3S系統(tǒng)在森林資源數(shù)據(jù)監(jiān)管中的應(yīng)用

劉紅潤(rùn)

【摘 要】本文簡(jiǎn)要闡述3S技術(shù)系統(tǒng)，重點(diǎn)分析3S技術(shù)在森林資源數(shù)據(jù)監(jiān)管中的應(yīng)用，旨在為森林資源數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)管提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】3S；森林資源；數(shù)據(jù)監(jiān)管

3S系統(tǒng)是GIS（地理信息系統(tǒng)），RS（遙感）和GPS（全球定位系統(tǒng)）的總稱。作為處理空間信息的三個(gè)系統(tǒng)，在森林資源數(shù)據(jù)監(jiān)管中各具特色，也可獨(dú)立完成自身功能，因此，三者的結(jié)合和集成已是空間信息系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，是有效解決森林資源監(jiān)管的必然趨勢(shì)。3S系統(tǒng)中地理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的空間查詢，分析和綜合處理能力，但是數(shù)據(jù)獲取較難。遙感能高效精準(zhǔn)的獲取地面信息，受光譜波段影響，分類精度和數(shù)據(jù)定位存在偏差。全球定位系統(tǒng)能快速確定目標(biāo)位置，但是無(wú)法提供目標(biāo)點(diǎn)的地理屬性。因此，只有三者統(tǒng)一形成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的融合，才能發(fā)揮更大作用。

1 3S技術(shù)簡(jiǎn)介

3S技術(shù)在森林資源數(shù)據(jù)監(jiān)管過(guò)程中，對(duì)森林資源防火、森林資源保護(hù)、森林資源培育以及森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)具有一定意義。首先從遙感系統(tǒng)中獲取基本信息，再由全球定位系統(tǒng)定向、定位及導(dǎo)航，利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，形成各種圖件，最終為領(lǐng)導(dǎo)提出決策方案。目前，3S技術(shù)比較成熟，三者之間不單純是相互調(diào)用基本功能，而是直接聯(lián)系共同作用，形成一體化綜合系統(tǒng)，以快速準(zhǔn)確地獲取森林資源的空間信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，達(dá)到隨時(shí)隨地的現(xiàn)場(chǎng)查詢和分析判斷。

2 GIS與RS之間的結(jié)合

地理信息系統(tǒng)和遙感是各自獨(dú)立發(fā)展的現(xiàn)代地學(xué)空間處理技術(shù)系統(tǒng)，二者的結(jié)合主要表現(xiàn)在遙感可以為地理信息系統(tǒng)動(dòng)態(tài)提供和更新各種屬性數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)可用于提高遙感空間數(shù)據(jù)的分析能力及精度。

2.1 遙感數(shù)據(jù)為地理信息系統(tǒng)提供各種信息

遙感是獲取和更新空間數(shù)據(jù)的重要手段，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、綜合地提供各種資源和環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)而增強(qiáng)地理信息系統(tǒng)的分析能力，尤其在解決大范圍以統(tǒng)計(jì)為主的地理信息系統(tǒng)中，利用遙感獲取信息尤為重要。

2.1.1 利用航空航天影像，編制各種專題圖件

利用專題圖件，通過(guò)數(shù)字化儀將各種信息輸入到地理信息系統(tǒng)軟件中，此結(jié)合方式是遙感和地理信息系統(tǒng)結(jié)合的重要形式。這種結(jié)合方式實(shí)質(zhì)是將遙感形成的專題系列圖提供給地理信息系統(tǒng)，要求專題系列圖各要素來(lái)源統(tǒng)一，確保時(shí)相和圖幅位置配準(zhǔn)，進(jìn)而派生出綜合性數(shù)據(jù)及圖件。例如，在森林資源監(jiān)管中，根據(jù)單要素的坡度圖、土壤類型圖、地形地貌圖及植被類型圖通過(guò)地理信息系統(tǒng)中模擬派生出森林專題圖。

2.1.2 處理后的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)入地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

此方式是遙感為地理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的最為理想方式，當(dāng)遙感數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)后，經(jīng)過(guò)自動(dòng)識(shí)別，生成各種專題圖件，最后進(jìn)入地理信息系統(tǒng)，整個(gè)處理過(guò)程均在全數(shù)字化環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 地理信息系統(tǒng)為遙感提供空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)

通過(guò)地物對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用形成遙感信息。地物識(shí)別主要依靠其對(duì)光譜特性的差異反應(yīng)，實(shí)際應(yīng)用中，常會(huì)出現(xiàn)“異物同譜”或“同物異譜”的問(wèn)題，產(chǎn)生這種問(wèn)題的根源是由地物光譜特性決定的，從遙感角度很難解決。此時(shí)，借助地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間數(shù)據(jù)（DTM）可有效解決上述問(wèn)題。

3 RS與GPS之間的結(jié)合

全球定位系統(tǒng)和遙感均是數(shù)據(jù)源獲取系統(tǒng)，二者不僅具有獨(dú)立功能，又能夠相互補(bǔ)充完善，這就是全球定位系統(tǒng)和遙感之間結(jié)合的主要基礎(chǔ)。

全球定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位功能解決了遙感定位問(wèn)題，全球定位系統(tǒng)的快速定位確保遙感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、快速進(jìn)入地理信息系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，確保遙感數(shù)據(jù)及地面同步獲取數(shù)據(jù)能夠動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)進(jìn)入地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

4 GPS與GIS之間的結(jié)合

地理信息系統(tǒng)能夠?qū)⑷蚨ㄎ幌到y(tǒng)的定位信息實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、形象的通過(guò)電子地圖進(jìn)行反映。如果將全球定位系統(tǒng)的接收機(jī)與電子地圖相互結(jié)合，利用實(shí)時(shí)差分技術(shù)進(jìn)行定位，結(jié)合通信手段組成各種監(jiān)控和電子導(dǎo)航系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于公安、交通、林業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域。全球定位系統(tǒng)可為地理信息系統(tǒng)及時(shí)采集和更新數(shù)據(jù)。例如外業(yè)調(diào)查中通過(guò)全球定位系統(tǒng)定位搜集到的數(shù)據(jù)，輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)或電子地圖中，可對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和核實(shí)，賦予專題圖新的屬性。

總之，通過(guò)3S集成，將使遙感、測(cè)繪、地理、制圖和管理決策更加科學(xué)融合，成為實(shí)時(shí)快速進(jìn)行空間信息分析和決策。

5 3S技術(shù)在森林資源監(jiān)管中的應(yīng)用

單純依靠數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)森林資源，缺乏對(duì)森林資源空間分布特征的綜合分析，具有一定局限性，地理信息系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是能夠綜合分析和處理空間數(shù)據(jù)。因此，將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理必將大大推進(jìn)林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)進(jìn)程。

5.1 森林資源數(shù)據(jù)管理

將各種林業(yè)原始圖件數(shù)字化后形成矢量圖形文件存貯計(jì)算機(jī)后，輸入各實(shí)際地物（小班）屬性數(shù)據(jù)建立龐大的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，求算面積、多元邏輯查詢，進(jìn)而可以匯總資源數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢，可利用地理信息系統(tǒng)成圖功能概略顯示森林資源數(shù)據(jù)分布情況，直觀獲取森林資源空間分布特征圖。

5.2 制定森林經(jīng)營(yíng)方案

地理信息系統(tǒng)利用其擁有的龐大數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理的功能，基于空間和屬性數(shù)據(jù)可建立林木生長(zhǎng)、預(yù)測(cè)、經(jīng)營(yíng)和決策模型，通過(guò)對(duì)各種森林經(jīng)營(yíng)方案進(jìn)行模擬、比對(duì)和評(píng)價(jià)分析，選擇出最優(yōu)的森林經(jīng)營(yíng)模式，形成專題報(bào)告供決策者參考。

5.3 林業(yè)成圖

地理信息系統(tǒng)制圖功能強(qiáng)大，它將各類專題圖件（植被分布圖、降水量分布圖、海拔、坡向、坡度等圖件）分圖層數(shù)字化，與地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)疊加、復(fù)合、裁剪等獲取各類專題圖，依靠地理信息系統(tǒng)的空間分析模塊，生成DEM（數(shù)字高程模型），進(jìn)而生成DTM（數(shù)字地形模型），再與各種資源分布專題矢量圖疊加，生成具有三維特征的各類圖件，實(shí)現(xiàn)森林資源在三維空間上的可視化輸出。

5.4 遙感圖像處理

目前，地理信息系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為集地理信息系統(tǒng)、遙感和全球定位系統(tǒng)為一體的高新技術(shù)系統(tǒng)，三者整合后實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，充分發(fā)揮各自系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決遙感圖像的微機(jī)自動(dòng)識(shí)別處理，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)更新與成圖，實(shí)現(xiàn)資源與環(huán)境分析自動(dòng)化，進(jìn)而使遙感技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用于森林資源清查、森林災(zāi)害監(jiān)測(cè)和林業(yè)科學(xué)研究等方面，使其在森林資源經(jīng)營(yíng)管理及森林經(jīng)營(yíng)決策中發(fā)揮重要作用。

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