“3S”技術(shù)在森林資源領(lǐng)域中的應(yīng)用探討

潘婷+郭道峰

摘要：指出了森林資源是重要的再生資源，但其動(dòng)態(tài)性給掌握森林資源狀況帶來(lái)一定的困難?！?S”（GIS、GPS、RS）技術(shù)廣泛應(yīng)用于森林資源領(lǐng)域，三者的有機(jī)結(jié)合給監(jiān)測(cè)和管理森林資源帶來(lái)了極大的便利。簡(jiǎn)要綜述了“3S”技術(shù)在森林資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)以及管理等領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為監(jiān)測(cè)和管理森林資源提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù)；森林資源；林業(yè)；監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：S7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）15017702

1 引言

森林資源作為一種再生資源，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性。林業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展中具有不可替代的作用。因此，以森林資源為基礎(chǔ)的林業(yè)生產(chǎn)迫切需要及時(shí)掌握森林資源動(dòng)態(tài)。然而由于其特殊性，給及時(shí)了解森林資源的狀況帶來(lái)一定的困難。近幾十年來(lái)，隨著“3S”技術(shù)不斷發(fā)展與完善，其快速、實(shí)時(shí)的空間信息獲取與分析能力，在森林資源應(yīng)用中越來(lái)越受到重視，并發(fā)揮著巨大的作用。通過(guò)“3S”技術(shù)掌握森林資源不僅不受時(shí)間、地域的影響，而且利用其獲取的衛(wèi)星影像、數(shù)據(jù)空間信息等資料，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，可獲取地形圖、森林資源分布圖等專業(yè)圖件，有效提高工作效率，精度也有保證，并在空間數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上建立專業(yè)模型，達(dá)到掌握和管理森林資源的目的，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 “3S”簡(jiǎn)介

“3S”是GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）和RS（遙感）三者的總稱。GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，一種在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、編輯、儲(chǔ)存、管理、操作和綜合分析等應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。GPS是全球性的衛(wèi)星定位和導(dǎo)航的三維測(cè)量系統(tǒng)，它可以為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，也能為森林空間信息的提取、資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等綜合分析提供有力的技術(shù)支撐[1]。RS技術(shù)具有周期性觀測(cè)和大面積覆蓋獲取地面信息的特點(diǎn)，它提供了實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的、多精度的遙感信息。在森林資源領(lǐng)域中，GIS、GPS、RS技術(shù)的結(jié)合能廣泛應(yīng)用于森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查和森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及森林野生動(dòng)植物資源、森林病蟲(chóng)害、森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)。

3 “3S”技術(shù)在森林資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1 在森林資源調(diào)查和資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地面調(diào)查方法投入成本高、工作效率低，精度差，實(shí)時(shí)性也差，而利用“3S”技術(shù)進(jìn)行森林資源規(guī)劃調(diào)查和森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能顯著提高了調(diào)查工作進(jìn)度和質(zhì)量。我國(guó)于1973年開(kāi)展第一次全國(guó)范圍內(nèi)的森林資源清查工作，中國(guó)林科院則在20 世紀(jì)70 年代，使用陸地衛(wèi)星MMS圖像和航空像片與地面實(shí)測(cè)相結(jié)合的抽樣方法進(jìn)行森林資源清查的探索。通過(guò)利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)，建立矢量圖形和遙感影像庫(kù)，再對(duì)遙感圖像進(jìn)行處理和信息提取，生成數(shù)字高程模型，最后進(jìn)行圖形、圖像的疊加分析及成果表達(dá)，并建立森林資源管理信息系統(tǒng)。在利用“3S”技術(shù)對(duì)森林資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，人們可以根據(jù)不同監(jiān)測(cè)目的和應(yīng)用范圍，選擇包括SPOT、LANDSAT或NOAA等衛(wèi)星的遙感影像數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，再根據(jù)各遙感數(shù)據(jù)不同的光譜觀測(cè)波段和分辨率，結(jié)合遙感數(shù)據(jù)源與地面抽樣技術(shù)和GPS定位技術(shù)，利用GIS進(jìn)行各調(diào)查數(shù)據(jù)匯總和分析，從而建立起森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的體系。

3.2 在野生動(dòng)植物資源調(diào)查中的應(yīng)用

野生動(dòng)植物的資源調(diào)查中，GPS 主要用于對(duì)調(diào)查目標(biāo)進(jìn)行定位、尋找、追蹤及路線的導(dǎo)航，RS能發(fā)現(xiàn)與野生動(dòng)植物生存相關(guān)的環(huán)境信息變化，可用于監(jiān)測(cè)野生動(dòng)物棲息地。GIS則主要起著對(duì)獲取的資源調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和處理的作用，如根據(jù)野生動(dòng)物數(shù)量、分布及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與其棲息地保護(hù)管理的狀況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，建立野生動(dòng)物資源數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)行管理決策。目前“3S”技術(shù)在該方面的應(yīng)用還相對(duì)較少，且主要集中在對(duì)其適宜性區(qū)劃、資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的摸索上，因此，“3S” 技術(shù)在野生動(dòng)植物資源調(diào)查中需進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)探索，使其在野生動(dòng)植物資源調(diào)查領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。

3.3 在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

森林火災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)，迅速蔓延，破壞性大等特點(diǎn)。而RS具有實(shí)時(shí)獲取和處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，使得人們能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲取森林火災(zāi)位置等信息。因而“3S”技術(shù)常應(yīng)用于對(duì)森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與災(zāi)后評(píng)估。當(dāng)出現(xiàn)森林火災(zāi)時(shí)，衛(wèi)星影像能發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，并在火災(zāi)蔓延時(shí)監(jiān)測(cè)其動(dòng)態(tài)發(fā)展，再通過(guò)GPS定位火點(diǎn)位置，最后基于GIS對(duì)數(shù)據(jù)的采集和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的分析與管理功能進(jìn)行火災(zāi)損失評(píng)估。我國(guó)已實(shí)現(xiàn)基于“3S”技術(shù)森林火災(zāi)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，并在此基礎(chǔ)上，建立了森林火災(zāi)撲救指揮系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)以及森林火災(zāi)損失評(píng)估系統(tǒng)，極大地提高了森林火災(zāi)防治水平，減少了火災(zāi)損失。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以“3S”技術(shù)為支撐的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)新模式，建立了森林火災(zāi)協(xié)同監(jiān)測(cè)體系[2]，對(duì)森林火災(zāi)信息及時(shí)、準(zhǔn)確的獲取，降低森林火災(zāi)損失具有明顯優(yōu)勢(shì)作用。

3.4 在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

“3S”技術(shù)在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要是通過(guò)“RS”圖像獲取森林病蟲(chóng)害發(fā)生信息，“GIS”處理圖像、分析和管理數(shù)據(jù)，再將“GPS”作為輔助工具，精確災(zāi)害發(fā)生具體位置以及進(jìn)行路線導(dǎo)航。憑借著“3S”技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能廣泛應(yīng)用于森林病蟲(chóng)害的適宜生存環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、種群空間分布動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和模擬以及病蟲(chóng)害發(fā)生的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，此外，還可利用“3S”進(jìn)行災(zāi)后損失評(píng)估[3]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與廣泛使用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（ GIS ）技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)GIS—WebGIS應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分享的便捷性和GIS 對(duì)森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，很大程度提高了病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性[4]。因此，將病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和GIS的結(jié)合，是目前監(jiān)測(cè)森林病蟲(chóng)害的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

3.5 在森林經(jīng)營(yíng)管理中的應(yīng)用

以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，結(jié)合遙感技術(shù)和GPS，形成一套數(shù)據(jù)采集、處理和系列專題圖制作體系，能有效地指導(dǎo)各種林業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。利用“3S”技術(shù)能夠完成基本地理要素、小班區(qū)劃、專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)等結(jié)合，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和管理，再建立專業(yè)模型，模擬各種管理過(guò)程，進(jìn)而選出最佳的管理方案，實(shí)現(xiàn)森林資源屬性和空間信息的有機(jī)結(jié)合和森林經(jīng)營(yíng)、決策的微機(jī)化管理，廣泛應(yīng)用于森林資源分析與評(píng)價(jià)、森林結(jié)構(gòu)調(diào)整和森林分類經(jīng)營(yíng)等方面，有效地提高了經(jīng)營(yíng)管理水平，為發(fā)展規(guī)劃和開(kāi)展森林資源經(jīng)營(yíng)活動(dòng)提供技術(shù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，全球的“3S”技術(shù)不斷地從大、中尺度向小尺度發(fā)展，從傳統(tǒng)的GIS 軟件向?qū)I(yè)的GIS 應(yīng)用軟件過(guò)渡轉(zhuǎn)型，從單機(jī)模式向網(wǎng)絡(luò)模式發(fā)展，從PC 臺(tái)式機(jī)向掌上機(jī)PDA 發(fā)展[5]。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)“3S”技術(shù)在森林資源領(lǐng)域中已取得一些成效，對(duì)提高森林資源監(jiān)測(cè)和管理水平，實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息化、數(shù)字化管理，建立健全“數(shù)字林業(yè)”，產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用與發(fā)展，形成了網(wǎng)絡(luò)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合的新形式 “3S”技術(shù)發(fā)展模式，因此，若要實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的全面科學(xué)調(diào)查，達(dá)到最優(yōu)的森林資源經(jīng)營(yíng)管理，與其結(jié)合是“3S”技術(shù)今后的發(fā)展方向，而未來(lái)的“3S”技術(shù)也將成為集網(wǎng)絡(luò)等未來(lái)科技于一體的高度集成的綜合信息技術(shù)。

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