林業(yè)資源管理中的GIS應(yīng)用研究

夏刊

摘 要：現(xiàn)代林業(yè)資源管理多采用高科技技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)林業(yè)資源管理的智能化決策支持，并構(gòu)建系統(tǒng)體系提出更多管理功能優(yōu)化對(duì)策。本文就專門探討了GIS系統(tǒng)技術(shù)在林業(yè)資源管理體系重要分支——采伐設(shè)計(jì)中的重要科學(xué)應(yīng)用，專門設(shè)計(jì)構(gòu)建GIS林業(yè)資源采伐智能決策支持系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：林業(yè)資源管理；GIS技術(shù)；采伐設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)；功能應(yīng)用

文章編號(hào)：1004-7026（2018）09-0098-02 中國(guó)圖書分類號(hào)：S757.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

GIS（Geographic Information System）即地理信息系統(tǒng)，它可被利用包括大氣層、地球表層空間的多種地理空間領(lǐng)域，可應(yīng)用范圍相當(dāng)之廣。在林業(yè)資源管理體系中，GIS系統(tǒng)技術(shù)也擁有其用武之地，例如它對(duì)于森林中采伐設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)的建立就十分注重跨學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)融合，它所構(gòu)建的GIS林分生長(zhǎng)及收獲模型能夠?qū)ψ匀涣帜镜纳L(zhǎng)過程進(jìn)行理論方程計(jì)算，再結(jié)合RS數(shù)據(jù)對(duì)樹木生長(zhǎng)及林分實(shí)施模擬預(yù)測(cè)，做到對(duì)林木采伐方案的隨時(shí)調(diào)整與錯(cuò)誤糾正。

1 關(guān)于智能決策支持系統(tǒng)

智能決策支持系統(tǒng)（Intelligence Decision Support System，IDSS）的系統(tǒng)建設(shè)核心思想就是人工智能與DSS的相互融合，而且系統(tǒng)中還融入了專家系統(tǒng)技術(shù)，能夠合理利用人類邏輯推理幫助人類解決某些相對(duì)復(fù)雜的決策性問題，可以被視為是輔助決策實(shí)施的重要系統(tǒng)。

從IDSS的功能特性角度層面來講，它對(duì)處理非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是非常擅長(zhǎng)的，例如在林業(yè)資源管理中，它就能夠基于森林結(jié)構(gòu)調(diào)整、森林林業(yè)資源布局調(diào)整對(duì)所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行深度處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)林分質(zhì)量及森林整體資源管理水平的提高；其次，它具有良好的自主學(xué)習(xí)能力與推力能力，能夠做到有效推理林分產(chǎn)出量，并基于這一數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)森林林業(yè)資源的可持續(xù)保護(hù)；再者，它的適應(yīng)性與靈活性非常之強(qiáng)，能夠快速適應(yīng)不同環(huán)境背景下的資源管理及決策分析，且它還擁有友好的人機(jī)接口，能夠快速調(diào)整DSS的程度與應(yīng)用范圍，結(jié)合人工智能體系中的專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成自然語言處理系統(tǒng)、智能人機(jī)接口以及四庫間問題處理系統(tǒng)，可見IDSS是具有極強(qiáng)的系統(tǒng)功能拓展能力的，且它利用邏輯推理輔助林業(yè)資源管理解決復(fù)雜決策問題的能力也不容小覷[1]。

2 森林采伐中的GIS技術(shù)

在林業(yè)資源管理的森林采伐工作中要充分利用到現(xiàn)代化新技術(shù)，除上文中所談到的IDSS系統(tǒng)外，還要用到GIS系統(tǒng)技術(shù)，二者需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合，共同完成森林采伐設(shè)計(jì)管理決策工作。首先要明確一點(diǎn)，森林采伐設(shè)計(jì)要求流程細(xì)化、縝密的管理工作內(nèi)容，它希望通過GIS系統(tǒng)提取、挖掘林分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行前期處理后傳遞到IDSS系統(tǒng)的DSS決策支持系統(tǒng)中，集成人工智能與專家系統(tǒng)進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)林分質(zhì)量的有效評(píng)價(jià)，為增加林分產(chǎn)出打好基礎(chǔ)。也就是說，GIS要做好前期的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、采集與處理工作，再由IDSS系統(tǒng)實(shí)施決策管理，提出決策成果，推進(jìn)林業(yè)資源管理工作進(jìn)程。嚴(yán)格來講，這其中GIS技術(shù)是占到主要位置的，是它完成了大部分工作內(nèi)容，所以本文也希望基于GIS來構(gòu)建IDSS系統(tǒng)，為采伐設(shè)計(jì)工作順利開展提供先進(jìn)的技術(shù)支持。

3 基于GIS技術(shù)的IDSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

首先利用GIS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)實(shí)施初期處理，結(jié)合森林采伐相關(guān)基本知識(shí)內(nèi)容構(gòu)建模型，并通過計(jì)算確認(rèn)所研究對(duì)象的樹種、樹高、樹形、胸徑等等，然后研究伐區(qū)選址、選取集材道路等等，為林場(chǎng)決策者提供森林采伐的動(dòng)態(tài)信息內(nèi)容，作出相應(yīng)決策分析，幫助他們進(jìn)行最終決策。

首先要明確系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，它就包括了C/S客戶端及服務(wù)器端，它們主要作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理的中心平臺(tái)存在，專門對(duì)系統(tǒng)終端的應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，然后將數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器端位置。在該過程中，還要運(yùn)用到C/S模式中相對(duì)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)能力，提高C/S模式交互性，優(yōu)化存儲(chǔ)管理安全運(yùn)行。最后利用GIS系統(tǒng)中的空間分析及運(yùn)算能力配合C/S模式，為林業(yè)資源管理采伐設(shè)計(jì)生成IDSS系統(tǒng)，如圖1。

其次要搭建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這其中就包括了空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫，利用GIS所采集到的數(shù)據(jù)展開分析、修改等處理過程，然后輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與模型庫中數(shù)據(jù)的高頻交換。再利用GIS對(duì)空間信息的分析處理能力為林區(qū)選擇伐區(qū)、楞場(chǎng)、實(shí)施深度的空間分析，最后以圖形形式輸出結(jié)果，為決策者提供必要的林業(yè)采伐設(shè)計(jì)信息，以便于制訂最后的采伐方案。

在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上還要建立知識(shí)庫系統(tǒng)、模型庫系統(tǒng)以及方法庫系統(tǒng)。以知識(shí)庫系統(tǒng)為例，它就結(jié)合GIS技術(shù)分析林區(qū)采伐的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，為林區(qū)采伐更新管理辦法，明確采伐規(guī)程、流程與作業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，最終建立林區(qū)采伐知識(shí)模型。在知識(shí)庫管理模塊中更要強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的獲取、存儲(chǔ)、調(diào)用與推理過程，最后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容全面擴(kuò)充[2]。

3.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

由GIS與IDSS系統(tǒng)所構(gòu)建的綜合智能決策支持系統(tǒng)以合理采伐設(shè)計(jì)、有效管理林區(qū)資源為最終目標(biāo)，它的過程就是不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集集成、存儲(chǔ)錄入、查詢、分析處理和輸出，為森林采伐決策提供數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。所以在整個(gè)系統(tǒng)中一定要體現(xiàn)多功能優(yōu)勢(shì)。

例如系統(tǒng)中要體現(xiàn)GIS的幾項(xiàng)重要功能，除傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、圖層分析與土層處理外，要利用GIS實(shí)現(xiàn)空間疊加分析功能，對(duì)林區(qū)林木采伐設(shè)計(jì)中所存在的不同數(shù)據(jù)、圖層及屬性進(jìn)行多重集合運(yùn)算過程，進(jìn)而產(chǎn)生新數(shù)據(jù)。具體來講，要基于林班、道路、河流等不同信息數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，形成多重屬性林相圖，然后基于林分辨別與林木的異齡木辨別來展開采伐方案設(shè)計(jì)。

在數(shù)據(jù)管理方面，GIS系統(tǒng)會(huì)收集包括矢量數(shù)據(jù)、圖標(biāo)數(shù)據(jù)、樹種數(shù)據(jù)、森林采伐專業(yè)知識(shí)數(shù)據(jù)在內(nèi)的上百種專業(yè)數(shù)據(jù)，圍繞采伐設(shè)計(jì)實(shí)施森林采伐智能化、系統(tǒng)化表達(dá)，便于用戶更直觀理解林采伐設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)用戶的具體意見及需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫技術(shù)表，最后生成直觀的采伐設(shè)計(jì)圖，還包括基于GIS和IDSS系統(tǒng)的林木采伐類型專題圖，比如說限伐小班圖或采伐小班圖等等?？陀^講，基于GIS技術(shù)的IDSS系統(tǒng)是集合了空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)專題圖的任意制作編輯，功能應(yīng)用靈活且人性化[3]。

結(jié)束語

在林區(qū)資源管理中，森林采伐設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的管理及經(jīng)營(yíng)活動(dòng)環(huán)節(jié)，本文所提出的基于GIS的智能決策支持系統(tǒng)（IDSS）希望為我國(guó)打造數(shù)字化林業(yè)前站基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林采伐決策的可視化與智能化，以提高林區(qū)資源管理效果，維持林業(yè)資源發(fā)展的可持續(xù)性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]羅子淇，潘志華，劉陳林.基于GIS的森林采伐智能決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（29）：164-166，179.