3S技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與管理上的運(yùn)用

張文君

(甘肅省小隴山人造板有限公司,甘肅 小隴山 741020)

在林業(yè)資源調(diào)查工作中應(yīng)用3S技術(shù),可以采集全面的數(shù)據(jù)信息,做好外調(diào)查,建立一個完善的數(shù)據(jù)庫。有效控制人為因素對森林的破壞,提高森林資源的恢復(fù)能力。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步健全林業(yè)資源管理工作,為林業(yè)經(jīng)營和環(huán)境保護(hù)等提供重要的依據(jù)。

1 3S技術(shù)的概述

1.1 RS技術(shù)

RS技術(shù)指的是遙感技術(shù),它包含了數(shù)字航測、航天遙感、近影攝影測量等,是以物理手段,數(shù)學(xué)方法和地學(xué)分析為基礎(chǔ)的綜合探測技術(shù)。在林業(yè)資源調(diào)查中,可借助該技術(shù)獲取森林資源,人類活動等的時空信息,是開展資源調(diào)查,環(huán)境監(jiān)測等的有利探測手段。

1.2 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)指的是地理信息系統(tǒng),是一種空間數(shù)據(jù)管理工具,它具有信息采集與編輯、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析、制圖等多項(xiàng)功能。在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入,編輯,存儲,查詢,分析利用。在林業(yè)資源調(diào)查工作中應(yīng)用GIS技術(shù),可以建立各種管理系統(tǒng),包含地理位置,海拔高度,面積,植物名稱等多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息,完善系統(tǒng)建設(shè)。

1.3 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)指的是全球定位系統(tǒng),它能夠提供連續(xù)實(shí)時的位置速度和時間信息,在應(yīng)用中可以開展全天候準(zhǔn)確快速的定位,獲取精確的數(shù)據(jù)信息。在林業(yè)資源調(diào)查工作中,GPS主要是用于林業(yè)測量控制網(wǎng)道路勘測等多項(xiàng)工作中,能夠提供高精度的三維位置,并且具有良好的抗干擾和保密性能。

3S技術(shù)將RS、GPS和GIS整合在一起,實(shí)現(xiàn)一體化,構(gòu)成一個完善的技術(shù)體系,整合技術(shù)優(yōu)勢,即信息獲取,處理應(yīng)用決策管理于一身。在林業(yè)資源調(diào)查中可以實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的圖像定位,實(shí)現(xiàn)測量工作的全面覆蓋,獲取被測區(qū)域森林資源的具體信息,構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫,從而把握林業(yè)資源的各項(xiàng)情況,為管理提供重要依據(jù)。

2 3S技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集與解譯標(biāo)志

在林業(yè)資源調(diào)查工作中,借助于3S技術(shù)采集數(shù)據(jù)。使用高精度掃描儀器、ArcGIS合理的掃描地形圖,然后轉(zhuǎn)化為SPH格式。其次進(jìn)行幾何圖形矯正工作,獲得最佳遙感影像,這一影像能夠?yàn)檎{(diào)查人員提供參考?？梢允褂?～5條線路進(jìn)行分析,借助GPS定位系統(tǒng)開展調(diào)查工作。然后,在每條線路分析時,主要是調(diào)查林業(yè)資源的不同種類和地類,對現(xiàn)場調(diào)查工作進(jìn)行記錄。在這一過程要結(jié)合調(diào)查因子,拍攝地面實(shí)況照片,建立遙感影像與實(shí)際相對應(yīng)的解譯判讀樣片。使用合理化的方式轉(zhuǎn)化為DBF文件,最后轉(zhuǎn)入到GIS中,形成清晰的簡易判讀標(biāo)志。

2.2 區(qū)劃判讀與外業(yè)調(diào)查

開展區(qū)劃判讀工作,可將衛(wèi)星影像與計(jì)算機(jī)相連合,借助人機(jī)交互的形式進(jìn)行行政區(qū)域畫圖操作,界定保護(hù)站領(lǐng)域,根據(jù)實(shí)際需求合理劃分。然后參照近些年來各類作業(yè)設(shè)計(jì)以及檢查驗(yàn)收的相關(guān)資料,以及解譯判讀標(biāo)志,形成區(qū)劃數(shù)據(jù)SPH文件,轉(zhuǎn)化為PDA調(diào)查文件。在外業(yè)測繪工作中要做好實(shí)地考察工作,應(yīng)用3S技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息,完成野外數(shù)據(jù)采集工作。通過臺式機(jī)接口程序自動輸出成為ArcGIS格式,這一操作使野外數(shù)據(jù)采集、成圖和GIS實(shí)現(xiàn)一體化。

2.3 建立數(shù)據(jù)庫和圖形庫

通過上述工作,構(gòu)建調(diào)查因子數(shù)據(jù)庫,結(jié)合制度功能和森林資源實(shí)際情況,構(gòu)建零向圖和森林分布圖形。然后借助相關(guān)軟件對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換,從而保障地形圖繪制的精確性和全面性。

3 3S技術(shù)在林業(yè)資源管理中的應(yīng)用

3.1 森林資源監(jiān)測

為了有效落實(shí)林業(yè)資源管理達(dá)到良好效果,就需要借助3S技術(shù)開展森林資源監(jiān)測布設(shè)。森林資源監(jiān)測有三種形式,國家森林資源、一類清查森林資源二類清查和面向作業(yè)的三類調(diào)查。主要監(jiān)測對象有森林分布、林分面積、林分蓄積,單木材積等多項(xiàng)內(nèi)容。在監(jiān)測工作中,借助3S技術(shù)獲取森林資源的數(shù)據(jù)信息,繪制分布圖。然后與山地衛(wèi)星相連接,可以獲取三年的基本數(shù)據(jù),然后通過3S技術(shù)處理獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析,從而獲得森林面積的動態(tài)變化圖。掌握動態(tài)變化圖后,與社會因素結(jié)合,從而明確森林面積發(fā)生變化的具體原因。出具完善的報(bào)告,為管理人員提供重要依據(jù)。管理人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)內(nèi)容,通知政府部門采取恰當(dāng)措施,阻止各類行為進(jìn)行有效保護(hù),有效控制社會因素對森林資源的影響。此外,通過分析森林面積的動態(tài)變化圖,也可以預(yù)測未來森林資源的變化情況,采取恰當(dāng)措施,有效保護(hù)森林資源,提高管理效率。

3.2 災(zāi)害監(jiān)測

森林中存在的各類災(zāi)害,例如泥石流、水災(zāi)、火災(zāi)、病蟲害等等,對森林的危害極大,一旦爆發(fā)災(zāi)害會對森林資源造成嚴(yán)重影響。因此在林業(yè)管理工作中,還需要加強(qiáng)災(zāi)害監(jiān)測。應(yīng)用RS技術(shù),在大中尺度的林業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中有著強(qiáng)大優(yōu)勢。獲取遙感影像,分析各波普光段的灰度值變化,為林業(yè)管理提供一定依據(jù)。例如在病蟲害的監(jiān)測工作中,樹木發(fā)生生理變化,肉眼難以察覺到,使用近紅外航空影像數(shù)據(jù),可以了解病蟲的發(fā)生變化情況,及時防治處理。以3S技術(shù)為核心,根據(jù)病蟲害的生物學(xué)特征和波譜特征來建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備 GIS的空間分析功能,開展病蟲害的預(yù)測和災(zāi)情評價,同時還具備治理工作路徑和GPS跟蹤治理功能。

森林火災(zāi)不僅會破壞森林資源,同時也對動植物和周邊居民帶來嚴(yán)重影響,為此應(yīng)用3S技術(shù)要做好對森林火災(zāi)的預(yù)警工作?？蓱?yīng)用3S技術(shù)檢測森林的異常熱點(diǎn),發(fā)送預(yù)警信號,采取恰當(dāng)措施。在發(fā)生火災(zāi)后,遙感技術(shù)根據(jù)森林自身輻射變化立即成像,GPS技術(shù)可快速定位火災(zāi)現(xiàn)場,在短時間內(nèi)為工作人員提供了全面數(shù)據(jù)信息,快速了解森林異常,到達(dá)現(xiàn)場,根據(jù)火災(zāi)的實(shí)時動向,采取恰當(dāng)?shù)木仍桨浮?/p>

3.3 資源清查

開展森林資源清查工作,也可充分發(fā)揮3s技術(shù)優(yōu)勢,了解森林資源的規(guī)模,樹木的種類和分布情況,做好林業(yè)資源的保護(hù)。 GPS在森林資源清查中提供地理坐標(biāo),為GIS數(shù)據(jù)庫提供坐標(biāo)信息源,協(xié)助進(jìn)行固定樣地定位。也可利用GPS觀測到的現(xiàn)勢樣點(diǎn)、地物等坐標(biāo)位置,更新原有的圖件資料。也可開展野生動物資源的調(diào)查工作。 GPS技術(shù)的應(yīng)用,便于掌握野生動物的生存范圍,利用RS技術(shù)實(shí)時檢測動物的活動范圍,然后由GIS技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),從而精準(zhǔn)的獲取野生動植物的數(shù)量分布規(guī)律和氣息狀況。

3.4 林業(yè)管理決策

通過開展森林資源監(jiān)測,獲取全面數(shù)據(jù)信息,為林業(yè)管理提供重要依據(jù),并于開展造林營林采伐等各項(xiàng)決策工作。在3S技術(shù)的支持下,進(jìn)一步完善林業(yè)資源經(jīng)營管理系統(tǒng)的建設(shè),隨著各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,3S技術(shù)也走向了集成方向。 GPS為RS提供地面或空中控制它的結(jié)果是GIS的數(shù)據(jù)源。RS是GIS的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)更新手段,而GIS是RS數(shù)據(jù)分析評價的一個工具。在管理工作中借助3S技術(shù)構(gòu)建完善系統(tǒng),獲取森林資源的動態(tài)信息。高分辨率衛(wèi)星遙感影像滿足森林資源調(diào)查中某些監(jiān)測因子對判讀影像的要求,及時更新GIS數(shù)據(jù)庫,了解林業(yè)資源現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,為決策提供依據(jù)。

3.5 優(yōu)化森林空間格局配置

在林業(yè)資源調(diào)查工作中應(yīng)用3S技術(shù),可以了解森林資源的種類、數(shù)量、空間分布情況。根據(jù)測樹因子可了解平均高、蓄積等。結(jié)合這些數(shù)據(jù),開展有效的空間分析,了解森林空間格局配置現(xiàn)狀。森林空間格局是一種基于連續(xù)三角網(wǎng)的三維空間分布,三角網(wǎng)一個點(diǎn)的三維坐標(biāo),可以借助全站儀GPS技術(shù)進(jìn)行測量,每一個三角點(diǎn)上有一棵樹,測量三角網(wǎng)和網(wǎng)點(diǎn)數(shù),構(gòu)建數(shù)據(jù)模型?？梢苑治鲈撃Ｐ褪欠褡顑?yōu),然后從數(shù)量、空間分布、質(zhì)量等各方面出發(fā),達(dá)到最優(yōu)化,建立最佳的森林空間格局。

4 3S技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與管理中的應(yīng)用前景

4.1 自動化監(jiān)測

3S技術(shù)的集成一體化應(yīng)用也對林業(yè)資源調(diào)查管理工作提供了一定的支持,實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測的集成化一體化和自動化。通過合理布控,運(yùn)用雙向通信電臺,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心,開展實(shí)時處理繪制現(xiàn)勢圖。在這一過程森林資源發(fā)生動態(tài)變化,在3S技術(shù)的支持下,獲取動態(tài)信息及時更新數(shù)據(jù)庫,可自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的對比分析,從而反映林區(qū)區(qū)域內(nèi)各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)的變化情況。提高工作效率,便于各項(xiàng)措施的有效落實(shí),達(dá)到良好的監(jiān)測效果。

4.2 構(gòu)建預(yù)測性模型

在監(jiān)測工作中應(yīng)用3S技術(shù)構(gòu)建完善的森林分布圖,能夠了解到森林面積的變化情況。根據(jù)這一特點(diǎn),在未來發(fā)展中可應(yīng)用3S技術(shù)構(gòu)建預(yù)測性模型。加強(qiáng)動態(tài)監(jiān)測,并結(jié)合社會經(jīng)濟(jì)因子及其他變量,了解森林變化的各種過程,形成解釋這些現(xiàn)象的理論制定預(yù)測性模型。在該模型的支持下,可將現(xiàn)有的測量數(shù)據(jù)錄入其中,進(jìn)行分析預(yù)測,為森林布局,林業(yè)規(guī)劃,森林培育等提供一定支持。

4.3 多技術(shù)全球定位系統(tǒng)和GIS應(yīng)用軟件

原有的森林資源調(diào)查和管理處于單一封閉式研究, 而隨著 GPS的進(jìn)一步發(fā)展,解決了我國的全球定位問題,實(shí)現(xiàn)了地域性區(qū)域性的開放式研究。同時與其他國家合作構(gòu)建一體化系統(tǒng),突破技術(shù)難題,改善GPS定位精度問題。

GIS在林業(yè)應(yīng)用范圍十分廣泛,它本身具有的空間分析功能為病蟲害防治、森林培育、資源管理等提供重要依據(jù)。原有的GIS軟件屬于通用軟件,這就使得GIS在基層林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到限制。隨著技術(shù)水平不斷提升,3S技術(shù)的綜合應(yīng)用等,構(gòu)建起了專業(yè)的GIS應(yīng)用軟件,滿足林業(yè)管理和決策需求,完善系統(tǒng)建設(shè)。

在先進(jìn)技術(shù)的支持下,由原有的單機(jī)模式向網(wǎng)絡(luò)模式發(fā)展?；诰W(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完善的管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和信息的發(fā)布,便于掌握森林資源的動態(tài)情況,從多個角度入手進(jìn)行分析處理,判斷對森林存在的影響因素,為決策提供重要依據(jù),也能降低管理決策的成本。

5 結(jié)束語

綜上所述,在林業(yè)資源調(diào)查和管理過程中,3S技術(shù)的應(yīng)用能夠拓展覆蓋范圍,獲取全面數(shù)據(jù)信息提高測量精度?；?S技術(shù),進(jìn)一步優(yōu)化林業(yè)資源監(jiān)測方式,構(gòu)建完善系統(tǒng)加強(qiáng)對森林資源的把控工作,有效控制各類影響因素,開展實(shí)時監(jiān)測,獲取動態(tài)信息,為森林資源經(jīng)營決策提供重要依據(jù)。應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測工作,進(jìn)行有效預(yù)防和及時救援,控制災(zāi)害對森林的影響。而在未來發(fā)展中,3S技術(shù)朝著集成化一體化的方向發(fā)展,也使得森林監(jiān)測管理更加自動化集成化,構(gòu)建預(yù)測性模型,或許動態(tài)數(shù)據(jù)信息,優(yōu)化空間布局,掌握林業(yè)資源現(xiàn)狀,做好有效管理。