GPS技術(shù)在洮河國家級自然保護區(qū)森林管護中的應(yīng)用探析

王 娜

（甘肅洮河國家級自然保護區(qū)管護中心，甘肅洮河 747600）

森林資源是促進人類社會高質(zhì)量發(fā)展的重要綠色資源。近年來，在我國經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，部分地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)森林資源亂砍濫伐、管理不善等問題，為進一步保障森林資源安全，多樣性的森林管護技術(shù)成為森林保護的必然選擇。在森林資源管護開發(fā)過程中，大部分地區(qū)采用GPS技術(shù)，并將GPS技術(shù)與智能化GPRS技術(shù)（通用分組無線業(yè)務(wù)）、GIS技術(shù)（地理信息技術(shù)）等融合，將云計算和大數(shù)據(jù)處理相融合，有效實現(xiàn)了GPS智能化森林防護風(fēng)險監(jiān)測系統(tǒng)的運行。

1 GPS技術(shù)在森林管護中的應(yīng)用開發(fā)

GPS技術(shù)在森林管護中的應(yīng)用開發(fā)主要指的是GPS技術(shù)如何實現(xiàn)高效能的森林管護應(yīng)用。當前，GPS技術(shù)已擺脫了單純依靠無線射頻識別技術(shù)（RFID）來進行森林管護的模式，正朝綜合化、智能化、聯(lián)網(wǎng)一體式巡檢和風(fēng)險防控化方面建設(shè)[1]。目前，GPS已與GPRS、GIS技術(shù)進行統(tǒng)一融合，實現(xiàn)了三方互聯(lián)互通，并將所采集到的數(shù)據(jù)同步至云端，實現(xiàn)了信息系統(tǒng)處理的高效化，通過云計算豐富了GPS技術(shù)的應(yīng)用空間[2]。

在森林防護綜合巡檢系統(tǒng)開發(fā)過程中，GPS技術(shù)與GPRS技術(shù)結(jié)合，可有效實現(xiàn)森林防護信息通信、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)積累、數(shù)據(jù)分析[3]。此外，GPS技術(shù)與GIS技術(shù)相組合構(gòu)建了森林防護地理空間信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)自動分析機制[4]。這些模塊經(jīng)過綜合化數(shù)據(jù)運算，可實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)識別，且能在森林管護系統(tǒng)平臺中實現(xiàn)圖像上傳、信息踩點收集和地理建模，從而大幅提升森林管護效率，構(gòu)建高效的森林防火實時監(jiān)控、自動化應(yīng)急預(yù)警、智能化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析過程[5]。同時，在森林病蟲害防護、防止偷盜砍伐、記錄森林管護人員實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等方面，構(gòu)筑系統(tǒng)完整的開發(fā)框架，使森林管護得到高質(zhì)量保障[6]。

2 GPS技術(shù)在洮河國家級自然保護區(qū)森林管護中的應(yīng)用

洮河國家級自然保護區(qū)位于甘肅省南部，地跨甘南藏族自治州的卓尼縣、臨潭縣、迭部縣和合作市，地處洮河南岸的迭山北坡，土地總面積28.78萬hm2。近年來，為進一步提高森林防護管理水平、防范盜砍盜伐森林資源、防止病蟲害蔓延、確保森林防災(zāi)減災(zāi)得到有效貫徹落實，洮河國家級自然保護區(qū)結(jié)合發(fā)展實際，逐漸在森林日常防護管理中應(yīng)用GPS技術(shù)。

2.1 森林巡檢保護應(yīng)用

洮河國家級自然保護區(qū)通過實施GPS輔助下的森林巡檢保護制度，有效提高了森林防護效率，不斷推動GPS技術(shù)主導(dǎo)下的防火、防災(zāi)、防病、防害風(fēng)險預(yù)警和信息采集，為自然保護區(qū)的森林管護提供了新的發(fā)展保障。在森林巡檢保護過程中，洮河國家級自然保護區(qū)通過GPS一體化巡檢平臺的建設(shè)，確保了森林巡檢的高效率推進[7]。

2015年，洮河國家級自然保護區(qū)引入新一代融合型GPS森林巡檢保護系統(tǒng)，整合原有的人工巡檢、RFID巡檢和GPS點位巡檢，同時引入GPRS系統(tǒng)，建成了洮河國家級自然保護區(qū)GPS融合化巡檢預(yù)警管理系統(tǒng)平臺。通過該平臺，洮河國家級自然保護區(qū)充分應(yīng)用線上線下綜合化森林保護巡查監(jiān)督的方法，有效提高了轄區(qū)森林防護效率。在線下，洮河國家級自然保護區(qū)對核心區(qū)、緩沖區(qū)、試驗區(qū)等不同區(qū)域采取不同的森林防護管理巡檢機制，派出23名線下森林巡檢數(shù)據(jù)采集人員進行森林防護數(shù)據(jù)采集，防護人員使用手持式GPS巡檢信息采集器，對洮河國家級自然保護區(qū)進行線下森林數(shù)據(jù)的收集整理。在線上，洮河國家級自然保護區(qū)通過影像導(dǎo)入、地圖覆蓋、電子標注，對不同的森林保護區(qū)點位進行系統(tǒng)標注、圖片拍攝、信息上傳和隱患描述，通過數(shù)據(jù)采集和信息上傳，借助GPS融合化巡檢預(yù)警管理系統(tǒng)平臺，洮河國家級自然保護區(qū)可及時收到全域的巡檢點標注信息，從而形成實時的電子地圖監(jiān)測軌跡，有效實現(xiàn)信息化森林保護管理[8]。

2.2 森林火災(zāi)防護應(yīng)用

洮河國家級自然保護區(qū)將GPS技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于森林防火防災(zāi)保護。1）2017年，洮河國家級自然保護區(qū)引入GPS集成技術(shù)，通過智能化巡檢，將GIS地理信息點位采集技術(shù)與GPS技術(shù)充分融合，依托線上巡檢、風(fēng)險防控平臺的信息采集上傳協(xié)同管理系統(tǒng)，有效實現(xiàn)了森林防火管理[9]。同時，洮河國家級自然保護區(qū)每天安排人員手持GPS定位器進行巡檢，確保發(fā)現(xiàn)著火點并利用GPS定位器進行定位標注，并將信息上傳到智能化GPS巡檢平臺上，以確保森林火災(zāi)及時發(fā)現(xiàn)并處理。2）洮河國家級自然保護區(qū)還結(jié)合GIS地理信息開發(fā)模塊，對森林火災(zāi)隱患點進行地理空間標注，并結(jié)合衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的具體地理信息和電子地圖，進行著火點或火災(zāi)隱患點的分析評估。通過線上線下的綜合判斷和全面的GPS風(fēng)險巡檢預(yù)警，標注火災(zāi)隱患點位，進行連點成片式的重點防火區(qū)域監(jiān)測。并根據(jù)標注火災(zāi)隱患點位及區(qū)域，提前部署森林防火隔離帶，安排防火人員對重點連片防火隱患區(qū)進行防火資源儲備，確保森林火災(zāi)發(fā)生時第一時間撲滅。

例如，2018年7月15日，線下森林防護員手持GPS定位信息的報告顯示，在洮河國家級自然保護區(qū)卓尼縣白隆崗等3個森林火災(zāi)隱患點，發(fā)現(xiàn)小面積森林火災(zāi)，森林防護員立即通過GPS手持巡檢機，進行地理點位標注和信息上報，并通過智能化巡檢平臺進行圖片拍攝與上傳。洮河國家級自然保護區(qū)利用第四代智能化網(wǎng)聯(lián)GPS森林防護預(yù)警平臺，及時接收這些被GPS標注的火災(zāi)發(fā)生點，并結(jié)合GIS地理信息分析系統(tǒng)，及時進行精準定位，調(diào)集森林防火員對該區(qū)域的3個著火點進行隔離管控和早期撲滅，有效防止了該地區(qū)森林火災(zāi)的擴大。

2.3 森林病蟲害防治

洮河國家級自然保護區(qū)利用GPS技術(shù)實現(xiàn)森林病蟲害的防治。洮河國家級自然保護區(qū)森林資源以松樹等針葉林為主，大量的松林易發(fā)赤枯病、葉銹病、松梢螟等病蟲害，但由于發(fā)病區(qū)域分布不均，難以重點防治，導(dǎo)致病蟲害防治效果不佳[10-11]。洮河國家級自然保護區(qū)引入GPS技術(shù)后，護林工作人員手持GPS數(shù)據(jù)采集設(shè)備，對整個保護區(qū)進行了森林病蟲害巡檢，并劃分了13個不同的病蟲害片區(qū)[12]。同時，對不同片區(qū)，根據(jù)林木種類的不同、病蟲害集中度的不同和病蟲害種類的不同，進行了嚴格的點位標注。通過GPS設(shè)備，護林人員將標注的病蟲害發(fā)生點位上傳至智能化GPS巡檢風(fēng)險預(yù)警平臺[13]。通過點位標注、信息上傳拍照和GIS地理跟蹤，洮河國家級自然保護區(qū)對保護區(qū)內(nèi)的病蟲害分布區(qū)域、集中狀態(tài)及病蟲害種類等進行了采樣和數(shù)據(jù)建模，通過智能化聯(lián)網(wǎng)巡檢風(fēng)險預(yù)警平臺，構(gòu)筑了一張完整的洮河國家級自然保護區(qū)森林病蟲害防治網(wǎng)絡(luò)。

當前，洮河國家級自然保護區(qū)每年都會根據(jù)數(shù)據(jù)采集和信息建模結(jié)果，提前對森林病蟲害的發(fā)生范圍、發(fā)生種類、發(fā)生片區(qū)進行預(yù)測和病蟲害防治。數(shù)據(jù)監(jiān)測顯示，截至2021年末，洮河國家級自然保護區(qū)森林病蟲害發(fā)生率由2015年的35.0%降至2021年的21.7%，有效實現(xiàn)了大面積、集中連片式森林病蟲害防治。

2.4 森林發(fā)展效率監(jiān)督

洮河國家級自然保護區(qū)積極利用GPS技術(shù)提高管護效率，不斷擴大森林營林面積。2017年，洮河國家級自然保護區(qū)通過人工便攜式GPS巡檢設(shè)備，對自然保護區(qū)內(nèi)的森林資源進行了精細化的資源甄別和數(shù)據(jù)標注。對不同區(qū)域的森林樹種、植物種質(zhì)等進行經(jīng)緯度標注和集中連片式的信息采集，并于2020年建立了囊括所有森林樹種資源分布的洮河國家級自然保護區(qū)森林分布結(jié)構(gòu)圖。通過對森林分布結(jié)構(gòu)圖進行數(shù)據(jù)開發(fā)和分析，洮河國家級自然保護區(qū)還針對性地對自然災(zāi)害頻發(fā)區(qū)域、森林面積減少區(qū)域進行了點位巡查，精準定位森林缺失地區(qū)，并實施人工林營造。2017—2021年，洮河國家級自然保護區(qū)共營林造林213.33 hm2，有效提高了洮河國家級自然保護區(qū)森林發(fā)展效率，實現(xiàn)了森林面積增長。同時，洮河國家級自然保護區(qū)通過GPS技術(shù)，對新栽種的幼苗樹木進行實時信息上傳、圖片上傳，以觀察這些人工林生長狀態(tài)，實時進行防護預(yù)警。

3 應(yīng)用優(yōu)化措施

從洮河國家級自然保護區(qū)利用GPS技術(shù)實施森林管護的舉措可知，GPS技術(shù)在森林管護中應(yīng)用的范圍越來越廣泛，應(yīng)用技術(shù)越來越綜合，應(yīng)用領(lǐng)域越來越全面。因此，在后續(xù)森林資源保護中，需科學(xué)、全面、系統(tǒng)地應(yīng)用GPS技術(shù)。

1）堅持在森林管護中使用綜合化的GPS管護技術(shù)。單一的GPS定位技術(shù)已無法滿足森林的綜合化管理和綜合化風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警需求。只有將GPS技術(shù)與森林保護中的GIS技術(shù)、GPRS技術(shù)等進行有效融合，才能實現(xiàn)GPS技術(shù)功能的全面拓展，才能實現(xiàn)森林保護信息標注、點位采集、視頻音頻內(nèi)容傳輸及地理空間圖像的建模，從而建立一體化、綜合性GPS巡檢風(fēng)險預(yù)警平臺，進而實現(xiàn)森林巡檢、防火防災(zāi)巡視、病蟲害預(yù)防等森林保護功能。GPS巡檢風(fēng)險預(yù)警平臺是后續(xù)森林保護與發(fā)展中需著力探討和推廣的GPS發(fā)展應(yīng)用技術(shù)。

2）在森林管護和開發(fā)中，GPS技術(shù)雖提供了相應(yīng)的信息采集管理過程，但線下森林防護管理人員仍需進行信息標注和信息采集。為實現(xiàn)GPS智能化、聯(lián)網(wǎng)式、一體化的風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警，需加大線下GPS技術(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入力度，通過更多GPS基礎(chǔ)點位數(shù)據(jù)的人工采集、人工導(dǎo)入，增加GPS信息數(shù)據(jù)采集密度，從而完善森林巡檢防護監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)，提高線上GPS巡檢風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的管理效率。

4 結(jié)語

GPS技術(shù)在森林管護中的全面應(yīng)用，有效提高了洮河國家級自然保護區(qū)森林資源保護管理水平，有效推動了森林資源在巡檢保護、防災(zāi)保護、病蟲害防治方面的功能開發(fā)與完善，有效推動了森林長期高效發(fā)展。當前，隨著我國北斗定位系統(tǒng)的開發(fā)成熟，未來可逐漸嵌入北斗定位技術(shù)，使國產(chǎn)化北斗技術(shù)取代GPS技術(shù)，并在我國森林管護中發(fā)揮主體作用，這將是實現(xiàn)獨立自主森林信息數(shù)據(jù)采集和管理的重要戰(zhàn)略發(fā)展方向。