“3S”技術(shù)及其在林業(yè)上的應(yīng)用

關(guān)宏亮

一、"3S"技術(shù)的基本原理

遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS） 和全球定位系統(tǒng)（GPS） 已走過了各自的獨(dú)立發(fā)展階段，在各技術(shù)取得成就的同時(shí)，科學(xué)家和應(yīng)用部門逐漸地認(rèn)識到單獨(dú)地運(yùn)用其中的一種技術(shù)往往不能滿足一些應(yīng)用工程的需要。隨著全球變化研究、資源與環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害防治等國際關(guān)注的點(diǎn)問題的提出， 人們迫切希望能具有提供全方位的準(zhǔn)實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)的地面觀測信息的能力。遙感對地觀測技術(shù)整體的"時(shí)效性"距全球變化研究及環(huán)境、資源、災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測的需求尚有一段距離。"3S"技術(shù)就是為了適應(yīng)這一要求而產(chǎn)生的。

二、"3S"技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

1、促進(jìn)林業(yè)現(xiàn)代化管理

隨著"3S"技術(shù)的逐步應(yīng)用，RS能迅速獲取大范圍信息，GPS能準(zhǔn)確獲取具體定位信息，GIS能對RS 和GPS 獲取的信息迅速作出反應(yīng)，進(jìn)行綜合管理。"3S"的同步應(yīng)用，不但能實(shí)現(xiàn)森林資源和經(jīng)營狀況的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測和管理，還能通過對森力資源內(nèi)部各方面的全面有效監(jiān)管，具體落實(shí)山頭的林地、濕地、沙地以及生物多樣性等林業(yè)資源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對森林資源與社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的綜合分析和掌握，對造林地塊和造林方式進(jìn)行詳細(xì)分析， 對林木的生長情況進(jìn)行預(yù)測和模擬，實(shí)現(xiàn)造林決策的規(guī)劃圖，完善知識庫，實(shí)現(xiàn)森林資源的合理優(yōu)化配置。減少不必要的資源消耗，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了林業(yè)生產(chǎn)率，逐步轉(zhuǎn)變林業(yè)的粗放經(jīng)營方式，走上精準(zhǔn)經(jīng)營之路，促進(jìn)森林資源的現(xiàn)代化管理。

2、實(shí)現(xiàn)林業(yè)的無紙化辦公

2009年，中國林業(yè)門戶網(wǎng)的改版與整合，林業(yè)內(nèi)網(wǎng)辦公平臺的推行使用，林業(yè)信息專網(wǎng)及政務(wù)公開平臺的擴(kuò)建，建立起了覆蓋全國全省級林業(yè)主管部門及國家林業(yè)局京內(nèi)外各直屬單位的林業(yè)專網(wǎng)系統(tǒng)。通過建設(shè)各類門戶網(wǎng)站、辦公資源網(wǎng)站和信息管理系統(tǒng)以及專業(yè)辦公數(shù)據(jù)庫，為我國林業(yè)系統(tǒng)搭建了技術(shù)先進(jìn)、功能相對完善的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，實(shí)現(xiàn)了各類數(shù)據(jù)的便捷收集、存儲、傳輸、處理和發(fā)布等，極大的提高了工作效率，基本實(shí)現(xiàn)了無紙化辦公。

3、監(jiān)測林業(yè)資源動(dòng)態(tài)

各級林業(yè)部門圍繞"精準(zhǔn)林業(yè)"的和新要求在調(diào)查中利用先進(jìn)的信息技術(shù)，比如遙感技術(shù)、無人機(jī)、地面近景攝影、三維激光掃描、GPS定位等技術(shù)獲取了精確的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用GIS將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，制作完成森林資源的檔案管理和林業(yè)專題圖。通過對各類圖形的分析能實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源數(shù)據(jù)以及檔案的一體化查詢，能在地圖上轉(zhuǎn)化查詢結(jié)果。對原始資料數(shù)據(jù)和各類動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分析，還有助于建立森林防火預(yù)警體系、林業(yè)有害生物監(jiān)控體系等，使得森林火災(zāi)救助、林業(yè)病蟲火害防治、林地荒漠化預(yù)防、以及瀕危動(dòng)植物保護(hù)等問題逐漸得到控制。

"3S"技術(shù)中，作為單項(xiàng)的GPS、RS、G IS在林業(yè)中已各自取得輝煌的成就，例如，GPS用于飛播造林輔助導(dǎo)航，樣地野外定位，伐區(qū)測定邊界和面積，林業(yè)工程測量等，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。RS 在我國林業(yè)中的應(yīng)用更是令人矚目，"三北"防護(hù)林遙感綜合調(diào)查在兩年時(shí)間查清了占全國60% 面積的"三北"地區(qū)森林、土地、草場等再生資源的數(shù)量，并對"三北"的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了評價(jià)。使國家有關(guān)部門在短時(shí)間里掌握了如此大面積的資源狀況及變化情況，對人跡稀少、常規(guī)方法難以調(diào)查的地區(qū)，RS 更顯其威力。

GIS 的應(yīng)用也由當(dāng)初的簡單查詢和制圖制表發(fā)展為森林經(jīng)營管理的重要工具， 除了完成常規(guī)的數(shù)據(jù)管理功能外，可方便地在空間屬性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立生長、預(yù)測、經(jīng)營、決策等專業(yè)模式，通過對各種經(jīng)營過程進(jìn)行模擬比較和評價(jià)，選擇出最優(yōu)經(jīng)營方案，并通過與RS 的結(jié)合作出了許多區(qū)域性的森林資源、土地資源的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測。

隨著"3S"技術(shù)的日益成熟和實(shí)用化，其具有實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取信息、處理信息的能力，必將給林業(yè)生產(chǎn)開拓一塊嶄新的天地。從"3S"技術(shù)的特點(diǎn)和林業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)容分析，可以預(yù)見。

4、建立森林資源地理信息系統(tǒng)

（一）基本數(shù)據(jù)庫的建立

（1）基礎(chǔ)資源分布地圖的形成和數(shù)據(jù)庫的建立

（a）自然資源地圖；（b）自然地理地圖；（c）社會經(jīng)濟(jì)地圖；（d）森林經(jīng)營地圖。

（2）屬性數(shù)據(jù)庫建立

"二類"查數(shù)據(jù)目前在我國大都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，每個(gè)小班調(diào)查卡片為數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)記錄，經(jīng)輸入、檢查、修改，建成小班調(diào)查因子數(shù)據(jù)庫和樣地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中：數(shù)據(jù)項(xiàng)，每項(xiàng)為調(diào)查因子。為實(shí)現(xiàn)屬性庫與圖形庫的聯(lián)結(jié)，對應(yīng)于圖形庫中的關(guān)鍵字，在小班數(shù)據(jù)庫中增加了一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)ID；記錄：以小班記錄或樣地記錄為單位；文件：以鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）或林場（采育場）為單位，文件以鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）或林場（采育場）名稱命名。

（二）林業(yè)結(jié)構(gòu)的科學(xué)調(diào)整

（1） 森林樹種的結(jié)構(gòu)調(diào)整

采用數(shù)字林業(yè)技術(shù)中的緩沖分析方法對林業(yè)中不同區(qū)域的森林資源分布狀況和自然條件、氣候變化、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)分布結(jié)構(gòu)以及社會經(jīng)濟(jì)需求進(jìn)行空間屬性分析并以此來進(jìn)行河岸防護(hù)林，自然保護(hù)區(qū)等公益林和經(jīng)濟(jì)建設(shè)用林等非公益林的合理規(guī)劃、比例分布，也可以更加有針對性的確定林種的布局。

（2）樹齡組成結(jié)構(gòu)調(diào)整

森林資源樹齡搭配結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)當(dāng)充分利用GIS和相關(guān)的數(shù)字技術(shù)，從保證森林資源的可持續(xù)發(fā)展、社會經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的角度為出發(fā)點(diǎn)，以地區(qū)地形地貌、樹木立地條件、林種分布特點(diǎn)、林木生長各個(gè)階段的特點(diǎn)為客觀依據(jù)來科學(xué)確定合理的齡組結(jié)構(gòu)、林種組成和林木調(diào)整計(jì)劃和方案，已達(dá)到和實(shí)現(xiàn)各齡組、各林種比重逐步趨向合理、科學(xué)，加速林木成熟，使林業(yè)真正發(fā)揮出它應(yīng)有的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)潛力。

三、結(jié)論

3S技術(shù)還可對土地資源、土地利用、農(nóng)業(yè)布局、產(chǎn)量數(shù)據(jù)庫，森林、草地?cái)?shù)據(jù)庫及其信息服務(wù)和決策支持系統(tǒng)；重點(diǎn)地區(qū)荒漠化檢測分析；植被動(dòng)態(tài)分析；參與國家基本資源環(huán)境信息分析決策系統(tǒng)的建立等。

通過這些項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)用，可為林業(yè)的發(fā)展提供一條廣闊的道路，使林業(yè)的發(fā)展邁上新的臺階，這需要我們不斷深入研究和探索，以便為林業(yè)的未來服務(wù)。

（作者單位：158200黑龍江省雞東縣林業(yè)局平房林場）