划提供快速科学的决策依据。

1 材料与方法 1.1 遥感数据的选取和处理

选取覆盖阿拉善左旗两景不同时相的陆地卫星TM影像，时间分别是1999年8月27日和2002年8月27日，恰好是鼠害治理前和治理后的遥感影像。其中1999年影像是Landsat-5的TM传感器，常用的TM1~5, 7波段分辨率为30 m。2002年的影像是Landsat-7的ETM+传感器, 常用的多光谱TM1~5, 7波段分辨率为30 m，全色波段分辨率是15 m。对两时相影像作了几何精校正和严密的配准，并将2002年影像的全色和多光谱波段作了分辨率融合，使其空间分辨率达到15 m。最后对影像进行了大气校正。

虽然两景影像在不同年份拍摄，受环境影响会有一些差异，但由于选取两影像处于同月同日，植被生长环境类似，并作过大气校正，所以两影像具有可比性。为了便于研究，在两景影像上分别选取了鼠害防治区和未经防治区(对照区)两个点，范围为2 025 hm²，位于阿拉善左旗沙漠区天然梭梭林，并进行了实地验证。

1.2 试验区调查

阿拉善左旗沙漠区的天然梭梭林鼠害防治区试验点位于东经105°51′10 ″~105°56′22″，北纬40°8′59″~ 40°4′55 ″，鼠害对照区的试验点位于东经105°47′51 ″~ 105°50′59″，北纬40°7′3″~ 40°4′55 ″，地貌为缓起伏沙地，防治区和对照区的树种以梭梭为主。危害梭梭林鼠类有大沙鼠(Rhombomys opimus)，子午砂鼠(Merione Merdidianus)，三趾跳鼠(Dipodidae Sagitta)等优势鼠种，其中大沙鼠的分布及数量在阿拉善沙漠中居明显的优势地位。害鼠啃食梭梭枝条、根皮，造成梭梭长势衰弱甚至死亡(郝俊等，2002)。2000年开始进行鼠害防治。2002年抽样调查，梭梭的生长状况恢复较好，平均高度为1.8 m，树冠1.5 m，地面的鼠口密度平均为2只·hm^-2。鼠害对照区则未采取任何防治措施，2002年调查，树木低矮，平均1 m左右, 多数梭梭存在树枝枯萎，枝条被害率高达90%。平均鼠口密度为51只·hm^-2。用GPS对防治区调查点定位，并将调查路线叠加在遥感图像上。

1.3 受害植被反射的遥感机理

森林害鼠不仅大量啃食植物绿色部分, 减少生物量, 同时也危害植物根系, 更为重要的是大量鼠类的挖掘改变了土壤的表层结构，造成植被覆盖度大幅度下降, 加剧沙化进程(张希林，1999)。

从反射特性看，TM图像的每个像元点是地面15 m×15 m或30 m×30 m范围内各种地物的综合反射结果，这种反射是植被下的土壤、植被阴影和植被自身的混合，最后生成一个混合像元(Hill et al., 1998)。正是由于这个原因，在提取信息时，要全面考虑植被及其背景土壤的反射特性。受害梭梭林植被盖度低、表层土壤变化大、叶绿素含量少使其植被光谱综合反射能力较之健康植被明显降低。

通常用对植被敏感的红光, 近红外波段的反射率比值来提取植被信息, 这两个波段的比值综合反映了相互关联且密不可分的3个植被参数(生物量、灾害、水分含量)(武红敢等，1995)，可用来定量探测鼠害的受灾情况。由于常用的归一化植被指数(NDVI)在植被稀少地区, 土壤背景对其有较大的影响(池宏康，2000)。为了有效利用植被指数，消除土壤背景的影响，本研究用使用了土壤调节植被指数SAVI(soil-adjusted vegetation index)，SAVI的计算公式为:SAVI=(NIR-R)·(1+L)/(NIR+R+L), 其中，NIR是近红外波段，R是红光波段，常量L＝0.5(彭少麟等，1999)。

2 结果与分析 2.1 受害与健康梭梭林的光谱对比分析

在2002年图像上采样抽取防治区和对照区梭梭林的光谱反射均值, 绘制光谱曲线(图 1)。由图 1可知：(1)TM1、2、3波段上，对照区比防治区的反射值高，这是由于TM1、2、3在可见光范围，对裸露地类反射值高，对照区裸露沙地较多，植被盖度低，因此在这三个波段高于防治区；(2)从近红外TM4波段可看出，防治区比对照区的反射值明显增高，这是由于TM4对植被发生强反射，植被状况越好，盖度越高，反射越强，因此，相应TM4对于防治区植被的反射值也高于对照区，这也是防治区植被在TM4、3、2合成图像上呈红色，而对照区植被呈绿色的根本原因；(3)在TM7波段上防治区植被反射值低于对照区。根据以上差异很容易在TM图像上区分出防治区和对照区植被。

2.2 2002年防治区和对照区遥感图像分析

从防治区和对照区TM4、3、2彩色合成图像上看出，(1)纹理特征：图像上沟痕状的竖条是沙波纹，而对照区的沙波纹很明显，体现出植被固沙能力弱，沙地流动性强。防治区沙波纹细而模糊，沙地流动性弱。(2)光谱特征：防治区植被在TM4、3、2合成图像上呈红色，说明叶绿素含量和植被盖度高。对照区的植被因受到破坏，近红外对叶绿素的反射值明显降低，呈绿色，说明植被盖度很低。

2.3 两时相图像在防治区和对照区的土壤调节植被指数(SAVI)

计算1999、2002年防治区和对照区图像的SAVI，得SAVI图像，并绘制直方图(图 2)。防治区1999年SAVI范围在25~99，均值为62.775，2002年SAVI范围在127~208，均值为164.418，平均增长了1.62倍。而对照区1999年SAVI范围在29~92，均值为54.761，2002年SAVI范围在26~89，均值为57.807，基本没有变化。

2.4 防治区在鼠害防治前后健康植被面积的比较

将两期防治区试验地的植被分级，即分成健康和受害两级，经最大似然法统计分类，得2002年试验地健康植被面积1 209 hm²，受害为816 hm²。1999年健康植被面积仅为361 hm²，受害为1 664 hm²。即鼠害防治后试验地健康植被面积增长了2.35倍。

2.5 用地面调查数据验证遥感监测结果

绘制1999年和2002年的SAVI变化图(图 3)可得，从1999—2002年，防治区的SAVI增加了1.62倍，说明防治区的受灾程度明显减轻，植被生物量显著提高。而对照区基本没有变化，受灾程度仍很严重，生物量处于很低的水平。为了检验分析结果，对防治区在1999年和2002年的鼠口密度进行地面抽样调查，绘制鼠口密度变化图(图 4)，由图 4可知，1999—2002年，防治区的鼠口密度从每公顷38只减少到2只，而对照区每公顷增加了2只，即防治区鼠害大幅减轻，对照区变化不大，危害仍很严重，这与遥感分析结果相吻合。

3 结论与讨论

在最新遥感图像上，从光谱反射能力可知，防治区植被叶绿素和盖度明显增加。防治区的沙波纹浅，植被固沙能力强，对照区沙波纹深，植被固沙能力弱。

两期遥感图像中，防治区在鼠害防治后比防治前的生物量有大幅提高, 受灾程度明显减轻，这体现在1999—2002年防治区土壤调节植被指数增加了1.62倍，防治区在鼠害防治后健康植被面积增长了2.35倍。由于2002年雨水丰沛，对植被的生长有利，在一定程度上也促进了防治区健康植被的增加。

两期遥感图像中的鼠害对照区的SAVI基本没变化，说明在3 a中植被生物量和覆盖度没有大的变化，均处于很低的水平，受灾仍很严重。虽然2002年雨水较多, 地面杂草种类多, 害鼠的食物来源丰富, 梭梭受害有所减轻, 但从遥感图像上看，没有明显好转，有待于进一步的防治。

利用两期遥感图像对天然梭梭林鼠害防治效果进行监测，可以由图像图直接确定鼠害防治区的位置，查看鼠害防治情况，及时掌握害鼠对梭梭林危害的现状。用遥感图像的光谱和纹理特征，以及用植被指数和统计分类的方法，可得出防治后的效果，特别是能够明显看到采取治理措施的防治区与未采取防治措施的对照区，从植物生长状况到鼠害受灾程度的变化差别显著。这也为鼠害防治效果的大面积跟踪调查、监测害鼠种群对梭梭林危害和进一步防治的规划提供依据。而且ETM+数据具有优越的性能价格比，单位面积的经济成本只有1.46×10^-3元·hm^-2，有利于沙漠区大面积林地鼠害遥感监测的推广和应用。

若能获取鼠害防治规划图，可叠加在遥感图像上，检查是否在规划区域进行了鼠害治理以及防治的效果，及时了解害鼠发展动态, 为鼠害防治的科学管理提供决策支持。