森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中常見技術(shù)方法及其改進措施

高順良

(云南省曲靖市會澤縣大井鎮(zhèn)林業(yè)工作站,云南 曲靖 654222)

黨的十八大明確地將生態(tài)文明建設(shè)納入中國特色社會主義“五位一體”的總體布局戰(zhàn)略中，森林作為構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其在人類的生產(chǎn)經(jīng)營中發(fā)揮著重要的作用，而積極開展森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查能夠為合理利用和保護森林資源提供指導(dǎo)。近年來云南省曲靖市會澤縣林業(yè)部門為了進一步抓好森林資源的保護，陸續(xù)開展森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查工作，積極應(yīng)用先進的技術(shù)，全面推動現(xiàn)代林業(yè)的快速發(fā)展。

1 森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的目的

森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查簡稱為森林資源二類調(diào)查，其主要是指把森林經(jīng)營單位或者縣級行政區(qū)域作為調(diào)查單位開展的各種森林資源調(diào)查活動。其調(diào)查的主要目的是為森林資源的保護、合理分類以及科學利用提供參考[1]。通過調(diào)查，有助于準確掌握本地區(qū)森林資源的分布情況、質(zhì)量、生長狀況等，在此基礎(chǔ)上對其進行評價，形成準確且全面的調(diào)查結(jié)果，從而為森林資源的保護、利用、分類經(jīng)營等提供指導(dǎo)，為開展森林生態(tài)效益補償、制定區(qū)域林業(yè)發(fā)展規(guī)劃、實現(xiàn)林業(yè)資源的資產(chǎn)化管理提供依據(jù)，從而充分實現(xiàn)林業(yè)經(jīng)營的規(guī)范性與科學性[2]。

2 森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的常見技術(shù)

2.1 SPOT-5影像技術(shù)

對林木而言，其在生長過程中不可避免地會被各種環(huán)境因素所影響，甚至導(dǎo)致大面積死亡，如此便需要借助影像技術(shù)重點調(diào)查森林環(huán)境要素，以全面掌握森林生長發(fā)育現(xiàn)狀，進一步分析存在的問題及其原因，繼而有針對性的制定管理方案。SPOT-5影像技術(shù)適用于調(diào)查大面積的森林資源，在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中應(yīng)用此技術(shù)時，必須做好前期的處理工作，如影像的強化、融合以及校正等。針對影像的目視解譯工作進行分析，包括小班屬性、小班勾畫以及小班檢疫標志等。而將該技術(shù)應(yīng)用在野外調(diào)查時，則必須對森林資源進行科學分區(qū)，以充分保證調(diào)查的效果[3]。

2.2 RS技術(shù)

RS技術(shù)是指遙感技術(shù)，即以遠程監(jiān)控的方式探測目標物，借助空間或者高空平臺，應(yīng)用可見紅光或者紅外線激光掃描探測目標從而得以實現(xiàn)其最終目的，其技術(shù)流程如圖1所示。RS技術(shù)可以全面地記錄和分析森林資源，在計算機技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的輔助下轉(zhuǎn)化RS技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，形成圖片格式等文件，以便準確把握林業(yè)信息。RS技術(shù)在林業(yè)資源規(guī)劃調(diào)查中的優(yōu)勢在于可以用于偏遠地區(qū)，并且調(diào)查的質(zhì)量高。其遙感技術(shù)主要由紅光、綠光、紅外光三種波段組成，通過RS技術(shù)所形成的影像對應(yīng)為影像和影像對比判斷技術(shù)，影像地圖對比判斷技術(shù)?？紤]到影像的種類多，因此它可以被廣泛應(yīng)用在林業(yè)森林規(guī)劃調(diào)查中。

圖1 RS技術(shù)流程

圖2 PTK系統(tǒng)的構(gòu)成

2.3 GPS技術(shù)

將GPS技術(shù)應(yīng)用在森林資源調(diào)查規(guī)劃中，不僅可以準確的測量和分析森林資源生長區(qū)域的面積，而且還能幫助相關(guān)部門掌握森林資源的現(xiàn)狀，在保證森林資源調(diào)查質(zhì)量的前提下降低了人為的工作量。將GSP技術(shù)應(yīng)用在森林資源規(guī)劃設(shè)計中，其能夠直接利用衛(wèi)星對信號進行傳輸，確保信息傳遞的穩(wěn)定性，并且還能夠減少環(huán)境因素對調(diào)查結(jié)果的影響，從而確保調(diào)查結(jié)果的準確性，提升調(diào)查規(guī)劃設(shè)計整體上的精確程度。需要注意的是，在林業(yè)資源調(diào)查規(guī)劃中應(yīng)用GSP技術(shù)時，需要確保GPS設(shè)備的登記控制，確保其處于良好的運行狀態(tài)，并且還應(yīng)該精確選擇網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)電位，從而提高森林資源調(diào)查的效率[4]。

2.4 GIS技術(shù)

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，作為一門綜合應(yīng)用系統(tǒng)，當前GIS技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在森林資源調(diào)查、地理測繪等行業(yè)中。其充分將地理學、地圖學以及遙感和計算機科學相結(jié)合，從而把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作有效的集成在一起。

在GIS技術(shù)的輔助下，能夠把森林資源視圖信息與森林地理位置二者結(jié)合起來，通過對收集到的對象予以分析，從而將這些信息中包含的圖文信息傳遞給相關(guān)部門。將GIS技術(shù)應(yīng)用在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中，能夠構(gòu)建一個包含森林海拔、森林面積、植物群落位置、林木種類以及土壤類型在內(nèi)的森林植物信息，然后系統(tǒng)性地分析各個資源因素，從而實現(xiàn)森林資源的高效管理與合理利用。

2.5 PTK測量技術(shù)

隨著GSP衛(wèi)星定位技術(shù)的飛速發(fā)展，PKT測量技術(shù)也應(yīng)運而生，PKT測量技術(shù)是將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和GSP測量技術(shù)有機結(jié)合起來，從而獲得具有較高精度的三維定位信息，其測量系統(tǒng)具體見圖2。將GPS技術(shù)與PKT技術(shù)相結(jié)合可以形成兩種組合形式：一是GSP-PTK接收機+測圖軟件，這種組合模式能夠?qū)崟r且動態(tài)地采集森林調(diào)查規(guī)劃數(shù)據(jù)信息，并且應(yīng)用GPS數(shù)據(jù)開展預(yù)處理，再根據(jù)對應(yīng)的格式存儲在文件中，另外還能夠編輯測繪圖紙；二是GSP-RTK接收機+全站儀+掌聲電腦+測圖軟件，這種技術(shù)可以適用于所有的地質(zhì)環(huán)境和比例尺，還能內(nèi)外一體化全天候高效信息采集，并且無需各種預(yù)測量便可以獲得數(shù)據(jù)信息[5]。

3 會澤縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

會澤縣作為云南省曲靖市管轄內(nèi)的一個縣，地處云南省東北部、曲靖市西北部，地貌主要為山地，國土面積588913hm2，活立木蓄積為 13520710m3，森林覆蓋率達到了42.26%,其分布著木本種子植物25科186屬250余種。近年來，會澤縣開展了森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查工作，調(diào)查結(jié)果如表1所示[6]。

會澤縣通過技術(shù)手段開展森林資源規(guī)劃調(diào)查工作，有助于準確把握森林資源信息，以更好地滿足森林資源信息的需求，其具體開展工作如下。

表1 會澤縣森林資源概況調(diào)查結(jié)果

3.1 角規(guī)測樹計算林分蓄積量

近年來，會澤縣主要應(yīng)用角規(guī)測定公頃斷面積的對小班/公頃的蓄積量進行計算來獲得林木的蓄積量，參照公式如下：

M=G×H×f

各個參數(shù)解釋如下：

G——林分每公頃斷面積；

H——林分的平均高度；

F——林分胸高形數(shù)；

如果林木的平均胸徑超過5.0cm及以上，那么則應(yīng)該根據(jù)林分樹種的情況確定哪些是優(yōu)勢樹種，哪些是伴生樹種，在G、H、f三個參數(shù)時需要采用角規(guī)樣地實測的方法，具體開展步驟如下：

(1)測定每公頃斷面積。從小班內(nèi)選擇數(shù)個最具代表性的觀測點，應(yīng)用角規(guī)系數(shù)等于1.0的角規(guī)，圍繞站立點為中心，沿著待測周圍樹干1.3m胸高位置，將樹干和前視指標上端線相割，將其作為1斷面，相切0.5斷面，忽略胸徑低于5.0cm的樹木。每個角規(guī)點分別記錄對應(yīng)樹種的斷面積，再應(yīng)用算數(shù)平方法對小班每公頃的斷面積進行計算，結(jié)果應(yīng)精確到0.1m2。

(2)測定并計算平均樹高和胸徑。確定好角規(guī)樣點后，分別在其周圍的優(yōu)勢樹種、伴生樹種中選出3～5株林木，選擇的林木應(yīng)該長勢正常、大小中等，然后對每棵林木的直徑、高度進行計算，得出平均值。再采用角規(guī)點的每公頃斷面積加權(quán)平均法計算小班伴生樹種與優(yōu)勢樹種的平均直徑和樹高，分別精確到0.1cm和0.1m。為了確保調(diào)查的精度，各個小班應(yīng)當盡量且多選擇角規(guī)樣點，特別是對成熟林和中近林，其中小于等于1.0hm2，角規(guī)樣點為3～4個；1.1hm2～3.0hm2角規(guī)樣點為4～5個；3.1hm2～7.0hm2角規(guī)樣點為5～7個；大于7.0hm2角規(guī)樣點為3～4個。應(yīng)用角規(guī)的方法測樹，簡單易操作，屬于無邊界標志樣地，抽取的林木株數(shù)較少，并且無需每畝檢測，因此具有較高的效果。但是這種方法操作時由于繞測人體站立的位置通常不跟地面垂直，容易受到林下灌木、地形等影響，導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差。

3.2 遙感技術(shù)分割小班并計算面積

遙感技術(shù)可以在各個時段調(diào)查森林資源，當前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在會澤縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中,其主要是應(yīng)用在中小班組自動區(qū)劃中，通過使用圖像分割技術(shù)，獲得高空間分辨率的航天航空遙感數(shù)據(jù)，如此便實現(xiàn)了小班區(qū)劃的自動化，傳統(tǒng)地形圖勾勒小班界限位移大與面積精度不高的問題便迎刃而解。這不僅減少了相關(guān)人員的工作量，還確保了森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的效率與結(jié)果的準確性。但就當前會澤縣開展應(yīng)用遙感技術(shù)的現(xiàn)狀來看，還未結(jié)合本縣林區(qū)的實際情況應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，且缺乏此專業(yè)技術(shù)人員，這些問題在今后的工作中還需進一步完善。

4 會澤縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查改進策略

4.1 確保數(shù)據(jù)信息獲取的及時性與有效性

為了進一步提升森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查工作中數(shù)據(jù)信息獲取的及時性與有效性，需要從以下兩個方面入手：一方面，要充分結(jié)合會澤縣各個林區(qū)的實際情況，確定調(diào)查工作中開展的時間周期，以便能夠及時獲取森林資源的有效信息。另一方面，要學習和引進先進的科學技術(shù)，例如大數(shù)據(jù)技術(shù)、計算機技術(shù)等，在獲取森林信息數(shù)據(jù)后立即對其進行分析，從而提高信息分析和統(tǒng)計效率[7]。

4.2 提高森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的效率

目前，傳統(tǒng)的調(diào)查方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此會澤縣應(yīng)該積極主動地引入先進的設(shè)備和軟件，如可以應(yīng)用GIS系統(tǒng)，通過將數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、軟件功能、人工智能等技術(shù)有機結(jié)合，從而進一步提高調(diào)查的效率。林業(yè)工作站還應(yīng)該通過對比不同調(diào)查方法獲得的數(shù)據(jù)來分析每一種方法的作用價值，并在調(diào)查工作中適當運用先進的設(shè)備和儀器，如可以在應(yīng)用GPS定位儀的基礎(chǔ)上，再將RS技術(shù)與GIS技術(shù)結(jié)合起來，以便更好地分析采集到的數(shù)據(jù)，確保調(diào)查結(jié)果的準確性[8]。

4.3 提高調(diào)查人員的專業(yè)水平

在開展調(diào)查之前，應(yīng)該組織所有的調(diào)查人員(如：技術(shù)管理人員、質(zhì)量檢查人員、調(diào)查人員等)參與系統(tǒng)的培訓，可以邀請本地的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院的高級工程師授課，培訓方式宜室內(nèi)講解理論，輔以室外現(xiàn)場相結(jié)合。此外要求所有的調(diào)查人員均能夠熟練掌握《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查操作細則》，作為技術(shù)人員經(jīng)過培訓后要獲得本地區(qū)森林資源二類調(diào)查辦公室頒發(fā)的上崗證方能上崗[9]。

4.4 充分實現(xiàn)調(diào)查過程的動態(tài)化

由于森林資源處于動態(tài)的變化中，因此需要將全面調(diào)查和數(shù)據(jù)檢測工作整合起來，充分實現(xiàn)調(diào)查過程的動態(tài)化。在對森林資源開展調(diào)查時，應(yīng)當就林地制定整體控制措施，并且在開展調(diào)查的過程中還需要同時考慮到土壤侵蝕、濕地、石漠化、森林健康程度、草本層、灌木層、枯枝落葉層等情況，以便形成的調(diào)查報告能夠全面的反映出森林環(huán)境的整體狀況以及其所處的區(qū)域中的重要性，為計算森林生物量、森林碳匯等提供有效指導(dǎo)[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查不但可以為森林資源的合理使用、有效開發(fā)提供重要指導(dǎo)，而且還能為林業(yè)部門發(fā)展提供重要參考。特別是在提出了“金山銀山就是綠水青山”這一發(fā)展理念后，林業(yè)部門越來越重視森林資源的保護。而要想做好森林資源保護，其前提就得全面掌握森林資源情況，如此便需要開展森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查工作。雖然當前會澤縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查方面還存在一些不足，但是只要找準問題，應(yīng)用先進的設(shè)備，采取有效的技術(shù)手段，就一定可以在短期內(nèi)提高森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的效率，從而確保調(diào)查結(jié)果的準確性。