3S技術(shù)在洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

毛福來(lái)

摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字信息技術(shù)在林業(yè)工作中得到了廣泛應(yīng)用，在提高林業(yè)工作效率和質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。林業(yè)調(diào)查規(guī)劃是學(xué)術(shù)研究和實(shí)踐工作的基礎(chǔ)，為林業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)探索提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。為提高林業(yè)工作的精確性和可持續(xù)性，促進(jìn)我國(guó)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃事業(yè)的發(fā)展，通過(guò)分析甘肅省洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)需求，基于林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)際，分別從森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警、生物多樣性管理研究、林地資源規(guī)劃與管理等方向闡述了3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 林業(yè)調(diào)查；數(shù)據(jù)分析；林業(yè)規(guī)劃；甘肅省洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心

中圖分類號(hào)：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.033

隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在地理信息領(lǐng)域，3S技術(shù)作為一種綜合性的技術(shù)體系，正在極大地改變地理信息的獲取、管理和分析方式[1]。遙感（Remote Sensing，RS）技術(shù)通過(guò)衛(wèi)星、飛機(jī)等手段獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，可以迅速而準(zhǔn)確地獲取地球表面各種要素的信息。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）通過(guò)對(duì)遙感數(shù)據(jù)和其他地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大規(guī)模地理數(shù)據(jù)的綜合利用。而全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）則為定位地理信息提供了支持，使人們可以獲取更加準(zhǔn)確和可靠的地理空間信息。本文通過(guò)分析甘肅省洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心（以下簡(jiǎn)稱洮河管護(hù)中心）林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)需求，探討了3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，以期為林業(yè)工作提供高效準(zhǔn)確的技術(shù)應(yīng)用方法，進(jìn)一步推動(dòng)3S技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，提高林業(yè)工作的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)森林資源可持續(xù)管理與保護(hù)的發(fā)展目標(biāo)。

1 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 森林資源現(xiàn)狀調(diào)查

在洮河管護(hù)中心，開展林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查森林資源現(xiàn)狀是一項(xiàng)關(guān)鍵工作。洮河管護(hù)中心森林資源現(xiàn)狀調(diào)查涵蓋了地處長(zhǎng)江二級(jí)支流白龍江和黃河一級(jí)支流洮河上中游的林地基本情況調(diào)查、森林植被調(diào)查、林木資源量與質(zhì)量調(diào)查、土壤質(zhì)量與水文狀況調(diào)查等多個(gè)方面[2]。其中，區(qū)域內(nèi)林地基本情況調(diào)查包括對(duì)臨潭縣、迭部縣、碌曲縣林地的面積、分布、坡度、高程等地理位置和地形特征的調(diào)查，便于林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)人員了解林地的空間分布和潛在利用情況。森林植被調(diào)查包括對(duì)洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江森林植被的類型、組成、物種組成、年齡結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)的分析和記錄，以描繪區(qū)域內(nèi)森林植被的現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)。林木資源量與質(zhì)量調(diào)查是通過(guò)樣方法或計(jì)數(shù)法對(duì)臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣的林木數(shù)量、胸徑、高度等進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，以確定林木資源量和質(zhì)量，從而了解不同樹種及其生長(zhǎng)情況。土壤質(zhì)量與水文狀況調(diào)查包含了洮河、舟曲縣、白水江土壤類型、土壤養(yǎng)分含量、土壤濕度等指標(biāo)的采集和測(cè)定，以評(píng)估土壤質(zhì)量和水文條件對(duì)森林生長(zhǎng)和健康的影響。

1.2 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估同樣也是洮河管護(hù)中心林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的內(nèi)容包括評(píng)估臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火災(zāi)歷史頻率、分析火險(xiǎn)因子、劃定火險(xiǎn)區(qū)域、分析火險(xiǎn)指標(biāo)等。其中，評(píng)估火災(zāi)歷史頻率需要調(diào)查研究人員了解過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)林區(qū)發(fā)生的火災(zāi)情況，如火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間、頻率等[3]。通過(guò)分析歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)，初步判斷林區(qū)的火災(zāi)易發(fā)性和高發(fā)期。分析火險(xiǎn)因子需要工作人員分析導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生和蔓延的主要因素，如氣象條件（溫度、濕度、風(fēng)向等）、植被狀況（密度、物種組成等）、地形地貌（坡度、高程等）以及人類活動(dòng)等。通過(guò)對(duì)不同因素進(jìn)行評(píng)估，確定引起火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的原因。劃定火險(xiǎn)區(qū)域需要工作人員根據(jù)臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火險(xiǎn)指標(biāo)和地理空間信息，在地圖上劃定不同級(jí)別的火險(xiǎn)區(qū)域。通過(guò)劃定具體區(qū)域，幫助實(shí)地工作人員有針對(duì)性地制訂火災(zāi)防控和管理策略，提高資源調(diào)配的效率。洮河管護(hù)中心評(píng)估火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)通常采用綜合指數(shù)法、模型計(jì)算法或經(jīng)驗(yàn)評(píng)估等方法，以確定火險(xiǎn)發(fā)生的具體指標(biāo)。

1.3 生物多樣性調(diào)查

洮河管護(hù)中心在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，進(jìn)行生物多樣性調(diào)查的目的在于全面了解洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中不同物種的分布、數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)等方面的情況。生物多樣性調(diào)查的內(nèi)容包括物種清單編制、物種分類與鑒定、優(yōu)勢(shì)種與稀有種分析、種群密度與群落結(jié)構(gòu)調(diào)查等[4]。其中，編制物種清單需要工作人員參與野外觀察，并記錄生物物種狀態(tài)情況，做到對(duì)森林中的植物、動(dòng)物和微生物等各類群體的系統(tǒng)調(diào)查。此外，此項(xiàng)工作要求林業(yè)工作者對(duì)洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等不同地理區(qū)域進(jìn)行抽樣調(diào)查，以記錄不同季節(jié)和環(huán)境中的物種信息。物種分類與鑒定需要林業(yè)工作者將采集到的植物標(biāo)本、動(dòng)物標(biāo)本等進(jìn)行分類與鑒定，確保對(duì)各個(gè)物種的命名和分類正確無(wú)誤，為后續(xù)研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。優(yōu)勢(shì)種與稀有種分析需要林業(yè)工作者對(duì)物種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并確定優(yōu)勢(shì)種和稀有種，以便實(shí)地工作人員了解該區(qū)域內(nèi)物種組成的特點(diǎn)，并為保護(hù)稀有瀕危物種提供依據(jù)。在調(diào)查種群密度與群落結(jié)構(gòu)時(shí)，洮河管護(hù)中心工作人員一般采用直接觀察法、路徑調(diào)查法、點(diǎn)格法等采樣方法，對(duì)不同群落類型中各個(gè)優(yōu)勢(shì)植被層次、動(dòng)物群落數(shù)量及其空間分布進(jìn)行調(diào)查，以便后續(xù)研究不同群落類型的結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能。

1.4 林區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)

洮河管護(hù)中心在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，最重要的工作內(nèi)容是對(duì)臨潭縣、迭部縣、碌曲縣等地林區(qū)整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。該項(xiàng)工作涉及林地利用規(guī)劃、優(yōu)勢(shì)樹種選擇、長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)計(jì)劃、生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)計(jì)劃等。設(shè)計(jì)整體林地利用規(guī)劃情況，需要工作人員確定不同林地類型的合理利用方式和面積分布，包括經(jīng)營(yíng)型森林、保護(hù)型森林、生態(tài)修復(fù)區(qū)等，并考慮森林功能需求和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，從而幫助實(shí)地工作者進(jìn)行合理的土地配置[5]。優(yōu)勢(shì)樹種選擇需要實(shí)地工作者在林業(yè)工作中根據(jù)調(diào)查結(jié)果和資源特點(diǎn)，確定適宜的優(yōu)勢(shì)樹種，包括木材經(jīng)濟(jì)樹種、環(huán)境植被等。工作人員還需要考慮樹種的適應(yīng)性、生長(zhǎng)速度、木材品質(zhì)等因素，并對(duì)其進(jìn)行種植選擇。長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)計(jì)劃即需要林業(yè)工作者制訂長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)計(jì)劃，如不同階段的造林、培育和間伐等措施。通過(guò)應(yīng)用科學(xué)合理的經(jīng)營(yíng)策略，才能夠?qū)崿F(xiàn)木材資源的可持續(xù)利用。針對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)需求，洮河管護(hù)中心工作人員還需制訂相應(yīng)的計(jì)劃，如災(zāi)后恢復(fù)、野生動(dòng)植物保護(hù)、水源涵養(yǎng)等。洮河管護(hù)中心開展林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)修復(fù)及保護(hù)，長(zhǎng)期維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和功能性。

2 3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)

RS技術(shù)通過(guò)獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍森林資源的快速獲取和更新。洮河管護(hù)中心工作人員通過(guò)使用衛(wèi)星遙感、航空攝影或無(wú)人機(jī)等調(diào)查方式，能夠獲取整個(gè)洮河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的林區(qū)數(shù)據(jù)，并通過(guò)應(yīng)用RS技術(shù)，對(duì)林區(qū)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等處理，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量及可用度。在獲取初步數(shù)據(jù)后，洮河管護(hù)中心工作人員可以對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯和分類，從而準(zhǔn)確識(shí)別出洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等生態(tài)區(qū)內(nèi)不同類型的森林，并對(duì)森林覆蓋度進(jìn)行評(píng)估、計(jì)算出植被指數(shù)，幫助洮河管護(hù)中心工作人員進(jìn)一步了解林區(qū)森林資源的空間分布及變化趨勢(shì)。同時(shí)，洮河管護(hù)中心工作人員結(jié)合GIS技術(shù)，能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)做進(jìn)一步的管理和分析，將不同類型的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，即可獲得全面、高效、可視化的生態(tài)區(qū)景象，對(duì)于洮河管護(hù)中心工作人員開展林業(yè)調(diào)查研究規(guī)劃具有重要作用。此外，洮河管護(hù)中心工作人員通過(guò)使用GPS定位設(shè)備，即可準(zhǔn)確記錄到臨潭縣、迭部縣、碌曲縣等林區(qū)野外樣地的位置及坐標(biāo)信息，根據(jù)采集需要，對(duì)樣地內(nèi)的物種組成、樹木數(shù)量、胸徑、高度等信息進(jìn)行采集和測(cè)量，極大地提升了生態(tài)區(qū)域內(nèi)森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)的精度和可靠性。

2.2 森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警

洮河管護(hù)中心工作人員通過(guò)應(yīng)用RS技術(shù)，獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和定位火點(diǎn)位置，快速獲取火災(zāi)的分布情況。結(jié)合GIS技術(shù)，工作人員將火點(diǎn)位置信息與地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，并進(jìn)行火場(chǎng)擴(kuò)展預(yù)測(cè)和模擬，即可為火災(zāi)蔓延趨勢(shì)和可能受到影響的區(qū)域提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。此外，在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中，氣象因素是重要的參考依據(jù)。3S技術(shù)結(jié)合風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、濕度等氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在預(yù)警系統(tǒng)中能夠起到關(guān)鍵作用。3S技術(shù)預(yù)警流程如圖1所示。

通過(guò)對(duì)氣象因素和火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合地理信息開展監(jiān)測(cè)任務(wù)，洮河管護(hù)中心調(diào)查人員可以確定臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江及相關(guān)林區(qū)潛在的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，提前預(yù)警可能發(fā)生的火災(zāi)。同時(shí)，利用3S技術(shù)進(jìn)行森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，工作人員可以實(shí)時(shí)掌握火點(diǎn)位置、蔓延趨勢(shì)和受影響區(qū)域的信息，減少森林災(zāi)害損失。

2.3 生物多樣性管理研究

RS技術(shù)通過(guò)獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，可以輔助調(diào)查到洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等區(qū)域物種分布及其數(shù)量。使用3S技術(shù)實(shí)現(xiàn)管護(hù)中心生物多樣性管理流程如圖2所示。

借助遙感數(shù)據(jù)，洮河管護(hù)中心工作人員能夠識(shí)別和監(jiān)測(cè)不同區(qū)域內(nèi)生物生境類型、植被覆蓋程度、棲息地質(zhì)量等因素，輔助實(shí)地工作者隨時(shí)了解不同物種的棲息范圍及空間分布情況。此外，借助GIS技術(shù)進(jìn)行空間分析和建模，還可以進(jìn)行生物多樣性的狀況和變化趨勢(shì)評(píng)估工作。將遙感數(shù)據(jù)與環(huán)境變量、野外調(diào)查數(shù)據(jù)等內(nèi)容結(jié)合，對(duì)各種生態(tài)特征的分析和模擬做進(jìn)一步推斷，為生物多樣性保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合GPS定位技術(shù)與野外調(diào)查數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)野生動(dòng)植物棲息地的保護(hù)與管理。因此，通過(guò)應(yīng)用GPS定位設(shè)備記錄棲息地位置、特征及其相關(guān)環(huán)境條件，并結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)記錄物種信息、群落組成等，即可評(píng)估洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江管護(hù)區(qū)域內(nèi)生物棲息地質(zhì)量及適宜性，實(shí)現(xiàn)及時(shí)確定生物棲息地的變化情況和生態(tài)服務(wù)功能。

2.4 林地資源規(guī)劃與管理

洮河管護(hù)中心通過(guò)應(yīng)用RS技術(shù)，獲取森林覆蓋、土地利用等空間信息及高分辨率影像數(shù)據(jù)，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分析和評(píng)估，以準(zhǔn)確識(shí)別臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣及白水江區(qū)域范圍內(nèi)不同類型的林地和土地利用方式，對(duì)其進(jìn)行空間分析和模擬。例如，將分類結(jié)果和其他地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合高程數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等信息，操作GIS軟件，即可進(jìn)行場(chǎng)景模擬?；谀Ｐ鸵?guī)則，可以獲得不同林地和土地利用方案，判定做出的林地資源規(guī)劃，可能會(huì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。模擬林地類型與生態(tài)效應(yīng)時(shí)，給不同林地類型賦予相應(yīng)的生態(tài)效益權(quán)重值，即可評(píng)估生態(tài)效益對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)，計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

S0=×Gt（1）

式中：S0為生態(tài)效益；為林地類型的權(quán)重；Gt為地理信息數(shù)據(jù)指標(biāo)值。通過(guò)綜合分析各種遙感信息，洮河管護(hù)中心工作人員能夠確定不同規(guī)模和類型的林地資源利用方案，如經(jīng)營(yíng)型森林、保護(hù)型森林、生態(tài)修復(fù)區(qū)等。同時(shí)，工作人員結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行空間分析，可以確定臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等不同區(qū)域的生態(tài)敏感性及各種森林服務(wù)功能，如水源涵養(yǎng)、土壤保護(hù)等，為林業(yè)資源規(guī)劃和決策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)合高程和土壤數(shù)據(jù)，對(duì)水資源保護(hù)區(qū)域進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算公式見(jiàn)式（2）。

Wi=Ei×Si（2）

式中：Wi為水資源保護(hù)指數(shù)；Ei為高程指標(biāo)值；Si為土壤指標(biāo)值。通過(guò)合理規(guī)劃和管理林地各項(xiàng)資源，可實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)利用。

3 結(jié)語(yǔ)

3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中扮演著重要的角色。了解林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容和需求，有助于林業(yè)工作人員有針對(duì)性地解決林業(yè)工作問(wèn)題，探討3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，使用RS技術(shù)獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS和GPS的功能，可實(shí)現(xiàn)林地資源的準(zhǔn)確調(diào)查、火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警、生物多樣性管理、林地資源規(guī)劃與管理等多方面的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)需求。合理應(yīng)用3S技術(shù)手段，能夠?yàn)榱謽I(yè)工作者科學(xué)合理地管理和保護(hù)森林資源提供重要

支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 闞鴻程，張慧芳，孟寶平，等.激光雷達(dá)飛行參數(shù)對(duì)低矮植被高度反演的影響：以大疆禪思L1為例[J].草業(yè)科學(xué)，2023，40（10）：2513-2527.

[2] 苗春麗，李仲賢，趙志成，等.栽培苜蓿草地智能感知系統(tǒng)關(guān)鍵生物物理指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及分析算法研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2023，32（12）：90-103.

[3] 王振偉.靈臺(tái)縣森林資源管理融合“一張圖”數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題及其對(duì)策[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（14）：

118-120.

[4] 歐丁丁，張琪，尹祺卿，等.基于Arcpy的長(zhǎng)順縣國(guó)儲(chǔ)林實(shí)施方案小班設(shè)計(jì)圖自動(dòng)出圖方法優(yōu)化[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2023，42（1）：37-42.

[5] 史瑞軍.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中“3S”技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用[J].中國(guó)林副特產(chǎn)，2022（4）：104-105.

（責(zé)任編輯：張春雨）