森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化技術(shù)方法分析

王 奇

（國(guó)家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100013）

森林資源是我國(guó)的重要資源，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，森林資源遭到了一定的破壞，森林保護(hù)工作變得越來(lái)越重要。為準(zhǔn)確實(shí)時(shí)獲取區(qū)域森林資源分布狀況，保證林業(yè)建設(shè)工作順利推進(jìn)，必須開(kāi)展森林資源調(diào)查工作，構(gòu)建完善的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以得到定量的森林面積、結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)內(nèi)容。

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的時(shí)代背景下，社會(huì)發(fā)展對(duì)于我國(guó)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作提出了更高的要求。但目前來(lái)看，我國(guó)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作存在信息化技術(shù)應(yīng)用不足、從業(yè)人員素質(zhì)不高等問(wèn)題。為了進(jìn)一步提升森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的有效性，應(yīng)積極研究森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化技術(shù)方法。

1 森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化的重要性

1.1 構(gòu)建森林管理體系

積極推動(dòng)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展，有助于構(gòu)建更加現(xiàn)代化的森林管理體系，提高森林資源管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化水平。在開(kāi)展森林資源調(diào)查工作的過(guò)程中，往往需要調(diào)查大量的森林植被及多樣化的森林因子，而推動(dòng)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展有利于幫助工作人員更加高效地調(diào)查與管理這些因素。當(dāng)前，我國(guó)諸多地區(qū)已經(jīng)構(gòu)建林業(yè)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，按照年度通過(guò)對(duì)接觸式圖像傳感器（Contact Image Sensor，CIS）的應(yīng)用，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)現(xiàn)有的各類(lèi)森林資源檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，極大程度上提升了檔案數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理水平，進(jìn)而提高了森林資源管理水平。由此可見(jiàn)，森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化對(duì)于建設(shè)現(xiàn)代化森林管理體系意義重大。

1.2 提高從業(yè)人員素質(zhì)

積極推動(dòng)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展，可以在一定程度上提升從業(yè)人員自身素質(zhì)，并對(duì)其工作行為產(chǎn)生一定的規(guī)范作用。由于森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)人員需要深入林區(qū)開(kāi)展工作，工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜和艱苦，并且與外界之間的交流和溝通較少，久而久之便會(huì)導(dǎo)致其難以更新思想觀念，無(wú)法真正提高個(gè)人素質(zhì)。而推動(dòng)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展，森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)從業(yè)人員勢(shì)必會(huì)投入對(duì)相關(guān)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中，這不僅能有效調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)熱情和主觀能動(dòng)性，而且能在極大程度上提升其知識(shí)水平和應(yīng)用能力。同時(shí)，信息化建設(shè)的高效落實(shí)可以為高效的溝通和交流創(chuàng)造良好的條件，使森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)從業(yè)人員汲取先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，高效、高質(zhì)量開(kāi)展調(diào)查監(jiān)測(cè)工作［1］。

1.3 降低工作開(kāi)展成本

提高森林資源調(diào)查信息化水平，不僅有助于節(jié)約森林資源調(diào)查工作投入的成本，而且有利于提高調(diào)查精度。工作人員可以通過(guò)掌上電腦或者全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等各種工具的應(yīng)用開(kāi)展外業(yè)信息采集工作，有效緩解人工操作壓力，加快調(diào)查進(jìn)程。工作人員可以使用3S 技術(shù)開(kāi)展規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查工作，相對(duì)于以往的調(diào)查方法來(lái)說(shuō)，能有效提高工作效率，減少工作成本投入，并且不會(huì)受到各種人為因素的負(fù)面影響，有利于提高采集的森林資源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，工作人員能在應(yīng)用信息化技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建更加科學(xué)系統(tǒng)的林業(yè)信息管理系統(tǒng)，提升信息傳遞、存儲(chǔ)的速度及質(zhì)量，為各項(xiàng)信息的合理存儲(chǔ)和調(diào)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.4 推動(dòng)林業(yè)整體發(fā)展

現(xiàn)如今，人類(lèi)社會(huì)已迎來(lái)信息時(shí)代，信息化技術(shù)勢(shì)必會(huì)在人類(lèi)生活生產(chǎn)中產(chǎn)生重要作用，推動(dòng)社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展。從本質(zhì)上來(lái)看，林業(yè)產(chǎn)業(yè)是社會(huì)發(fā)展中極為關(guān)鍵的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，如果林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展沒(méi)有充分適應(yīng)當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的信息化要求，便難以真正使林業(yè)煥發(fā)應(yīng)有的活力，不利于推動(dòng)林業(yè)持續(xù)、平穩(wěn)發(fā)展。由此可見(jiàn)，林業(yè)整體的發(fā)展離不開(kāi)信息化建設(shè)。森林資源調(diào)查工作是林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)核心工作，從近年來(lái)我國(guó)所開(kāi)展的森林普查工作來(lái)看，推廣運(yùn)用信息化技術(shù)后，我國(guó)森林資源調(diào)查工作取得了更好的成績(jī)。

2 森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化技術(shù)方法的應(yīng)用及優(yōu)化路徑

2.1 技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 信息快速提取技術(shù)。在當(dāng)前我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了許多技術(shù)難點(diǎn)，如難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)、信息獲取不及時(shí)等?；诖?，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院的相關(guān)工作人員在時(shí)間序列MODIS 影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了新型的信息快速提取技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用能幫助工作人員快速獲得當(dāng)下全國(guó)范圍內(nèi)的各種森林資源信息，可以有效縮短監(jiān)測(cè)周期。靈活使用信息快速提取技術(shù)能夠起到優(yōu)化調(diào)查方案的作用，進(jìn)而突破以往森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中的局限性。通過(guò)對(duì)信息快速提取技術(shù)的合理應(yīng)用，在分析植被指數(shù)序列特征及時(shí)間序列光譜特征等的基礎(chǔ)上能高效應(yīng)對(duì)地類(lèi)光譜重疊及光譜混合等問(wèn)題，進(jìn)一步提升森林信息估測(cè)的實(shí)際精度，具體可達(dá) 5%［2］。

2.1.2 可視化模擬技術(shù)。有關(guān)學(xué)者將林分經(jīng)營(yíng)理論及實(shí)踐與計(jì)算機(jī)可視化模擬技術(shù)相結(jié)合，提出了人工林林分交互式經(jīng)營(yíng)可視化模擬技術(shù)，并研發(fā)了面向經(jīng)營(yíng)者的可用定量化方法實(shí)現(xiàn)林分經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的人工林林分交互式經(jīng)營(yíng)可視化模擬系統(tǒng)，幫助經(jīng)營(yíng)者實(shí)時(shí)掌握林分動(dòng)態(tài)變化。可視化模擬技術(shù)主要分為2 種，即生長(zhǎng)可視化和經(jīng)營(yíng)可視化。生長(zhǎng)可視化主要是基于不同的數(shù)據(jù)源，構(gòu)建起林分結(jié)構(gòu)的可視化自適應(yīng)模型。相關(guān)研究人員通過(guò)建立最小結(jié)構(gòu)單元分布格局的模型，在一定程度上達(dá)到林分空間結(jié)構(gòu)的可視化模擬目標(biāo)，完整展現(xiàn)林分結(jié)構(gòu)。在經(jīng)營(yíng)可視化方面，相關(guān)研究人員創(chuàng)新應(yīng)用了當(dāng)前先進(jìn)的流程式設(shè)計(jì)理念，這樣能高效解決普遍存在于林分經(jīng)營(yíng)建模中的操作性不強(qiáng)及交互性較弱等問(wèn)題。筆者充分探析了當(dāng)前普遍應(yīng)用的經(jīng)營(yíng)措施決策、條件判斷及采伐決策可視化模型等，對(duì)正式運(yùn)行過(guò)程中的引擎及自動(dòng)跟蹤服務(wù)進(jìn)行定義，以高效落實(shí)林分經(jīng)營(yíng)具體過(guò)程的可視化模擬。

2.1.3 遙感數(shù)據(jù)。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的時(shí)代背景下，遙感技術(shù)較之以往也有了極大程度的進(jìn)步，在森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中合理使用遙感技術(shù)能有效提升工作質(zhì)量和效率，并為調(diào)查監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性提供充足的保障。工作人員應(yīng)用遙感技術(shù)之前需要先明確各類(lèi)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，如植被覆蓋面積及動(dòng)物種類(lèi)等，合理使用高分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)對(duì)比優(yōu)化最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果。這樣能幫助工作人員更加精確地發(fā)現(xiàn)相關(guān)因素的變化情況，一旦其指標(biāo)發(fā)生變化，衛(wèi)星系統(tǒng)可以第一時(shí)間判斷其發(fā)展趨勢(shì)及其變化產(chǎn)生的具體原因，有助于提升監(jiān)測(cè)的實(shí)效性。在森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中對(duì)于遙感技術(shù)的應(yīng)用存在一定的時(shí)空限制，如果所開(kāi)展的監(jiān)測(cè)工作時(shí)間間隔相對(duì)較短，那么對(duì)于森林資源變化所做出的評(píng)價(jià)便會(huì)欠缺客觀性［3］。

2.2 優(yōu)化路徑

2.2.1 搭建信息化管理平臺(tái)。近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)發(fā)展水平逐漸提升，現(xiàn)代信息化技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，在林業(yè)產(chǎn)業(yè)方面也不例外。要想真正提升森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的信息化水平，應(yīng)積極開(kāi)展信息化管理平臺(tái)建設(shè)工作，進(jìn)而為各項(xiàng)工作的開(kāi)展提供良好的平臺(tái)支撐。

在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”模式進(jìn)一步應(yīng)用的過(guò)程中，信息的傳播廣度有所擴(kuò)大，速度有所加快，信息化管理平臺(tái)的建設(shè)能為信息的準(zhǔn)確和高效處理創(chuàng)造良好的條件。為了能獲取更加完善和有價(jià)值的信息，相關(guān)人員應(yīng)在實(shí)踐中不斷完善和優(yōu)化管理平臺(tái)，進(jìn)一步展現(xiàn)出其在整合和分析數(shù)據(jù)方面的實(shí)際作用，最終充分利用數(shù)據(jù)展現(xiàn)森林資源的動(dòng)態(tài)變化情況，有助于幫助工作人員針對(duì)性地改進(jìn)資源管理中不合理的部分，提升管理成效［4］。

首先，相關(guān)研究人員需要針對(duì)性地構(gòu)建起基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，為有關(guān)機(jī)構(gòu)和行業(yè)提供充足的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其次，相關(guān)研究人員應(yīng)搭建管理平臺(tái)系統(tǒng)，確保其能實(shí)現(xiàn)對(duì)于各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的全面覆蓋。在系統(tǒng)中對(duì)各類(lèi)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)注意統(tǒng)一其格式，以便為數(shù)據(jù)共享和統(tǒng)一管理的高效落實(shí)創(chuàng)造良好的條件［5］。再次，相關(guān)研究人員需要積極開(kāi)展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。最后，完成數(shù)據(jù)庫(kù)建立工作后，相關(guān)研究人員需立足具體的部門(mén)需求開(kāi)發(fā)相關(guān)管理軟件，保障信息化管理平臺(tái)整體的適用性及應(yīng)用價(jià)值。

2.2.2 完善動(dòng)態(tài)監(jiān)管條件。信息化技術(shù)在森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的目的是獲得動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的效果，因此，工作人員應(yīng)從整合資源、完善設(shè)施及基礎(chǔ)調(diào)查方面采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。

首先，在整合資源方面，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的各種監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，并對(duì)相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行整合應(yīng)用，包括全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)等，以有效突破以往監(jiān)測(cè)工作的局限性，進(jìn)一步展現(xiàn)出先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)人工操作的不足。

其次，在完善設(shè)施方面，有關(guān)部門(mén)應(yīng)綜合考慮多方面影響因素，積極擴(kuò)大森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的范圍，并在原有基礎(chǔ)上增加在森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的資金投入，大力引入先進(jìn)的無(wú)人機(jī)和計(jì)算機(jī)等。大量實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)運(yùn)行快，操作簡(jiǎn)單，并且具備低空高分辨率的遙感攝影功能，因而能快速獲取有效且準(zhǔn)確的森林資源信息。一般情況下，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息獲取，并且根據(jù)設(shè)計(jì)好的航線進(jìn)行拍攝，由此獲取高質(zhì)量的森林資源數(shù)據(jù)信息。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)在森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且取得了理想的應(yīng)用效果。此外，要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，進(jìn)而針對(duì)性地搭建起切實(shí)可行的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，更加高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)于森林資源信息的優(yōu)化處理［6］。

最后，在基礎(chǔ)調(diào)查方面，工作人員基于當(dāng)下所掌握的森林資源的基本特征，充分結(jié)合資源管理的具體要求，對(duì)森林資源的分布情況及資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)情況展開(kāi)全方位的調(diào)查、了解。其調(diào)查的核心是了解森林資源分布面積等，同時(shí)要及時(shí)更新森林資源調(diào)查成果，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握當(dāng)下森林資源的實(shí)際變化狀況，并基于數(shù)據(jù)成果完成調(diào)查監(jiān)測(cè)圖的繪制。

2.2.3 深入挖掘數(shù)據(jù)信息。森林資源調(diào)查主要分為一類(lèi)調(diào)查［以全國(guó)（或大區(qū)域）為對(duì)象的森林資源調(diào)查］、二類(lèi)調(diào)查（為編制規(guī)劃設(shè)計(jì)而進(jìn)行的調(diào)查）、三類(lèi)調(diào)查（為作業(yè)設(shè)計(jì)而進(jìn)行的調(diào)查）。其中，一類(lèi)調(diào)查主要由省林業(yè)部門(mén)負(fù)責(zé)，主要是針對(duì)森林資源展開(kāi)連續(xù)清查，目的是從宏觀上掌握森林資源的現(xiàn)狀和變化。在一般情況下，不要求落實(shí)到小地塊，也不進(jìn)行森林區(qū)劃。當(dāng)前，大都采用以固定樣地為基礎(chǔ)的連續(xù)抽樣方法。2005 年起，我國(guó)森林資源一類(lèi)調(diào)查增加了遙感圖片衛(wèi)星判讀的工作，主要是輔助固定樣地調(diào)查，提高一類(lèi)調(diào)查的精度。二類(lèi)調(diào)查包括區(qū)劃、調(diào)查、資源統(tǒng)計(jì)分析3 大部分。森林經(jīng)營(yíng)單位應(yīng)調(diào)查該單位所有和經(jīng)營(yíng)管理的土地，縣級(jí)行政單位應(yīng)調(diào)查縣級(jí)行政范圍內(nèi)所有的森林、林木和林地。三類(lèi)調(diào)查又稱作業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)查，是林業(yè)基層單位為滿足伐區(qū)設(shè)計(jì)、撫育采伐設(shè)計(jì)等的需要而進(jìn)行的調(diào)查。對(duì)林木的蓄積量和出材量要做出準(zhǔn)確的測(cè)定和計(jì)算。而構(gòu)建起相應(yīng)的信息化管理平臺(tái)能進(jìn)一步提升各類(lèi)信息資源的實(shí)際利用效率，從根本上提升森林資源管理成效［7］。

開(kāi)展森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的目的主要是明確各種森林資源信息，因此，建設(shè)信息化管理平臺(tái)時(shí)應(yīng)注重整合各類(lèi)信息，提升系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)有的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)調(diào)化水平，幫助林業(yè)部門(mén)更加順暢地獲取森林資源信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而為其制訂管理決策提供支持。例如，將森林生長(zhǎng)情況及各種經(jīng)營(yíng)措施實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地記錄在地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）系統(tǒng)中［8］。與此同時(shí)，工作人員應(yīng)充分發(fā)揮遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）在信息獲取方面的重要作用，通過(guò)合理應(yīng)用RS 技術(shù)，針對(duì)森林資源展開(kāi)隨機(jī)和立體化的抽樣調(diào)查工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源時(shí)空變化的高效分析。

目前的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能，但無(wú)法發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在的關(guān)系，無(wú)法根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是最近幾年興起的科學(xué)技術(shù)，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，從中找出潛在的、隱含的、有價(jià)值的信息，為使用者的業(yè)務(wù)決策和戰(zhàn)略發(fā)展服務(wù)。建立基于森林資源的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用工具，能提供簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的運(yùn)算分析機(jī)制，能很好地反映多因素交互作用和綜合影響，從而得到盡可能翔實(shí)、符合客觀規(guī)律的森林資源調(diào)查結(jié)果。

3 結(jié)語(yǔ)

森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)往往龐雜而繁多，如何把這些數(shù)據(jù)變成有價(jià)值的信息，是林業(yè)信息化工作中的棘手問(wèn)題。因此，推動(dòng)森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展是今后促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。強(qiáng)化對(duì)現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用，能有效提升森林資源監(jiān)測(cè)工作的有效性，對(duì)于林業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。