3S技術(shù)的森林防火規(guī)劃制圖過程研究

邱巖

摘要：指出了傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查主要采取人工作業(yè)，工作強(qiáng)度大、成本高，而且精度較低，在此情況下，在森林資源調(diào)查過程中引入“3S”技術(shù)就顯得尤為必要。闡述了“3S”技術(shù)的基本概況，分析了“3S”技術(shù)的優(yōu)越性，探討了“3S”技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃中的具體應(yīng)用方法，以期提供參考。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù);森林資源調(diào)查;規(guī)劃;應(yīng)用

1 “3S”技術(shù)概況

所謂的“3S”技術(shù)指的是GPS、RS、GIS 3種技術(shù)的統(tǒng)稱，也即全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)。伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得3S技術(shù)在信息數(shù)字化實施過程中的重要性日益得以凸顯。

全球定位系統(tǒng)（GPS）最早發(fā)展于20世紀(jì)70年代左右，是一種能夠滿足海、陸、空全方位觀測、導(dǎo)航和定位功能的系統(tǒng)。GPS主要包括3個部分，即地面控制、用戶設(shè)備以及空間星座等，能夠在點、線、面3個維度確定被測對象的位置信息。由于GPS在精度和效益方面都具有比較明顯的優(yōu)勢，因而廣泛應(yīng)用于很多方面，如民用交通、土地利用調(diào)查、軍事以及森林資源調(diào)查等。

遙感技術(shù)（RS）主要是從高空接收一些來自地球表面的電磁波信息，并對所獲取的信息進(jìn)行掃描、攝影以及處理后，在遠(yuǎn)距離上對各種現(xiàn)象進(jìn)行測控與識別。在森林資源調(diào)查過程中，遙感技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，尤其是在植被資源調(diào)查、病蟲害預(yù)測、氣候氣象預(yù)測預(yù)報等方面應(yīng)用較為普遍。

地理信息系統(tǒng)（GIS）雖然在我國興起時間較晚，但卻是一門強(qiáng)調(diào)綜合性的應(yīng)用系統(tǒng)。通過地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)⒏鞣N森林資源視圖信息與森林地理位置相互結(jié)合到一起，融合了計算機(jī)科學(xué)、多媒體以及幾何學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容，實現(xiàn)了各種對象的有機(jī)融合，在此基礎(chǔ)上，通過對這些對象的科學(xué)分析，然后將對象所包含的圖文信息傳遞給用戶使用。

隨著“3S”技術(shù)發(fā)展程度的進(jìn)一步加深，將GPS、RS以及GIS技術(shù)融為一體的技術(shù)在森林資源調(diào)查與管理等方面的應(yīng)用前景十分廣闊。實現(xiàn)“3S”技術(shù)的有機(jī)融合，能夠構(gòu)建功能更為強(qiáng)大的技術(shù)體系，能夠及時收集各種環(huán)境和空間信息，并對其進(jìn)行有效處理。3S技術(shù)作為信息技術(shù)的重要組成部分，在森林資源調(diào)查利用中的發(fā)展過程主要表現(xiàn)為3個階段：第一階段，主要是作出信息采集手段，能夠收集各種森林資源信息，以供森林資源管理調(diào)用;第二階段，森林資源屬性與空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，能夠更為準(zhǔn)確地了解森林資源的數(shù)量與質(zhì)量等信息;第三階段，通過有效探索獲取一些手段，能夠優(yōu)化森林資源管理，促進(jìn)森林資源管理決策能力的提升，進(jìn)而對森林資源進(jìn)行集約化管理。

2 “3S”技術(shù)的優(yōu)越性分析

2.1 降低經(jīng)費(fèi)支出水平

第一，能夠節(jié)省調(diào)查經(jīng)費(fèi)。過去圖形制作都是依靠人工繪制完成，一張林相圖或者林業(yè)規(guī)劃圖的制作周期要長達(dá)7 d甚至更長時間，而采用GIS往往能夠在1 h內(nèi)完成圖形制作。內(nèi)業(yè)整理工作，草圖勾繪、描色、數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計等工作都能依靠計算機(jī)來完成，利用GIS能夠比人工節(jié)省5倍左右的經(jīng)費(fèi)。與此同時，各種報表的統(tǒng)計往往需要很長一段過程，數(shù)據(jù)的整理到統(tǒng)計整個過程往往需要10～15 d，如果采用“3S”技術(shù)，一旦屬性數(shù)據(jù)全部錄入完成，就可以著手開展圖表交互式統(tǒng)計了。第二，在掌握林相圖、基本圖和相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)能夠?qū)崟r繪制出各種林業(yè)專題圖，比如說森林資源分布圖、土地分布圖以及造林規(guī)劃圖等，能夠大大降低圖像制作費(fèi)用。第三，能夠減少林業(yè)規(guī)劃設(shè)計內(nèi)業(yè)與外業(yè)調(diào)查經(jīng)費(fèi)，借助于GIS系統(tǒng)進(jìn)行更新的林相圖能夠制作出立體化的林相圖，能夠為外業(yè)調(diào)查提供方便。

2.2 促進(jìn)工作效率提升

一是能夠明顯加快內(nèi)業(yè)制圖速度，使林業(yè)資源更新周期大大縮短;二是能夠提高各種林業(yè)專題調(diào)查工作效率，比如說森林資源分類區(qū)劃、林業(yè)分類經(jīng)營等;三是能夠縮短經(jīng)營決策方案的制作周期，使林業(yè)經(jīng)營管理更加合理化;四是能夠?qū)傩詳?shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行綜合分析，避免了僅僅分析屬性數(shù)據(jù)的缺陷，增加林業(yè)決策方案的合理性;五是能夠?qū)ι仲Y源的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)實施動態(tài)化管理，在資源發(fā)生變更的最短時間里及時更新資源數(shù)據(jù)，以便更好地掌握資源狀況，便于科學(xué)決策。

3 “3S”技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查與規(guī)劃往往僅限于一定范圍，事先對森林資源進(jìn)行分塊處理，然后逐塊逐塊地開展森林資源清查工作。這種做法不僅工作量龐大，需要的人力資源也比較大，工作效率極低，同時調(diào)查精度也會受到調(diào)查人員主觀認(rèn)知能力的影響。為此，必須引入新進(jìn)的技術(shù)，提高森林資源調(diào)查與規(guī)劃的工作效率，及時獲取更為準(zhǔn)確的森林資源信息。而將“3S”技術(shù)應(yīng)用到森林資源調(diào)查規(guī)劃中，不僅有助于構(gòu)建更為完善的森林資源管理系統(tǒng)，也是對傳統(tǒng)森林資源調(diào)查方式的顛覆，使得森林資源調(diào)查工作更加科學(xué)、高效。下面將就“3S”技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳盡探討。

3.1 圖形數(shù)據(jù)采集

借助于高精度掃描儀，能夠?qū)в惺?、縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)等各級行政區(qū)劃的地形圖進(jìn)行掃描，并形成柵格數(shù)據(jù)文件，然后將柵格數(shù)據(jù)文件利用各種掃描矢量化軟件進(jìn)行有效處理，如Arcgis、Mapgis等，將其轉(zhuǎn)換成為SHP格式矢量基本圖，然后在Arcgis、Mapgis軟件的幫助下，為其配準(zhǔn)北京54坐標(biāo)系與高斯—克呂格6度帶投影，并經(jīng)過法國SPOT5衛(wèi)星5 m分辨率全色數(shù)據(jù)和10日分辨率多光譜數(shù)據(jù)融合成TM衛(wèi)星遙感影像，然后充當(dāng)調(diào)查用參照圖。

3.2 建立解譯標(biāo)志

把為衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)景幅作為基本單元，結(jié)合林相圖以及森林分布圖相關(guān)資料，選擇幾條能夠覆蓋所有林地、樹種，富有代表性、色調(diào)齊全的線路。然后利用GPS以及PDA等相關(guān)定位工具，在不同線路上選擇地類與森林類型各異的樣點，調(diào)查并記錄下優(yōu)勢樹種、地類、郁閉度以及齡組等，對地面形態(tài)特點進(jìn)行簡要描述，并拍攝下地面實況照片，然后根據(jù)已有信息建立遙感影像和實地一一對應(yīng)的解譯判讀樣片，在將其轉(zhuǎn)為DBF格式文件后在Arcview中進(jìn)行加載，最終解譯判讀標(biāo)志得以形成。endprint

3.3 小班判讀區(qū)劃

先對衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何精校正處理，結(jié)合解譯判讀標(biāo)志和已有的檔案資料，參照各種作業(yè)設(shè)計與檢查驗收資料，利用計算機(jī)技術(shù)，然后在人機(jī)交互方式下開展目視解譯判讀操作，進(jìn)而完成小班區(qū)劃工作。

3.4 外業(yè)調(diào)查

在臺式機(jī)接口程序幫助下，對內(nèi)業(yè)區(qū)劃數(shù)據(jù)SHP格式文件進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，形成PDA調(diào)查文件，通過實測法，經(jīng)過實地檢查、修改以及編輯等程序，然后在借助于臺式機(jī)接口程序，生成為Aacview GIS軟件數(shù)據(jù)格式，進(jìn)而實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集、成圖以及地理信息系統(tǒng)的一體化。

3.5 建立空間圖形庫

一旦外業(yè)調(diào)查結(jié)束，數(shù)據(jù)采集完成后，就可以借助Arcview、Arcgis等軟件的制圖功能，嚴(yán)格執(zhí)行《林業(yè)地圖圖式》的規(guī)定，利用Arcview GIS軟件系統(tǒng)圖框，要么按照60×60的圖幅，要么采取A0到A4等成圖模式，完成一系列調(diào)查圖形的繪制工作，如森林分類區(qū)劃圖、林相圖、森林分布圖以及其他各種專題調(diào)查圖。

3.6 數(shù)據(jù)庫與圖形庫的應(yīng)用

（1）制圖。該操作主要利用的是GIS軟件內(nèi)置的繪圖功能，參照電子地圖繪制出各項符合具體比例尺需求的電子圖形。

（2）造林規(guī)劃。根據(jù)制圖環(huán)節(jié)中繪制出的GIS電子圖形，能夠發(fā)現(xiàn)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)宜林地數(shù)據(jù)圖表，然后根據(jù)林業(yè)重點規(guī)劃，采用坡位分析和坡面分析相結(jié)合的方法，按照坡度和坡向所劃分出的地貌類型，確定最佳的造林地點，并選擇合理的造林樹種，在此基礎(chǔ)上就可以進(jìn)行各種工程造林規(guī)劃了。

（3）查詢。在GIS電子地圖上，能夠同時完成數(shù)據(jù)和圖形交互查詢，也就是說，通過點擊電子圖形中的造林地塊，能夠查詢獲得與地塊相關(guān)的各種資料，比如說所需行政區(qū)劃、戶主、林種樹種、造林地面積以及栽植年限等各種信息。同時，也能夠通過輸入相應(yīng)地數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定位查詢，了解到小班圖形位置信息，并能夠及時定位到查詢位置，查詢獲得的結(jié)果是文字、圖表以及圖形等多種要素的組合，視覺效果更為直觀清晰。

（4）管理。只要在電子地圖中定位出具體的某一點，就能統(tǒng)計、查詢并分析出周邊造林地、林地以及荒山荒地變動情況。如某一樣點周圍300 m范圍內(nèi)的造林地面積、林種類型、造林前后的林地類型等相關(guān)資料。

（5）輸出。能夠輸出含有各種地理信息的專題圖形。對于整片造林地的小班地形圖的輸出，必須嚴(yán)格遵循國家統(tǒng)一的林業(yè)專題圖的規(guī)定進(jìn)行，要求輸出的林業(yè)專題圖必須含有圖標(biāo)題、指北針、比例尺、海拔高度以及經(jīng)緯度坐標(biāo)等內(nèi)容，能夠進(jìn)行編輯與調(diào)整。

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