天然林保护工程(以下简称“天保工程”)是我国投资规模最大的林业生态建设工程项目之一,已实施近20年,其实施的成效如何已成为国内外社会关注的焦点。传统的森林监测技术和方法已不能满足林业生态建设项目的监测需求。随着卫星对地探测技术的飞速发展,遥感技术在监测范围、监测内容和监测时效及精度上都独具优势。因此,本研究以川西甘孜地区道孚研究区1989年、1997年TM影像,2015年ETM影像为数据源,提取森林资源信息,对天保工程实施前后森林资源消长、景观格局动态、水土流失变化、森林固碳能力和效益等方面进行了遥感监测;以夹金山研究区Quick Bird遥感影像为数据源,以面向对象的多尺度分割方法,逐级分层提取天然林破坏信息,选设评价因子,应用信息量模型法,对天然林破坏类型的危险性进行了综合评价和危险性等级区划。旨在为川西林区天然林资源可持续发展提供基础数据和技术支持,进而为我国天保工程的决策和实施提供理论依据。本文主要研究内容及创新成果有以下几方面:(1)基于e Congnition 8.64遥感图像处理程序,采用面向对象的多尺度分割方法,针对不同破坏类型筛选最优分割尺度和参数,建立了一种适合川西亚高山林区的分类识别规则集,自动提取各种天然林破坏信息。结果表明:提取地质滑坡点48个,地质滑坡面积为6.6113 hm~2,道路长度19.7146km,道路面积为8.1295hm~2,民居数量275处,民居面积为4.5982 hm~2,总体分类精度都超过87%。(2)结合野外实测生物量数据,分别采用线性、非线性和多元回归法,基于多种遥感植被指数和遥感因子,建立了川西亚高山林区最优森林生物量遥感估算模型。最优乔木林生物量模型为:Y=127.340 TM2+93.835 TM3+344.518 TM5-75.505 WVI+0.339 V13-226.322 BVI+9.664(R~2=0.888,P<0.05);最优灌木林生物量模型为:Y=-49.469 TM2-141.236 TM3+0.056 BVI+16.468(R~2=0.790,P<0.05)。(3)基于遥感技术提取研究区植被覆盖度分布信息,建立了适宜于川西亚高山林区的土壤侵蚀强度评价指标体系,把土壤侵蚀强度划分为四个等级。结果表明:在天保实施前(1989～1997年),强度侵蚀区面积比例由12.38%上升到14.73%,微度侵蚀区面积比例由9.32%下降至7.42%,土壤侵蚀状况呈现恶化趋势;天保工程实施后(1997～2015年),强度侵蚀区面积比例由14.73%下降到11.89%,土壤侵蚀恶化状况得到改善。这表明,天保工程的实施有效的遏制了土壤侵蚀。(4)经Gram-Schmidt变换,对研究区影像融合,采用最大似然法(Maximum Likelihood)对三期影像分类解译,提取了不同植被覆盖类型的分布位置和面积。结果表明:1989～1997年研究区森林覆盖率由65.06%下降到62.60%,下降了2.46%;1997～2015年,天保工程实施近20年,森林覆盖率由62.60%回升至65.34%,上升了2.74%。研究表明,天保工程的实施有效地保护了森林资源。(5)基于融合影像解译结果,提取了1989、1997和2015年三个时期森林景观类型分布位置,运用ENVI5.0遥感图像处理软件和Fragstats4.0景观格局分析软件,监测了研究区主要森林景观类型的变化状况。结果表明:三个时期(1989、1997和2015年)研究区景观基质都是灌木林地,面积比例分别为:34.09%、34.27%和33.89%;乔木林地为第二重要景观类型,面积比例分别为:30.11%、26.75%和30.61%。灌木林和乔木林组成复合景观类型控制着区域生态环境的演变。在时间动态上,从斑块类型水平格局看,乔木林地、灌木林地的斑块数量和斑块密度以及最大斑块面积,在天保工程实施前(1989～1997年)下降,天保工程实施后(1997～2015年)增加,破碎化程度出现波动,其它景观类型破碎化程度变化不明显;从景观水平格局看,三个时期边缘密度依次为32.7588、36.0567和35.2637,集合度指数依次为95.1919、96.5094和96.2046,香农多样性指数依次为0.733、0.7126和0.7523。它们均在天保工程实施前(1989～1997年)10年间增加,天保工程实施后(1997～2015年)近20年间下降。这表明,天保工程的实施使景观整体连通性逐步恢复,生态系统物质和能量流动更顺畅,生物多样性提高,有利于生物群落的演化和发展。(6)采用建立的遥感生物量估算模型,基于遥感影像数据,测算了森林固碳能力,三个时期(1989、1997和2015年)森林固碳总量分别为:2828529.7 Mg、2623878.8 Mg、4130166.9Mg。其中,乔木林固碳量在总固碳量中的贡献率分别为80.17%、77.35%和79.16%。这说明乔木林影响着研究区森林固碳能力的整体发挥。天保工程实施前(1989～1997年)森林固碳能力呈下降趋势,而天保工程实施后(1997～2015年),固碳能力呈上升趋势。说明天保工程提高了森林的固碳能力。(7)利用红波段和近红外波段数据计算归一化植被指数,监测了研究区植被动态变化。结果表明:1989～1997年研究区植被覆盖度显著下降,中等覆盖度(40%～60%)面积比例由70.56%降为59.90%;天保工程实施后,1997～2015年研究区植被覆盖度明显回升,中高等覆盖度(60%～80%)面积比例由19.26%上升为31.09%,增幅11.83%。这说明,天保工程的实施有利于森林植被的恢复。(8)使用信息量模型法,根据破坏类型选择不同的评价因子,基于RS和GIS技术,提取不同单项评价因子数据,计算信息量值,评估了各种破坏类型的危险性。结果表明:夹金山研究区内沟谷密度大于7km/km~2、坡度大于50°且道路缓冲距离在100m以内的裸地区域,最容易发生地质滑坡;坡度在20°以内,且与居民地缓冲距离在100m到500m之间的草地区域,人为农牧活动是天然林破坏的主要类型;在高程为3500～3800m区间且郁闭度小于0.5的西北坡的有林地区域风损自然灾害是最易发生破坏类型;高程3500m以上、坡向为北坡、树种为云杉或冷杉的乔木林区最易发生雪损自然破坏。(9)基于各种破坏类型危险性信息量值,以自然断点法,区划了研究区天然林破坏危险性等级。结果表明:夹金山研究区天然林各危险等级面积分布中,极重度危险性区面积707.9519hm~2,占总面积的14.49%;极轻度和轻度区域面积为1968.0607hm~2,占研究区总面积的40.28%;中度和重度区域面积2209.6133 hm~2,占研究区总面积的45.23%。监测数据表明:夹金山研究区天然林破坏整体危险性处于中间状态,只要加强保护措施,改善外部环境,危险性降低,天然林资源将回归到可持续发展的轨道上。