森林資源監(jiān)測(cè)中林業(yè)3S技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

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森林資源監(jiān)測(cè)中林業(yè)3S技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

摘要：3S技術(shù)是遙感技術(shù)（簡(jiǎn)稱RS）、地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS）和全球定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GPS）的統(tǒng)稱，林業(yè)3S技術(shù)作為森林資源監(jiān)測(cè)工作的主要運(yùn)用技術(shù)，其發(fā)展和應(yīng)用給森林資源監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)革命。本文詳細(xì)分析了3S技術(shù)的概念及發(fā)展過(guò)程，解讀國(guó)內(nèi)國(guó)外的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景作出展望。

關(guān)鍵詞：森林資源監(jiān)測(cè)；林業(yè)3S技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀

森林資源監(jiān)測(cè)主要是對(duì)森林資源的觀測(cè)分析，其主要目的是能夠及時(shí)掌握森林資源的變化狀況和發(fā)展趨勢(shì)，為國(guó)家的林業(yè)經(jīng)營(yíng)和管理進(jìn)行科學(xué)的決策。1989年，我國(guó)開(kāi)始建立國(guó)家森林資源監(jiān)測(cè)體系，并建成國(guó)家森林資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和地方森林資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。而根據(jù)層級(jí)不同，監(jiān)測(cè)技術(shù)方法也有不同，國(guó)家森林資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)以森林資源連續(xù)清查方法，并結(jié)合現(xiàn)代數(shù)據(jù)更新技術(shù)，達(dá)到監(jiān)測(cè)森林資源的目的。而地方森林監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用定期清查的方法，做到及時(shí)更新森林資源數(shù)據(jù)和信息。但隨著動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，森林資源監(jiān)測(cè)也展現(xiàn)出前所未有的新氣象。特別是行業(yè)內(nèi)熟知的“3S”技術(shù)，更是成為時(shí)下森林監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

1　什么是“3S”技術(shù)

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱，是一項(xiàng)結(jié)合了衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、通訊技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的綜合性現(xiàn)代信息技術(shù)。

1.1遙感技術(shù)（RS）。遙感技術(shù)是指對(duì)地球表面電磁波信息的掃描、攝影、傳輸、處理，以達(dá)到對(duì)各類(lèi)地表信息遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和識(shí)別的目的。由于該技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)提供多空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，因此被廣泛應(yīng)用于植被資源調(diào)查、森林資源監(jiān)測(cè)、氣象觀測(cè)、病蟲(chóng)害、交通網(wǎng)絡(luò)分布等多個(gè)領(lǐng)域。1.2地理信息系統(tǒng)（GIS）。地理信息系統(tǒng)是一款專門(mén)進(jìn)行地理信息管理的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但能夠進(jìn)行多角度、多層級(jí)、多門(mén)類(lèi)的管理地理信息，還能夠?qū)⒏黝?lèi)信息進(jìn)行分析、組合，方便操作者檢索和查詢。除此之外，GIS還能夠?qū)⑿畔⒈普娴脑佻F(xiàn)到電子屏幕上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“可視化”，降低了操作者管理信息的難度，提高了工作效率。該系統(tǒng)現(xiàn)在廣泛運(yùn)用于地理區(qū)域規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、森林資源監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，為相關(guān)部門(mén)作出科學(xué)決策提供了依據(jù)。

1.3全球定位系統(tǒng)（GPS）。該系統(tǒng)是一項(xiàng)具有實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。因?yàn)槠涓咝А⒖焖?、?zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事活動(dòng)、地球監(jiān)測(cè)、土地利用以及人們的日常生活。

2　“3S”技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)中林業(yè)“3S”技術(shù)的應(yīng)用情況。

2.1.1森林防火。1991年，國(guó)家林業(yè)局相關(guān)專家成功研制出基于（GIS）的國(guó)家林火管理信息系統(tǒng)，并先后在我國(guó)的東北地區(qū)、西南地區(qū)進(jìn)行推廣實(shí)驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的效果。

2.1.2森林病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)?？茖W(xué)研究表明，正常生長(zhǎng)的植物都會(huì)有規(guī)則的光譜反射曲線，而遭受病蟲(chóng)害后會(huì)出現(xiàn)卷葉、殘葉、葉片吞噬、枝條被破環(huán)的情況，這些植物形態(tài)的變化都必然導(dǎo)致植物光譜反射曲線的改變。利用遙感技術(shù)（RS）可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物光譜曲線，并結(jié)合（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)，可以明確某地是否存在森林病蟲(chóng)害以及災(zāi)害等。

2.1.3森林資源的清查。2009～2013年，我國(guó)進(jìn)行了第八次全國(guó)森林資源清查活動(dòng)，該項(xiàng)科研活動(dòng)組織了2萬(wàn)名技術(shù)人員，采用森林資源連續(xù)清查的方法，對(duì)全國(guó)森林資源數(shù)量、質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)分布等方面進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)。本次森林資源清查活動(dòng)中，采用的就是以遙感技術(shù)（RS）為主并結(jié)合（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的清查技術(shù)，是林業(yè)“3S”技術(shù)的具體實(shí)踐。

2.2國(guó)外關(guān)于“3S”技術(shù)的具體應(yīng)用。從國(guó)際上看，在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的主要是北美國(guó)家以及西歐、北歐地區(qū)。美國(guó)作為該技術(shù)在北美地區(qū)的代表國(guó)家，其在20世紀(jì)80年代就在林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、生物多樣性保護(hù)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域開(kāi)始推廣“3S”技術(shù)，并建成了資料全面詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林資源的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。而在西歐地區(qū)，德國(guó)就利用“3S”技術(shù)進(jìn)行森林結(jié)構(gòu)、類(lèi)型的多層次分析，并利用其自身成熟的制圖技術(shù)，可以詳細(xì)直觀的統(tǒng)計(jì)和分析森林資源的各方面情況。還比如，北歐國(guó)家芬蘭就基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)反演出當(dāng)前的森林資源量，并結(jié)合影像學(xué)技術(shù)和發(fā)達(dá)的地理信息系統(tǒng)，估算出國(guó)家森林的活立木儲(chǔ)量，并可推測(cè)出較為精確的分布情況。

3　林業(yè)“3S”技術(shù)的發(fā)展前景

3.1利用RS、GIS、GPS的合理融合，實(shí)現(xiàn)森林資源監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和集成化。在技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中，遙感技術(shù)是地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，而地理信息系統(tǒng)反過(guò)來(lái)又可以分析遙感技術(shù)所得到的數(shù)據(jù)，從中提取有價(jià)值的信息。全球定位系統(tǒng)可為遙感技術(shù)提供地面和空中的監(jiān)測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)誤差最小化，而這種更加精確的數(shù)據(jù)又可為地理信息系統(tǒng)所利用。由此可見(jiàn)，此三項(xiàng)技術(shù)可以環(huán)環(huán)相扣，互取所長(zhǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)森林監(jiān)測(cè)中對(duì)于各項(xiàng)情況的立體化掌握。

3.2利用“3S”技術(shù)可以更加具體的了解森林面積的變化。從以往的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，遙感技術(shù)能夠?qū)⑸肿兓庇^化。但是，在融合地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)之后，科研人員不僅可以及時(shí)了解森林面積的變化，還能夠根據(jù)其他兩項(xiàng)系統(tǒng)，推測(cè)森林變化的原因以及詳細(xì)的地域分布。無(wú)論是森林面積的減少或增多，科研人員都能夠確定該變化的深層原因，并且根據(jù)各項(xiàng)因素推測(cè)未來(lái)的森林變化情況。

3.3關(guān)于森林起火點(diǎn)的未來(lái)研究。在現(xiàn)階段的“3S”技術(shù)運(yùn)用中，森林防火是一項(xiàng)重點(diǎn)研究工作。其中，對(duì)于森林中異常熱點(diǎn)的監(jiān)測(cè)、火災(zāi)強(qiáng)度、植被損毀情況等都能夠有效的監(jiān)測(cè)，但是森林起火點(diǎn)的定位依舊是一個(gè)研究難點(diǎn)。因此，隨著“3S”技術(shù)的深度推廣，解決這一難題成為當(dāng)前森林防火問(wèn)題中的重中之重。

3.4對(duì)于森林資源的監(jiān)測(cè)清查。目前，世界各國(guó)在森林資源監(jiān)測(cè)工作上都依照可持續(xù)發(fā)展這一指標(biāo)來(lái)進(jìn)行信息采集，例如生物多樣性、水文保持、森林生態(tài)等。而“3S”技術(shù)的開(kāi)展，可以讓目的性更強(qiáng)的監(jiān)測(cè)工作變得更加精確便捷。比如說(shuō)，利用遙感技術(shù)可以獲取多波段的掃描圖像，得出具體的TM數(shù)據(jù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確的判斷研究區(qū)域的森林生長(zhǎng)情況、健康情況、森林種群情況以及森林蓄積量等等。還可以依據(jù)森林生長(zhǎng)的不同季節(jié)，獲取不同的數(shù)據(jù)，使對(duì)森林資源的清查更加精確。

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336600江西省新余市分宜縣林業(yè)局周冬蓮黃小林