3S 技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

潘明哲

（黑龍江省自然資源權(quán)益調(diào)查監(jiān)測(cè)院，黑龍江 哈爾濱150080）

林業(yè)是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它在改善環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，綠色可持續(xù)發(fā)展的要求變得越來(lái)越重要，因此，對(duì)各國(guó)的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)要求和管理能力也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于我國(guó)林業(yè)用地面積非常廣泛，如何使用科學(xué)有效的相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行管理是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。而3S 技術(shù)在這方面為我們提供了非常多的便利，我們可以通過(guò)航空航天，航空遙感和地面勘測(cè)，形成森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，以便對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行分析和評(píng)估，為改善環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。測(cè)量林業(yè)資源的現(xiàn)狀，監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)變化，分析數(shù)量，質(zhì)量，分布，健康狀況和多功能并對(duì)其趨勢(shì)進(jìn)行初步估算是當(dāng)務(wù)之急。

3S 技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的森林資源信息管理方式，作為現(xiàn)代林業(yè)管理的新工具，其在林業(yè)研究領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括森林資源信息管理，森林管理優(yōu)化決策，林業(yè)分類(lèi)管理分為森林管理，森林防火，抽樣設(shè)計(jì)，森林專(zhuān)題制圖，營(yíng)林設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)，森林砍伐，森林保護(hù)，森林資源管理網(wǎng)絡(luò)，精準(zhǔn)林業(yè)等多個(gè)方面。近年來(lái)，空間技術(shù)的飛速發(fā)展為擴(kuò)展服務(wù)和客戶(hù)提供了用于空間數(shù)據(jù)管理的新工具和功能。尤其是，地理信息系統(tǒng)（GIS），全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS）技術(shù)的發(fā)展使人們能夠以計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式來(lái)收集和分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

1 遙感技術(shù)概述

RS，GPS 和GIS 技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)“3S”技術(shù)，是遙感技術(shù)（RemoteSensing，RS），地理信息系統(tǒng)（GeographyInformation Systems，GIS）和全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystems，GPS）的統(tǒng)稱(chēng)，空間技術(shù)是傳感器技術(shù)，衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)的結(jié)合，高度集成了多學(xué)科的現(xiàn)代信息技術(shù)，用于空間信息的收集，處理，管理，分析，表達(dá)，傳播和應(yīng)用。3S 技術(shù)是獲取，處理，分析，管理，精確定位，具有空間數(shù)據(jù)特征信息特征的一種信息技術(shù)手段，在精密農(nóng)業(yè)，林業(yè)，土地，水利，生態(tài)，災(zāi)害，城市規(guī)劃，采礦等方面，石油，軍事等領(lǐng)域的發(fā)展，調(diào)查，評(píng)估，探測(cè)和預(yù)測(cè)發(fā)揮的作用基礎(chǔ)和所提供的信息，為科學(xué)決策和保障提供依據(jù)。

地理信息系統(tǒng)，GIS 應(yīng)用程序可以存儲(chǔ)，管理和分析大量空間分布的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)與它們各自的地理特征相關(guān)聯(lián)。GIS 也可以管理占用相同地理空間的不同數(shù)據(jù)類(lèi)型。由于各種計(jì)算機(jī)輔助制圖（CAD）應(yīng)用程序都可以達(dá)到相同的結(jié)果，因此描繪不同的空間重合特征的能力并不是GIS 獨(dú)有的。GIS 的強(qiáng)大之處在于它能夠分析要素及其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。隨著模式和空間關(guān)系的揭示，這種分析能力導(dǎo)致了新信息的產(chǎn)生。

全球定位系統(tǒng)，GPS 技術(shù)為管理林業(yè)和自然資源提供了必不可少的工具。GPS 是基于衛(wèi)星和地面的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，使用戶(hù)能夠確定地球表面上非常精確的位置。盡管GPS 是一項(xiàng)復(fù)雜而復(fù)雜的技術(shù)，但用戶(hù)界面已經(jīng)演變?yōu)榉羌夹g(shù)用戶(hù)可以輕松訪(fǎng)問(wèn)的界面。具有10 至20 米的精度的簡(jiǎn)單，廉價(jià)的GPS裝置可用，而更復(fù)雜的精密林業(yè)系統(tǒng)可以獲得厘米級(jí)的精度。

遙感技術(shù)用于從遙遠(yuǎn)的平臺(tái)（通常是衛(wèi)星或機(jī)載傳感器）收集有關(guān)地球表面的信息。用于制圖和空間分析的大多數(shù)遙感數(shù)據(jù)都是作為反射的電磁輻射收集的，該電磁輻射被處理成可以與其他空間數(shù)據(jù)覆蓋的數(shù)字圖像。

2 3S 技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用

“精確林業(yè)”的原則是，它使用現(xiàn)代工具和技術(shù)來(lái)獲取盡可能多的真實(shí)信息，以改善決策過(guò)程并確保當(dāng)前森林管理目標(biāo)?，F(xiàn)代技術(shù)中最著名和最常用的工具是遙感，導(dǎo)航系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)。新趨勢(shì)是用于樹(shù)木識(shí)別的決策支持系統(tǒng)和工具，以及用于木材材料測(cè)試和測(cè)量的工具。林業(yè)部門(mén)對(duì)這些技術(shù)有極大的興趣，因?yàn)樽鳛榫_數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，“精密林業(yè)”提供的信息比當(dāng)前使用的信息更為準(zhǔn)確。

精密技術(shù)是儀器，機(jī)械化和信息技術(shù)，可測(cè)量，記錄，過(guò)程分析，管理或激活具有高時(shí)空分辨率的多源數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)基于信息的管理實(shí)踐或支持科學(xué)發(fā)現(xiàn)。精密林業(yè)使用各種工具和技術(shù)，這些工具和技術(shù)可大致可以分為以下幾類(lèi)。首先是測(cè)量工具，包括地面激光掃描儀，GPS，INS 和數(shù)字測(cè)量設(shè)備，它們用來(lái)提供特定地點(diǎn)的詳細(xì)信息；接下來(lái)機(jī)載和衛(wèi)星遙感技術(shù)，如光檢測(cè)和測(cè)距和干涉式合成孔徑雷達(dá)，它們能夠以重復(fù)的時(shí)間間隔從變化條件下的大面積區(qū)域快速收集高度詳細(xì)的數(shù)據(jù)。再來(lái)就是地理信息系統(tǒng)，通過(guò)捕獲，存儲(chǔ)，檢查，處理和分析與空間和地理分布有關(guān)的地形信息，它可以導(dǎo)出各種數(shù)據(jù)和圖形，并為決策者提供一系列有用的文檔和計(jì)劃；最后是決策支持系統(tǒng)（DSS）它們是特定的軟件解決方案，已開(kāi)發(fā)用于解決特定問(wèn)題并提供預(yù)測(cè)和實(shí)際信息,存在一些決策支持系統(tǒng)，用于預(yù)測(cè)道路網(wǎng)絡(luò)，森林運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，森林資源清冊(cè)和其他類(lèi)型的解決方案。

2.2 在森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

森林是生態(tài)系統(tǒng)的主體，是林業(yè)的基礎(chǔ)，它們?cè)诟纳骗h(huán)境，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。森林資源是國(guó)有資源和國(guó)民財(cái)富的重要組成部分，是地球生命的基礎(chǔ)。測(cè)量森林資源的現(xiàn)狀，監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)變化，分析數(shù)量，質(zhì)量，分布，健康狀況和多功能并對(duì)其趨勢(shì)進(jìn)行初步估算是當(dāng)務(wù)之急。通過(guò)使用GPS 快速準(zhǔn)確定位功能可以獲得強(qiáng)大的森林資源地面數(shù)據(jù)，并且GIS 軟件處理RS 的海量數(shù)據(jù)，從而為用戶(hù)提供快速準(zhǔn)確的有用數(shù)據(jù)。 通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息的對(duì)比，我們可以很快發(fā)現(xiàn)森林資源的變化情況。通過(guò)航空航天，航空遙感和地面勘測(cè)，形成森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。因此，我們可以對(duì)森林資源進(jìn)行分析和評(píng)估，為改善環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

2.3 在森林防火中的應(yīng)用

在世界干旱和半干旱地區(qū)發(fā)生的森林大火可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果，造成生命財(cái)產(chǎn)損失以及植被、石油和水資源的損失。 目前計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備越來(lái)越多地用于發(fā)現(xiàn)，監(jiān)視和撲滅森林大火，為傳統(tǒng)上用于火災(zāi)管理的工具提供幫助。比如，利用紅外熱成像，激光技術(shù)，視頻，航空照片和全球定位系統(tǒng)技術(shù)，將路基，機(jī)載或衛(wèi)星傳感器用于森林火災(zāi)的探測(cè)，制圖和撲救；已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用于使用紅外傳感器或NOAA AVHRR 圖像探測(cè)火災(zāi)的適當(dāng)算法。地理信息系統(tǒng)在森林火災(zāi)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。這些系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫(kù)管理與遙感數(shù)據(jù)和火災(zāi)隱患評(píng)估相集成，甚至可以使用模塊化動(dòng)態(tài)模型來(lái)模擬火災(zāi)的增長(zhǎng)。因此，各國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于GIS 的森林火災(zāi)管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)為用戶(hù)提供了很多對(duì)消防有用的信息。

3 結(jié)論

盡管在過(guò)去的幾十年中，中國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，尤其是在農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，但許多問(wèn)題仍然有待解決，如監(jiān)測(cè)林業(yè)問(wèn)題和改善林業(yè)的可持續(xù)性仍然處于太低的水平。 我們要加大對(duì)3S 技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用，科學(xué)合理的對(duì)林業(yè)活動(dòng)和運(yùn)營(yíng)進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施，以提高木材產(chǎn)品的質(zhì)量和利用率，減少浪費(fèi)，增加利潤(rùn)并維持環(huán)境質(zhì)量。使用高科技傳感和分析工具來(lái)支持針對(duì)林業(yè)部門(mén)的特定地點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和可持續(xù)的決策，以促進(jìn)我們國(guó)家林業(yè)的發(fā)展。