芻議3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查中的實踐運用

李錦偉

（云南省會澤縣林業(yè)和草原局，云南 會澤 654200）

森林資源是一種非常寶貴的資源，在改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、促進社會經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著十分重要的作用，加強森林資源的管理，具有十分重要的意義。但是，要想做好森林資源管理工作，必須要充分了解我國當前森林資源的實際情況，了解森林資源的數(shù)量以及動態(tài)變化，并在此基礎(chǔ)上采取針對性的管理措施。但是，我國的森林資源的分布非常廣泛，再加上森林資源處于不斷的動態(tài)變化當中，且具有再生特點，要想高質(zhì)量地開展森林資源的調(diào)查工作具有一定的難度。而3S集成技術(shù)的發(fā)展與推廣，就可以明顯提高森林資源調(diào)查的工作水平。

1.3S集成技術(shù)的相關(guān)概述

“3S”是遙感（RS-Remote Sensing）、地理信息系統(tǒng)（GIS-Geogragpie Information System）和全球定位系統(tǒng)（GPS-Global Positioning System）等的簡稱，即將RS、GIS、GPS三種獨立技術(shù)領(lǐng)域中的有關(guān)部分與其他高技術(shù)領(lǐng)域（如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等）有機地構(gòu)成一個整體而形成后項綜合技術(shù)。它在資源和環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等方面，諸如林業(yè)調(diào)查、森林資源管理等有著廣闊的應(yīng)用前景。

3S集成技術(shù)在過去的20年中，已在大面積資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測等方面發(fā)揮了重要作用。GIS在其理論和應(yīng)用技術(shù)上也有了很大發(fā)展，但單靠傳統(tǒng)GIS的使用卻不能滿足目前社會對信息的快速、準確更新的要求。與GIS獨立、平行發(fā)展的GPS和RS則為GIS適應(yīng)社會發(fā)展的需求提供了可能性。在“3S”技術(shù)一體化的應(yīng)用中，地理信息系統(tǒng)不僅可以科學地管理空間數(shù)據(jù)（包括同時相的多種遙感信息，尤其是非遙感手段獲得的環(huán)境背景信息），為遙感提供動態(tài)分析、綜合分析的基礎(chǔ)，而且可以根據(jù)不同應(yīng)用目的，選擇不同層次的信息，避免單一光譜信息分類的不足，通過有效的信息復(fù)合處理，把所有的信息提取出來進行應(yīng)用分析。比如，地面精準測樹自動化測樹是森林資源經(jīng)營管理的重要基礎(chǔ)信息采集工作之一,以目測法、角規(guī)法、手工法為主的森林抽樣調(diào)查體系在過去、現(xiàn)在和將來的森林資源調(diào)查中都有重要的地位和作用,作為一定的精度條件下的粗放檢測,這些方法都是行之有效的。但在森林資源日益減少的今天,實現(xiàn)精準無損傷測量顯得尤其重要。

1.1 遙感技術(shù)（RS）

所謂遙感技術(shù)，其實就是在空中，利用專業(yè)設(shè)備對地面表層的電磁波信息數(shù)據(jù)進行有效接收、掃描、攝影、處理、分析的一種技術(shù)，可以通過遠程的方式對地球表面上的各種現(xiàn)象和實物進行有效的勘測與識別。目前，遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用也非常廣泛，尤其在各地植被調(diào)查統(tǒng)計、氣候氣象觀測、植物病蟲害預(yù)測以及森林環(huán)境質(zhì)量標準監(jiān)測等方面，遙感技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)手段之一。

1.2 地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)是一種有著較強綜合性的應(yīng)用系統(tǒng)，在我國的應(yīng)用時間相對有限。地理信息系統(tǒng)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在可以將多種不同的森林資源圖片信息和坐標位置進行系統(tǒng)的整合，然后再從計算機科學、數(shù)學、幾何學以及多媒體技術(shù)等角度，對多種信息的結(jié)合進行系統(tǒng)的分析，并最終以圖文資料的形式呈現(xiàn)在用戶面前。這樣一來，不僅可以節(jié)約工作人員的工作時間，降低工作人員的腦力付出，還可以獲得最有效、最便捷的信息。

1.3 全球定位系統(tǒng)（GPS）

所謂全球定位系統(tǒng)，其實在人們的日常生活已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，可以對海洋、陸地、高空等進行有效的觀測、導(dǎo)航與定位，具有較高的精確度。全球定位系統(tǒng)主要包含空間星座、地表地面控制以及用戶設(shè)備使用等三方面的應(yīng)用，可以有效確定被測物體的點線面位置信息，并對物體的方向特征有一個準確的把握。

2.3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 加強經(jīng)費支出控制

在森林資源調(diào)查工作中，3S集成技術(shù)的應(yīng)用在加強經(jīng)費支出控制方面，有著突出的優(yōu)勢。

首先，3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以最大限度地降低森林資源的調(diào)查經(jīng)費支出。在傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查工作中，在圖形繪制方面，需要安排專業(yè)的人員進行手工繪制，且需要花費較長的時間。而地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，就可以在一天之內(nèi)完成所有森林圖形的繪制。且無論是內(nèi)部整理，還是圖形的初步繪畫，都可以由計算機自動完成，所獲數(shù)據(jù)更加精準。

其次，在報表分析統(tǒng)計工作當中，如果使用傳統(tǒng)的方法，至少也要花費10—15天的時間。而3S集成技術(shù)的應(yīng)用，就可以直接將數(shù)據(jù)輸入到計算機內(nèi)部，并借助計算機的輔助功能進行相應(yīng)圖表的統(tǒng)計。

最后，可以對林相圖和相關(guān)數(shù)據(jù)有一個準確的了解，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，還可以不受時間地點的限制進行多種森林資源專項圖形的繪制，并降低相應(yīng)的圖形繪制經(jīng)費支出。另外，針對林業(yè)規(guī)劃圖的繪制，如果使用傳統(tǒng)的方法，需要將內(nèi)業(yè)調(diào)查與外業(yè)調(diào)查結(jié)合起來，所以需要使用的經(jīng)費較高。而地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以對立體化的林相圖進行實時地更新和呈現(xiàn)，為外業(yè)調(diào)查工作的開展提供便利，還可以提高圖像繪制的精準度，降低錯誤圖形的出現(xiàn)概率，借此降低圖形繪制的經(jīng)費支出。

2.2 提高森林資源調(diào)查的工作效率

在森林資源調(diào)查工作中，3S集成技術(shù)的應(yīng)用還可以明顯提高森林資源調(diào)查的工作效率。主要體現(xiàn)在以下五方面。

2.2.1 3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以加快內(nèi)業(yè)繪制圖像的工作效率，進而縮短森林資源的更新周期。

2.2.2 3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以強化森林資源調(diào)查管理工作質(zhì)量，提高森林資源類型劃分效率，優(yōu)化森林資源經(jīng)營。

2.2.3 3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以對森林資源經(jīng)營方案策劃周期進行調(diào)整，提高森林資源管理經(jīng)營的規(guī)范性。

2.2.4 3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以將森林資源的空間信息和屬性數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，并對其進行系統(tǒng)地分析，為森林資源的合理規(guī)劃提供保證，避免出現(xiàn)分析不全面等問題。

2.2.5 3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以對森林資源的空間信息和屬性數(shù)據(jù)的動態(tài)變化進行準確地管理。一旦這些信息數(shù)據(jù)發(fā)生任何變化，3S集成技術(shù)就可以在第一時間了解到，并作出相應(yīng)的規(guī)劃。

3.3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用

S集成技術(shù)在數(shù)字化森林資源調(diào)查中應(yīng)用研究的主要成果包括以下幾個方面：

①把電腦有限的資源配置256M的CF或SD存儲卡，即可以儲存、快速顯示3G的遙感圖像及掃描地形圖。

②如果要采用掃描地形圖做資源調(diào)查時，無須把多幅地形圖拼接，移動GIS軟件系統(tǒng)能根據(jù)存儲在CF或SD卡上已配準的掃描地形圖和GPS實時定位坐標，自動調(diào)用用戶當前位置的地形圖。

③在遙感圖像或掃描地形圖上進行動態(tài)導(dǎo)航定位，勾繪、編輯林班、小班邊界。

④在遙感圖像或掃描地形圖上加載各種矢量專題圖層，各種矢量專題圖層的編輯修改。

⑤高精度面積測量、地塊屬性自定義和室內(nèi)自動成圖。

⑥內(nèi)嵌資源調(diào)查數(shù)據(jù)庫，方便野外調(diào)查屬性填寫、各種邏輯關(guān)系自動檢查、蓄積量自動計算。內(nèi)嵌自動生成各種圖形和報表，完全實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集無紙化和內(nèi)外業(yè)一體化，可極大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約大量人力、物力及財力。

3.1 3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查和監(jiān)測中的應(yīng)用

所有的綠色植被都有著一定的光譜特征，且不同植被的光譜特征差異非常大。3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查與監(jiān)測中的應(yīng)用，就可以利用衛(wèi)星進行各種植被光譜特征的收集，并將其全部存入數(shù)據(jù)庫資料當中。3S只需要對地面中的植被光譜特征和分辨率進行分析，再輔助以地面觀測，就可以完成遙感信息的整合。另外，全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用，還可以對森林資源進行定位和監(jiān)測，并形成一套系統(tǒng)的森林資源動態(tài)監(jiān)測體系。

3.2 3S集成技術(shù)在森林火災(zāi)事故監(jiān)測中的應(yīng)用

在森林火災(zāi)事故監(jiān)測當中，3S集成技術(shù)的應(yīng)用可以在最短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)火情，并對火災(zāi)事故的實際情況有一個準確的把握。一般情況下，森林火災(zāi)事故的發(fā)生具有一定的突發(fā)性。且一旦發(fā)生火災(zāi)事故，火勢將會迅速蔓延開來。而3S集成技術(shù)的應(yīng)用，就可以借助衛(wèi)星技術(shù)掌握火災(zāi)事故的發(fā)生地點和火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況，進而為消防人員實施滅火救援和災(zāi)后恢復(fù)提供便利。

3.3 3S集成技術(shù)在森林病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用

病蟲害問題的出現(xiàn)會對森林植物的健康生長產(chǎn)生嚴重的破壞，甚至使森林植物出現(xiàn)大面積死亡。而3S集成技術(shù)的應(yīng)用，就可以通過獲取不同季節(jié)、不同生長環(huán)境下森林植被的光譜特征來實現(xiàn)森林病蟲害問題的監(jiān)測，然后再借助衛(wèi)星遙感圖像進行分析，了解森林植被是否存在病蟲害問題，并采取針對性的處理解決措施。另外，3S集成技術(shù)的應(yīng)用，還可以按照季節(jié)的變化、地域的變化對森林病蟲害問題進行階段性的實時監(jiān)測，然后在全球定位系統(tǒng)和圖形處理技術(shù)的應(yīng)用下，將森林植被的實際情況反饋出來，幫助相關(guān)工作人員進一步掌握病蟲害的實際情況。

3.4 3S集成技術(shù)在野生動物資源調(diào)查中的應(yīng)用

在野生動物資源的調(diào)查工作中，全球定位系統(tǒng)的導(dǎo)航功能與定位功能，就可以對森林內(nèi)野生動物的活動范圍進行準確的判斷。3S集成技術(shù)只需要由工作人員進行數(shù)量統(tǒng)計，就可以高質(zhì)量高效率的完成野生動物調(diào)查工作。3S集成技術(shù)的應(yīng)用，可以實時監(jiān)測森林內(nèi)動物的活動區(qū)域，并借助圖像技術(shù)和植被的光譜特征完成相應(yīng)的統(tǒng)計工作。結(jié)合地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以對野生動物的數(shù)量、變化以及范圍進行對比，借此優(yōu)化野生動物相關(guān)數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的精準度。

3.5 3S集成技術(shù)在風景規(guī)劃中的應(yīng)用

在風景規(guī)劃工作當中，地理信息系統(tǒng)中的各種輔助技術(shù)可以圍繞森林景區(qū)的實際情況構(gòu)建出模擬化的風景規(guī)劃效果圖，從技術(shù)層面支持森林景區(qū)的設(shè)計和規(guī)劃工作。另外，森林風景區(qū)的管理工作，還涉及了樹木保護。而3S集成技術(shù)的應(yīng)用，就可以在保護珍貴植被資源方面發(fā)揮應(yīng)有的作用，即可以對森林植被的實際情況進行全方位的監(jiān)測，進而根據(jù)實際情況采取防范措施，降低各種意外情況的發(fā)生概率。另外，3S集成技術(shù)的應(yīng)用，還可以結(jié)合森林景區(qū)的位置信息、空間信息以及數(shù)據(jù)信息等構(gòu)建一個完整的森林風景規(guī)劃方案，并利用計算機軟件中的轉(zhuǎn)換程序，將這一方案呈現(xiàn)在工作人員面前，為森林景區(qū)的規(guī)劃工作提供支持。

3.6 森林經(jīng)營管理

森林經(jīng)營管理包括森林采伐規(guī)劃、采運、人工造林等方面。采伐林地經(jīng)常地形陡峭、叢林郁閉，尤其是南方林下植被茂密，進行伐區(qū)調(diào)查設(shè)計時常規(guī)方法難以進行，利用RS影像，GPS進行伐區(qū)定界，結(jié)合GIS可對伐區(qū)進行合理的全面規(guī)劃，確定合理的采伐順序、采伐面積及最優(yōu)集材方式等。應(yīng)用3S集成技術(shù)可對采伐跡地的植被、土壤、水土流失程度等進行評價，進而制定采伐后的造林計劃，在立地評價和確定樹種特征的基礎(chǔ)上做到適地適樹。3S集成技術(shù)的合理應(yīng)用，可減少作業(yè)對環(huán)境的負面影響，提高作業(yè)效率，有利于林業(yè)的可持續(xù)經(jīng)營。

結(jié)語

綜上所述，3S集成技術(shù)在森林資源調(diào)查工作中，有著極為廣泛的應(yīng)用。但是，3S集成技術(shù)的應(yīng)用還有很多不成熟的地方。對此，我們需要對3S集成技術(shù)進行持續(xù)性的研究和分析，加強3S集成技術(shù)應(yīng)用潛力的挖掘，進而為森林資源調(diào)查工作質(zhì)量的提升提供保證。