森林資源監(jiān)測(cè)中3S技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

楊 軍

(黑龍江省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院綏化院，黑龍江 綏化 152000)

森林資源與濕地資源、海洋資源并稱(chēng)為地球三大生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)森林資源并不僅僅只是樹(shù)木，還包括動(dòng)物、植物各種微生物等統(tǒng)稱(chēng)為森林資源。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)不斷加強(qiáng)對(duì)森林資源的管理，尤其重視3S技術(shù)的應(yīng)用。就我國(guó)目前的情況分析，為了有效推動(dòng)林業(yè)發(fā)展，根據(jù)我國(guó)森林資源現(xiàn)狀研究出符合國(guó)情的3S技術(shù)尤為重要。以往的森林資源監(jiān)測(cè)工作中，主要依靠人為監(jiān)測(cè)，需要工作人員走遍廣闊的林區(qū)進(jìn)行現(xiàn)地監(jiān)測(cè)，耗費(fèi)大量時(shí)間及人力物力。針對(duì)這種情況，我國(guó)有關(guān)部門(mén)經(jīng)研究決定開(kāi)始使用3S技術(shù)，大大提高了林區(qū)監(jiān)測(cè)工作效率，節(jié)約監(jiān)測(cè)成本，同時(shí)對(duì)于地形復(fù)雜的林區(qū)也可以有效的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為工作人員減輕了監(jiān)測(cè)工作重負(fù)。

1 3S技術(shù)概述

所謂3S技術(shù)，就是GPS、GIS、RS技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)，也就是全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是人們最為熟知的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星與無(wú)線(xiàn)電波相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)全球定位，同時(shí)還具有收集數(shù)據(jù)、精細(xì)測(cè)量的功能。地理信息系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的龐大數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)搜集的相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)整理分析，并通過(guò)動(dòng)態(tài)建模的方式提供目標(biāo)地區(qū)的信息 ，多用于地理研究工作中。遙感技術(shù)則是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電磁波收集信息、發(fā)送信息，并對(duì)信息進(jìn)行分析整理。這三種技術(shù)在我國(guó)森林監(jiān)測(cè)工作中都被廣泛應(yīng)用，并且相互結(jié)合[1]。

2 3S技術(shù)在我國(guó)林業(yè)監(jiān)測(cè)工作中的現(xiàn)狀

3S技術(shù)在我國(guó)目前的森林資源監(jiān)測(cè)工作中主要承擔(dān)調(diào)查工作，可以有效的了解調(diào)查地區(qū)的森林資源現(xiàn)狀、植被分布及動(dòng)植物的生存環(huán)境等。在以往的森林資源調(diào)查中，往往是通過(guò)監(jiān)測(cè)人員親自做實(shí)地監(jiān)測(cè)，消耗大量時(shí)間及人力物力，并且還存在調(diào)查數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況，將3S技術(shù)用于監(jiān)測(cè)森林資源，這種情況得到了大大改善。全球定位系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到大部分地區(qū)的森林資源，有效提高監(jiān)測(cè)效率，節(jié)約時(shí)間，并且數(shù)據(jù)較之人力監(jiān)測(cè)更為精準(zhǔn)。例如，植物的分類(lèi)鑒定如果只是通過(guò)人力進(jìn)行調(diào)查很容易發(fā)生誤差，并且面對(duì)如此之大的工作量也沒(méi)辦法要求監(jiān)測(cè)人員有較高的測(cè)量精準(zhǔn)度。此時(shí)利用遙感技術(shù)通過(guò)檢測(cè)植物光譜圖，同時(shí)結(jié)合全球定位系統(tǒng)來(lái)對(duì)植物進(jìn)行區(qū)分檢測(cè)，就可以實(shí)現(xiàn)省時(shí)省力并且十分精準(zhǔn)的森林資源監(jiān)測(cè)[2]。

3 3S技術(shù)在我國(guó)林業(yè)中的發(fā)展特點(diǎn)

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。森林資源監(jiān)測(cè)技術(shù)不是單一的技術(shù)，而是結(jié)合了GIS空間分析、衛(wèi)星遙感、及GPS全球定位多種技術(shù)。當(dāng)今，信息時(shí)代的大趨勢(shì)要求監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多樣化，包括生態(tài)環(huán)境、森林資源等等，同時(shí)如果想要更加深入的調(diào)查也需要更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。我國(guó)國(guó)土遼闊、森林資源分布十分廣泛，因此對(duì)于森林資源的監(jiān)測(cè)必須保證其準(zhǔn)確性，同時(shí)利用衛(wèi)星技術(shù)搜集遙感數(shù)據(jù)可以大大提高森林資源監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性。隨著目前3S技術(shù)發(fā)展，全球定位系統(tǒng)和遙感圖像可以將數(shù)據(jù)提供給GIS系統(tǒng)進(jìn)行歸類(lèi)整理，并發(fā)送給相關(guān)工作人員，以提高森林資源的共享度[3]。

4 3S技術(shù)在林業(yè)資源監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

4.1 規(guī)范林業(yè)數(shù)據(jù)

林業(yè)資源監(jiān)測(cè)工作歷史上，不同年代有不同的監(jiān)測(cè)手段、監(jiān)測(cè)要求，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、監(jiān)測(cè)成果存儲(chǔ)形式不盡相同。讓這些歷史數(shù)據(jù)能夠互相比照，提高數(shù)據(jù)對(duì)工作的參考意義，更好地成為當(dāng)下監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)一直是個(gè)難題。3S技術(shù)、特別是GIS技術(shù)的出現(xiàn)則很好的解決了這一問(wèn)題，GIS技術(shù)可以通過(guò)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、模型化實(shí)現(xiàn)對(duì)已有數(shù)據(jù)的整理和動(dòng)態(tài)管理，對(duì)提高監(jiān)測(cè)工作的科學(xué)化提供基礎(chǔ)性的支撐作用，大大提高了森林資源數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的效率，準(zhǔn)確呈現(xiàn)不同時(shí)期林區(qū)監(jiān)測(cè)狀況。

4.2 森林資源監(jiān)測(cè)

森林資源對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)屬于可變性資源，對(duì)森林資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)掌握森林的面積、地類(lèi)、主要林分等的變化情況，為保護(hù)、培育、經(jīng)營(yíng)和利用森林提供決策依據(jù)。目前3S技術(shù)已廣泛應(yīng)用到森林資源監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，其主要流程就是利用RS技術(shù)獲取遙感影像，在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行判讀區(qū)劃，通過(guò)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，將變化的地方確定下來(lái)，再利用GPS技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性的現(xiàn)地調(diào)查，快速、及時(shí)地掌握森林資源變化情況，在減少外業(yè)工作量的基礎(chǔ)上，為管理部門(mén)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于及時(shí)決策，制定合理的森林保護(hù)、利用對(duì)策，保障森林生態(tài)安全。3S技術(shù)為森林監(jiān)測(cè)提供的科學(xué)技術(shù)手段，可以使監(jiān)測(cè)更加高效精準(zhǔn)。

4.3 防治森林災(zāi)害

森林是火災(zāi)易發(fā)區(qū)，同時(shí)也是森林災(zāi)害預(yù)防工作的重點(diǎn)。利用3S技術(shù)可以短時(shí)間內(nèi)快速掃描林區(qū)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情和火災(zāi)情況，并在GIS上確定災(zāi)情的地形地勢(shì)、森林狀況、交通和撲火隊(duì)伍分布，便于領(lǐng)導(dǎo)層指揮決策，高效調(diào)動(dòng)撲火力量，通過(guò)配合GPS，及時(shí)掌握火情現(xiàn)場(chǎng)狀況，為森林火災(zāi)的打早、打小、打了，保護(hù)森林資源和生態(tài)安全提供了現(xiàn)代化的技術(shù)手段。同時(shí)將其應(yīng)用到防治森林災(zāi)害中可以有效提高監(jiān)控質(zhì)量，防治災(zāi)害的發(fā)生。例如，3S技術(shù)還可以利用輻射來(lái)監(jiān)測(cè)林區(qū)內(nèi)的病蟲(chóng)害情況，可以有效防止植被受到侵害的情況出現(xiàn)[4]。

4.4 林業(yè)工作管理

以往林業(yè)工作人員使用的是傳統(tǒng)的林業(yè)管理系統(tǒng)，工作效率不高而且經(jīng)常造成各種失誤，很大程度上影響了林區(qū)森林資源監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量。3S技術(shù)的應(yīng)用可以統(tǒng)一管理已往既有的各類(lèi)數(shù)據(jù)，建立龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用大數(shù)據(jù)，建立森林資源保護(hù)、災(zāi)害控制、經(jīng)營(yíng)培育和生產(chǎn)管理等各類(lèi)模型，利用模型預(yù)測(cè)森林資源變化情況，制定各類(lèi)監(jiān)測(cè)方案和保護(hù)管理預(yù)案，提高森林資源監(jiān)測(cè)的前瞻性，同時(shí)在各級(jí)林業(yè)管理部門(mén)和人員間共享監(jiān)測(cè)成果，有效提高工作人員的效率和監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量，對(duì)我國(guó)林業(yè)管理方面的發(fā)展將有著重要影響。

5 森林資源監(jiān)測(cè)中3S技術(shù)的應(yīng)用展望

5.1 將GPS、GIS、RS三種技術(shù)相結(jié)合

將GPS、GIS、RS三種科學(xué)技術(shù)有效結(jié)合可以幫助工作人員更好更高效的監(jiān)測(cè)森林資源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。其中RS技術(shù)可以為GIS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，GIS對(duì)RS技術(shù)搜集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析整理，并從中篩選出所需信息。而GPS技術(shù)可以為RS技術(shù)提供有效的檢測(cè)手段，最大程度的減小數(shù)據(jù)誤差，然后將數(shù)據(jù)傳遞給GIS系統(tǒng)。因此可以看出三種科學(xué)技術(shù)是相輔相成的，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)三種技術(shù)的結(jié)合才能更好更高效的完成森林資源監(jiān)測(cè)工作。

5.2 3S技術(shù)有助于更全面了解森林資源

使用遙感技術(shù)進(jìn)行森林資源監(jiān)測(cè)已經(jīng)減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)、提高了工作效率，將遙感技術(shù)與全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)相結(jié)合之后，不僅能夠?qū)崟r(shí)掌握森林資源變化，同時(shí)也可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)分析變化原因，以制定相應(yīng)的措施，并且根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以推斷出未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)該地區(qū)森林資源的變化趨勢(shì)。

5.3 加強(qiáng)森林火災(zāi)防控

對(duì)于林區(qū)而言，火災(zāi)帶來(lái)的危害是毀滅性的，因此在森林資源監(jiān)控的工作中防火是非常重要的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。目前3S技術(shù)的有機(jī)結(jié)合可以快速分析起火強(qiáng)度以及該地區(qū)的植被損毀情況，不過(guò)對(duì)于分析起火點(diǎn)的研究上仍然存在不足。因此在未來(lái)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于定點(diǎn)定位方面技術(shù)的研究，可以有效的防控森林火災(zāi)，防止造成更大的損失[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)今的森林資源監(jiān)測(cè)工作中3S技術(shù)正發(fā)揮著巨大的作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的全面、科學(xué)的監(jiān)控，并且可以有效的防治災(zāi)害，同時(shí)在其他領(lǐng)域內(nèi)作用也十分明顯。但是人們對(duì)于3S技術(shù)的利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，很多都只停留在表面，因此在未來(lái)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)3S技術(shù)的應(yīng)用，不能滿(mǎn)足于現(xiàn)狀，并且必須加以重視3S技術(shù)的深入研究，充分利用3S技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的監(jiān)控。