淺談“3S”技術(shù)在林業(yè)經(jīng)營管理中的應(yīng)用

張文曉

（海東市樂都區(qū)林業(yè)和草原局，青海海東 810799）

我國疆土遼闊、地大物博，擁有豐富的林業(yè)資源。近年來，生態(tài)環(huán)保得到廣泛關(guān)注，我國綠化力度逐漸增強，植被覆蓋率有效增加，林業(yè)經(jīng)營管理問題也隨之涌現(xiàn)。傳統(tǒng)林業(yè)管理主要是通過自身經(jīng)驗及肉眼觀察掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，難以將林業(yè)資源動態(tài)變化充分顯示出來，管理人員不了解林業(yè)資源的實際情況。因此，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用“3S”技術(shù)采集林業(yè)資源信息，做好空間分析工作，建立林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫，動態(tài)更新相關(guān)數(shù)據(jù)，以提高林業(yè)經(jīng)營管理效率。

1 “3S”技術(shù)概述

“3S”技術(shù)作為我國當(dāng)前廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)，主要是指遙感技術(shù)（Remote sensing，RS）、全球定位系統(tǒng)（Global positioning systems，GPS）及地理信息系統(tǒng)（Geography information systems，GIS）。其中，遙感技術(shù)能夠通過不同物體攜帶的電磁波對其進行識別判斷，在高空中準(zhǔn)確測量林業(yè)范圍中的各類物質(zhì)，在林業(yè)管理中通常用于林木高低、植被面積的測量。全球定位系統(tǒng)定位功能較強，可準(zhǔn)確追蹤定位實際物體，利用衛(wèi)星對地面進行實時監(jiān)測，能夠在林業(yè)范圍內(nèi)對林業(yè)資源進行連續(xù)實時監(jiān)測，準(zhǔn)確定位測量位置。地理信息系統(tǒng)以地理位置為基準(zhǔn)點，分析物體空間特征，能夠?qū)崿F(xiàn)信息查詢、檢索與修改，可用于林木多樣化品種分析［1］。

2 “3S”技術(shù)在林業(yè)經(jīng)營管理中的作用

2.1 指導(dǎo)工作信息化

林業(yè)資源作為可再生資源，具有變化頻繁、生長周期長的特點，且大部分林業(yè)資源分布于復(fù)雜地形的山區(qū)內(nèi)，調(diào)查工作費時費力，操作難度較高。而應(yīng)用“3S”技術(shù)，則可解決上述問題。該技術(shù)利用互聯(lián)網(wǎng)可向林業(yè)管理人員呈現(xiàn)出林業(yè)資源空間分布信息，對于部分難以獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)精確度不足的林業(yè)資源相關(guān)土壤類型、地形、周圍比例、居民點、湖泊、河流等元素也可精準(zhǔn)展示出來，以實現(xiàn)林業(yè)信息共享，為林業(yè)部門管理、規(guī)劃、生產(chǎn)提供支持。

2.2 改變管理方式

在林業(yè)建設(shè)速度不斷加快的情況下，對于管理工作也提出了新的要求?，F(xiàn)有管理模式難以滿足林業(yè)發(fā)展，主要是由于現(xiàn)有管理手段無法全面監(jiān)控造林工程，數(shù)據(jù)缺乏更新，監(jiān)督力度不足，上報造林面積準(zhǔn)確度較低，無法實時反映林業(yè)資源消長情況，管理體系條塊分割，信息孤立，無法綜合分析，未能將數(shù)據(jù)為決策服務(wù)的效果發(fā)揮出來［2］。應(yīng)用“3S”技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)化林業(yè)經(jīng)營，將空間數(shù)據(jù)作為重要因素進行綜合分析，轉(zhuǎn)變以往只能分析單一屬性數(shù)據(jù)的缺陷，完善決策方案，動態(tài)管理林業(yè)空間屬性資源，當(dāng)林業(yè)資源發(fā)生變化，即刻更新資源數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確掌握其情況。

2.3 提供信息服務(wù)

我國對于林業(yè)資源管理每年的投資逐漸提高，要求林業(yè)部必須強化對林業(yè)工程的管理監(jiān)控，而應(yīng)用“3S”技術(shù)能為工程規(guī)劃制定提供參考，避免出現(xiàn)重復(fù)造林、重復(fù)投資情況。利用衛(wèi)星影像實時監(jiān)控工程，進行工程的驗收與評價，可避免出現(xiàn)弄虛作假或面積不實等情況，快捷、實時掌握工程進度，實現(xiàn)透明化工程管理，為工程實施奠定基礎(chǔ)。

林業(yè)生產(chǎn)周期長、管理粗放，且受到社會、氣候、自然等影響，決策難以合理化與精確化，而建設(shè)“數(shù)字林業(yè)”能夠提高決策的科學(xué)性。為實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需保證內(nèi)部協(xié)調(diào)，即林木發(fā)育與立地條件、林木培育與木材加工、副產(chǎn)品資源與生產(chǎn)林產(chǎn)品、微生物與動植物等協(xié)調(diào)發(fā)展。為平衡關(guān)系和解決矛盾，需處理眾多復(fù)雜數(shù)據(jù)與資料。建成“數(shù)字林業(yè)”后，可及時掌握基礎(chǔ)林業(yè)數(shù)據(jù)、發(fā)展勢態(tài)及動態(tài)變化，突破以往決策局限性，避免出現(xiàn)盲目決策與主觀臆斷，實現(xiàn)科學(xué)決策。

2.4 實現(xiàn)防火防蟲

林業(yè)資源管理長期以來存在難以精準(zhǔn)掌握森林資源消長動態(tài)的情況，對森林火災(zāi)、病蟲害及亂砍濫伐現(xiàn)象缺乏有效的監(jiān)測手段。而應(yīng)用“3S”技術(shù)，借助分辨率高的衛(wèi)星圖像識別對林業(yè)資源進行清查，可減少林業(yè)勘察作業(yè)量，提高調(diào)查精確度。另外，該技術(shù)能將數(shù)據(jù)制作為數(shù)據(jù)庫，制作多級比例尺圖層庫，實現(xiàn)林業(yè)資源的快捷清查、管理與監(jiān)測，協(xié)助確定森林火險等級、病蟲害情況，制定相應(yīng)防治方案，使得瀕危物種、野生動植物、森林資源等獲得有效保護。

3 “3S”技術(shù)在林業(yè)經(jīng)營管理中的應(yīng)用

3.1 GPS 技術(shù)的應(yīng)用

GPS 具有定位功能、面積測量及導(dǎo)航功能，在林業(yè)管理中的具體應(yīng)用如下。

3.1.1 定位功能

校正衛(wèi)星遙感影像過程中，可結(jié)合相關(guān)信息選擇最佳控制點，以1∶10 000 比例尺為參考校正影像，應(yīng)用GPS 校正實地測量。掃描1∶10 000 地形圖后，校正幾何精度控制在0.3 mm，而缺少1∶10 000 地形圖林地，則應(yīng)用差分GPS 接收機對控制點進行采集，以地形圖地物與影像圖地物匹配方式作為控制點，先實施全色波段數(shù)據(jù)校正，以此為基準(zhǔn)實現(xiàn)多光譜數(shù)據(jù)校正，可提高匹配精度［3］。在地面上均勻分布控制點，做到因地而異，如高山地區(qū)控制點約為25 個，平緩地區(qū)控制點20 個左右。通過此種方法繪制地圖后，即可以此定位森林蟲害與火災(zāi)位置，根據(jù)林業(yè)資源、地理條件等制定相應(yīng)的滅蟲害、滅火方案。

3.1.2 面積測量

沙源治理、退耕還林等工程申報與實際面積核對后，可利用GPS 面積測量功能進行驗收，手持GPS 或坐車繞測量區(qū)一圈，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦內(nèi)，即可通過管理系統(tǒng)對其進行分析。此外，還能用系統(tǒng)分析當(dāng)?shù)仄孪颉夂驐l件、地形、水源條件、滅火設(shè)備、交通狀況等，以確定滅蟲害與火災(zāi)方案，根據(jù)森林的蟲害、火災(zāi)、育林等變化，動態(tài)掌握林業(yè)資源。

3.1.3 導(dǎo)航功能

根據(jù)林業(yè)土壤條件、氣候條件、造林樹種、水文條件及植被條件，對造林面積及位置進行規(guī)劃，以此為基礎(chǔ)在飛機上固定GPS 導(dǎo)航，即可至規(guī)定地點飛播造林。當(dāng)著火后，也可在飛機上固定GPS，結(jié)合導(dǎo)航功能了解火災(zāi)變化，確定方案。

3.2 RS 技術(shù)的應(yīng)用

以遙感影像為數(shù)據(jù)源，通過目視解譯獲得森林不同資源分布面積。

3.2.1 建立解譯標(biāo)志

將遙感圖像與當(dāng)?shù)刈魑锊季趾吞攸c相結(jié)合，通過野外實地訪問與探查，將實地情況與影響特征對比，構(gòu)建SPOT5 影像判讀與解譯標(biāo)志，為后續(xù)人機交互判讀提供標(biāo)志。

3.2.2 提取遙感影像信息

系統(tǒng)軟件中，將林相圖矢量文件疊置于遙感影像上，利用軟件編輯修改，對變化圖斑進行編繪與更新，可修改矢量圖錯誤。以數(shù)據(jù)文件形式對圖斑錄入后，即可將GIS 數(shù)據(jù)作為新層導(dǎo)入，利用空間分析功能對變化圖斑直接更新，更新林相圖［4］。

3.3 GIS 技術(shù)的應(yīng)用

3.3.1 采集空間信息

林業(yè)部分可根據(jù)自身需求，對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進行歸納取舍，掃描地形圖后預(yù)處理圖像，之后幾何糾正掃描圖形，結(jié)合坐標(biāo)系與投影制定數(shù)字化地形圖。矢量化地形圖主要提取河流、山名、等高線、道路、等高點、行政界線、湖泊以及河流等信息，檢查矢量錯誤后合并圖形。而林相圖則可將其掃描至電腦后，特殊處理變形圖像，按照國家林業(yè)局數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行幾何糾正，之后矢量化處理，此過程中需提取鐵路、公路、行政界線、小班、林班以及河流等信息。拼接相鄰圖幅時，需確保圖層拓撲關(guān)系要素正確，做到要素接邊，不可有破碎多邊形與多余懸掛線，連通多邊形，將矢量圖與數(shù)據(jù)庫連接，即可實現(xiàn)林相圖矢量化。

3.3.2 空間分析功能

數(shù)字高程模型作為表示地形空間分布的三維向量，可分析地形，對數(shù)據(jù)進行檢測，以免出現(xiàn)信息丟失情況。在林業(yè)經(jīng)營管理中，空間分析的目的是科學(xué)管理與合理經(jīng)營森林，將其生態(tài)、社會、經(jīng)濟效益最大化發(fā)揮出來。

1）造林規(guī)劃。應(yīng)用GIS 分析森林立地類型、適生優(yōu)勢樹種、宜林地數(shù)據(jù)、林種資料等，通過坡度、坡面、坡位分析，與立地類型相結(jié)合選擇規(guī)劃林種與造林樹種。如，林西縣造林即可應(yīng)用該技術(shù)，當(dāng)?shù)貧夂蚋珊?，對林業(yè)建設(shè)造成嚴重影響，樹種結(jié)構(gòu)不合理，林業(yè)推廣薄弱，為對土地資源進行合理利用，避免土地沙漠化，則可依托沙源治理工程，做好城鎮(zhèn)綠化，按照其自然條件進行封山育林，水土保持，以此維護生態(tài)環(huán)境。

2）林木采伐。通過GIS 制定采伐計劃，以主伐量計算林地范圍森林資源，以散生林木、疏林、母樹林等資源為補充主伐，利用技術(shù)了解不同林木分布情況，制定采伐量與方法。

4 結(jié)語

“3S”技術(shù)在林業(yè)經(jīng)營管理中作用較大，通過合理應(yīng)用“3S”技術(shù)可提高林業(yè)管理質(zhì)量，推動其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，各地區(qū)林業(yè)部門應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，正確應(yīng)用GPS、RS、GIS 技術(shù)監(jiān)測林業(yè)資源。