3S技術(shù)在森林資源管護(hù)中的應(yīng)用

施光正 陳星志

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

隨著森林資源種類的不斷增加，森林資源逐漸呈現(xiàn)多樣性，因此，數(shù)字化管護(hù)森林資源便成為當(dāng)前發(fā)展的趨勢之一。引入3S技術(shù)便于提高林業(yè)管理效果，是實現(xiàn)森林資源管護(hù)的關(guān)鍵，是提高開發(fā)、檢測與管理森林資源的水平的必然趨勢，3S技術(shù)以信息化技術(shù)為林業(yè)管理部門提供林地分布、資源動態(tài)變化的可靠信息，進(jìn)而確保森林資源可持續(xù)健康發(fā)展，獲取最大化森林效益。

1 3S技術(shù)的概述

3S技術(shù)是地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)的總稱，屬于一種獲取、分析與處理空間信息的綜合性技術(shù)，其同空間、電子、光學(xué)、地圖學(xué)、地理學(xué)、計算機技術(shù)等科學(xué)密切有關(guān)。目前，在氣象、海洋、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都可以看到3S技術(shù)的身影[1]。3S技術(shù)在空間信息管理中各具優(yōu)勢，均能夠獨立實現(xiàn)自己的功能。在問題處理時，它們之間相互配合，但在功能方面卻各具優(yōu)劣勢。GIS可以發(fā)揮空間查詢等作用，具備較強的分析能力，綜合處理效率較高，缺點在于數(shù)據(jù)獲取上非常繁瑣，RS具有動態(tài)性、周期性、宏觀性等特征，可獲取更廣泛的地域信息，然而光譜波段影響大，精確定位與分類數(shù)據(jù)的能力較差；GPS具有實時定位的功能，可立即找到目標(biāo)位置，確定空間數(shù)據(jù)庫，缺點為自身難以顯示目標(biāo)點地理屬性。所以，聯(lián)合使用三種技術(shù)，不僅可借助周期更新短的遙感信息為GIS信息源，最大化發(fā)揮其使用價值，對數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析，而且可借助GPS對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、定位與校正導(dǎo)航，對地理信息系統(tǒng)信息予以有效充實，還可以借助GIS空間數(shù)據(jù)量化分析的優(yōu)勢，提高森林資源管護(hù)的效率與質(zhì)量。

2 3S技術(shù)在森林資源管護(hù)中的應(yīng)用

2.1 RS在森林資源管護(hù)中的應(yīng)用

RS是一種集物理手段、數(shù)學(xué)方法、地學(xué)分析為一體的探測技術(shù)，可利用法國SPOT5衛(wèi)星調(diào)查森林資源現(xiàn)狀來獲取遙感數(shù)據(jù)源[2]。法國SPOT5 衛(wèi)星，立體成像、分辨率高等優(yōu)勢明顯，可將樹種、樹齡、生物量與葉綠素濃度、綠色植物反射吸收性能等反映出來。將不同時期與分辨率的多層遙感信息應(yīng)用于森林資源管護(hù)中，并借助圖像處理與專題制圖分析信息，對森林資源作出科學(xué)合理的評價。這樣能夠更好的了解森林資源空間分布特征與動態(tài)演變規(guī)律等情況，為森林資源管護(hù)創(chuàng)造了良好條件，具體如圖1所示。

圖1 部分 Spo T5 衛(wèi)星遙感影像圖

2.2 GIS 在森林資源管護(hù)中的應(yīng)用

GIS技術(shù)是一套現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)，將大量信息同地理位置、視圖相融合，在計算機圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持下，能夠全面采集地理圖形與屬性信息，在編輯、轉(zhuǎn)換和分析后，能夠保證森林資源信息得到高效處理。例如，在森林資源管護(hù)中，借助ArcGIS軟件構(gòu)建GIS專題圖，再使用各種嚴(yán)格標(biāo)注出不同地類，再把有關(guān)數(shù)據(jù)如實輸入到ArcGIS中，疊加數(shù)據(jù)，處理相關(guān)地理要素，逐步構(gòu)建林區(qū)圖形數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫，最終構(gòu)建森林資源信息管理系統(tǒng)(圖2)。

圖2 Arc GIS的工作界面

2.2.1 森林資源分析和評價

將RS圖像信息與地面調(diào)查相結(jié)合，通過GIS將森林資源變化、林分因子空間分布圖形等繪制出來，便于準(zhǔn)確掌握已有的森林資源[3]。

2.2.2 森林經(jīng)營

借助GIS數(shù)據(jù)庫與模型庫工作，對森林撫育情況進(jìn)行檢索與提取，編訂撫育間伐圖，科學(xué)預(yù)測合理的株數(shù)(圖3)。利用GIS的森林資源管護(hù)從屬性信息管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合全面管理，提高了管護(hù)的科學(xué)性，綜合、全面分析了森林資源，為規(guī)劃與開發(fā)提供了可靠信息。

圖3 人工林撫育間伐圖

2.3 GPS在森林資源管護(hù)中的應(yīng)用

通過GPS進(jìn)行定位，與RS信息、GIS分析要素等結(jié)合起來，從而快速完成野外數(shù)據(jù)信息定點采集工作，并在樣點試驗數(shù)據(jù)信息后，讓森林防火、撫育間伐及資源調(diào)查等獲得可靠依據(jù)。將GPS應(yīng)用于森林管護(hù)中能夠準(zhǔn)確評估森林災(zāi)害與量測區(qū)邊界，并順利完成遙感地面控制、飛播造林輔助導(dǎo)航等任務(wù)[4]。另外，在森林資源規(guī)劃調(diào)查與設(shè)計方面，可以PDA為工具，PDA 融合了GPS、GIS各項技術(shù)，并同地形圖、航片相結(jié)合，綜合分析出林相圖、樣地分布等信息。在野外調(diào)查過程中使用PDA能夠?qū)崿F(xiàn)高效率野外調(diào)查活動，可避免由于樣地錯位或識圖不清而出現(xiàn)誤差的情況，而且可實時錄入數(shù)據(jù)，避免人工錄入的誤差[5]。

3 “3S 技術(shù)”的發(fā)展前景

3.1 實現(xiàn)森林資源監(jiān)測的自動化和集成化

“3S 技術(shù)”則是把RS、GIS、GPS互相結(jié)合的綜合性技術(shù)[6]。借助“3S”技術(shù)，能夠自動化、集成化監(jiān)測森林資源。“3S 技術(shù)”中，三種技術(shù)分別具有自己的優(yōu)勢，可互相彌補不足之處。RS可廣泛收集數(shù)據(jù)，構(gòu)建了GIS，GIS便于深入總結(jié)分析數(shù)據(jù)，篩選出有價值的信息，GPS以此為依據(jù)全面監(jiān)測森林資源，避免誤差的出現(xiàn)，提高數(shù)據(jù)精確度，最終獲取更準(zhǔn)確的信息，為林業(yè)決策提供更可靠的信息[7]?，F(xiàn)階段3S技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，在GIS技術(shù)與遙感圖像技術(shù)發(fā)展過程中，以及GIS數(shù)據(jù)庫可以自動生成和更新圖片，有利于對森林資源的實時監(jiān)測[8]。

3.2 關(guān)于森林起火點的未來探索

對于森林資源管護(hù)而言，防火是重點工作[9]。一旦森林出現(xiàn)了零星小火便會迅速蔓延，撲滅十分困難，因此必須找到根源處，迅速有效控制起火點，如此，不僅可有效撲滅大火，而且還能夠挽救經(jīng)濟損失與人員傷亡?，F(xiàn)階段，在森林資源監(jiān)測中，3S技術(shù)比較常見，在火災(zāi)異常熱點、火災(zāi)強度監(jiān)測方面取得了顯著的成績，但是起火點準(zhǔn)確定位還需進(jìn)一步強化，這是“3S”技術(shù)將來研究的重點。只有準(zhǔn)確定位起火點，才可提高森林火災(zāi)預(yù)警能力，迅速撲滅火源，有效保護(hù)森林資源。

3.3 對于森林資源的監(jiān)測清查

現(xiàn)階段，在森林資源監(jiān)測方面，各個國家均是貫徹執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展理念來采集信息，例如，重視森林生態(tài)、水文保護(hù)及生物多樣性。運用“3S”技術(shù)可提高監(jiān)測工作的目的性與精確度[10-11]。

4 結(jié)語

對于森林資源管護(hù)而言，“3S”技術(shù)具有強大的生命力，可提高森林資源開發(fā)與利用的科學(xué)性，使得林業(yè)工作更加規(guī)范與科學(xué)，可有效保護(hù)森林資源。目前，林業(yè)產(chǎn)業(yè)同經(jīng)濟發(fā)展處于協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀，環(huán)境友好型社會正在逐步建設(shè)中。為了能夠促使“3S”技術(shù)發(fā)揮最大化效能，應(yīng)注重技術(shù)研究與開發(fā)，并加強人員專業(yè)培訓(xùn)，從各個方面保障與支持“3S”技術(shù)發(fā)展，強化森林資源保護(hù)成效，促使林業(yè)工作獲取最大化經(jīng)濟、社會與生態(tài)效益。