基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查探究

楊民柱 羅水長生

基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查探究

楊民柱1羅水長生2

（1.瑞金市葉坪鎮(zhèn)人民政府 江西贛州 342512；2.瑞金市九堡鎮(zhèn)人民政府 江西贛州 342504）

為了科學(xué)有效管理和保護(hù)森林資源，原國家林業(yè)局于20世紀(jì)80年代開始實(shí)施了森林資源二類調(diào)查。該調(diào)查旨在全面了解我國森林資源的類型、面積、空間分布等基本信息，為制定森林資源管理政策和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。文章介紹了我國森林資源二類調(diào)查的含義，探討了遙感與GIS技術(shù)協(xié)同應(yīng)用對森林資源二類調(diào)查的意義以及現(xiàn)有技術(shù)的局限性與挑戰(zhàn)，提出了基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)處理與管理的優(yōu)化策略，以期為森林資源的科學(xué)管理和保護(hù)提供參考。

遙感；GIS技術(shù)；森林資源；二類調(diào)查

森林資源是地球上重要的自然資源之一，對于維持生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性以及助力社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。森林資源二類調(diào)查是對森林資源進(jìn)行分類和評估的一種系統(tǒng)性調(diào)查方法，用以獲取森林資源的基本信息。通過此調(diào)查，可以準(zhǔn)確測算和評估各類森林資源的面積，了解其分布格局和結(jié)構(gòu)特征，并評估其生態(tài)功能。為森林保護(hù)及可持續(xù)利用、林業(yè)經(jīng)營規(guī)劃提供了重要數(shù)據(jù)支撐。此外，二類調(diào)查還能監(jiān)測森林資源的變化趨勢，為調(diào)整管理措施提供科學(xué)依據(jù)。我國目前在全國范圍內(nèi)采用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方式進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的森林資源二類調(diào)查，已獲取了一些森林資源的基本信息。

1 遙感與GIS技術(shù)協(xié)同應(yīng)用的作用

遙感與GIS技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用在森林資源二類調(diào)查中具有重要意義。遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)。這種技術(shù)能夠提供大范圍、高分辨率的森林遙感影像數(shù)據(jù)，為二類調(diào)查提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。基于遙感數(shù)據(jù)可以完成森林類型劃分、面積測算和植被指數(shù)計(jì)算等活動(dòng)。GIS技術(shù)則能夠整合和管理各種地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對森林資源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和更新。GIS技術(shù)還能進(jìn)行空間分析，揭示不同森林類型的空間關(guān)系和特征，并以地圖和圖表形式進(jìn)行可視化展示。遙感與GIS技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和變化分析，通過對連續(xù)多期遙感影像數(shù)據(jù)的比對和變化檢測，為森林資源管理提供科學(xué)依據(jù)[1]。協(xié)同應(yīng)用還能進(jìn)行綜合評估和規(guī)劃，通過整合遙感數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行多指標(biāo)綜合評估和生態(tài)功能評估，以制定科學(xué)的森林資源規(guī)劃和管理策略。遙感與GIS技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用可為森林資源二類調(diào)查提供高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)獲取和管理手段，實(shí)現(xiàn)對森林資源的空間分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)測和變化分析，為可持續(xù)管理和保護(hù)森林資源提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。

2 現(xiàn)有技術(shù)的局限性與挑戰(zhàn)

盡管遙感與GIS技術(shù)在森林資源二類調(diào)查中發(fā)揮了重要作用，但仍存在一些局限性和挑戰(zhàn)。第一，遙感影像的空間分辨率和頻率有限，無法捕捉到細(xì)小尺度的森林資源變化和細(xì)節(jié)信息，限制了一些高精度應(yīng)用和分析。第二，遙感數(shù)據(jù)處理需要進(jìn)行預(yù)處理、校正和分類等多個(gè)步驟，需要專業(yè)技術(shù)和高性能計(jì)算設(shè)備。獲取高分辨率和多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)需要較高的成本投入，對資源有限的地區(qū)或機(jī)構(gòu)來說是一個(gè)阻礙。遙感數(shù)據(jù)的驗(yàn)證和精度評估是關(guān)鍵，只有與實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，才能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。第三，不同用戶對于森林資源調(diào)查的需求各異，需要定制化的解決方案和工具，對技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用服務(wù)提供商提出了更高的要求[2]。第四，數(shù)據(jù)集成和融合涉及多源數(shù)據(jù)的一致性和互操作性問題，增加了數(shù)據(jù)處理和分析的復(fù)雜性。第五，對于需要快速獲取和處理的森林資源問題，當(dāng)前技術(shù)無法滿足其實(shí)時(shí)性要求。未來的發(fā)展應(yīng)聚焦解決這些問題，提高技術(shù)精度、效率和適應(yīng)性，以更好地滿足森林資源管理與保護(hù)的需求。

3 基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)處理與管理的優(yōu)化策略

3.1 數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)獲取是基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查的重要環(huán)節(jié)之一，優(yōu)化數(shù)據(jù)獲取能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)處理與管理奠定良好基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)獲取方面，首先，需要選擇合適的遙感數(shù)據(jù)源。例如，通過采用高分辨率的衛(wèi)星影像或航空影像，滿足調(diào)查的空間分辨率和時(shí)間頻率要求。同時(shí)，需要綜合考慮數(shù)據(jù)獲取成本和可用資源，制定切實(shí)有效的數(shù)據(jù)獲取方案。這包括利用開放數(shù)據(jù)源獲取公開可用的遙感數(shù)據(jù)以及合理安排航空攝影計(jì)劃，以獲取更高分辨率和更頻繁的影像數(shù)據(jù)。其次，選擇數(shù)據(jù)源和方案還需要結(jié)合調(diào)查目的和研究區(qū)域特點(diǎn)，以確保獲取到的數(shù)據(jù)能夠滿足后續(xù)數(shù)據(jù)處理和分析的需要。

優(yōu)化數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)可以有效提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和時(shí)效性，為基于遙感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理與校正

在數(shù)據(jù)預(yù)處理與校正方面，需要進(jìn)行大氣校正、輻射校正和幾何校正等處理，以消除遙感數(shù)據(jù)中的大氣干擾、輻射差異和幾何畸變等問題。這樣可以使數(shù)據(jù)具有一致性和可比性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理提供可靠的依據(jù)。針對不同類型的遙感數(shù)據(jù)和調(diào)查目的，選擇適當(dāng)?shù)男Ｕ椒ê退惴ǚ浅ｊP(guān)鍵[4]。對于大氣校正，可以利用大氣傳輸模型和遙感數(shù)據(jù)中的輻射定標(biāo)信息進(jìn)行校正，以消除大氣吸收和散射對數(shù)據(jù)的影響；對于輻射校正，可以根據(jù)遙感數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)參數(shù)，將原始數(shù)字值轉(zhuǎn)換為地表反射率或輻射通量值，以確保數(shù)據(jù)的可比性和定量分析的準(zhǔn)確性；對于幾何校正，可以通過使用地面控制點(diǎn)或數(shù)字高程模型（DEM）進(jìn)行圖像幾何校正，以糾正圖像的位置和形狀，使數(shù)據(jù)與真實(shí)地理坐標(biāo)對應(yīng)。

通過優(yōu)化數(shù)據(jù)預(yù)處理與校正，可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，減少大氣和幾何方面的誤差。同時(shí)，確保使用標(biāo)準(zhǔn)化的校正方法和工具，應(yīng)結(jié)合實(shí)地采樣和驗(yàn)證數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證校正的有效性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這樣可以確?；谶b感與GIS技術(shù)的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)處理與管理的結(jié)果更可靠、科學(xué)，為森林資源管理和保護(hù)提供更好的支持。

3.3 數(shù)據(jù)分類與提取

在數(shù)據(jù)分類和提取方面，合適的分類算法和技術(shù)選擇對于準(zhǔn)確提取森林資源的不同類別信息至關(guān)重要。針對森林資源二類調(diào)查的需求，可以采用基于像元的分類方法，如最大似然分類、支持向量機(jī)等；或基于對象的分類方法，如基于規(guī)則的分類、基于決策樹的分類等。選擇合適的分類方法，需要考慮調(diào)查區(qū)域的特征、數(shù)據(jù)質(zhì)量、調(diào)查目標(biāo)和可用的訓(xùn)練樣本等因素。在數(shù)據(jù)分類過程中，驗(yàn)證樣本的選擇和精度評估是必不可少的步驟。通過將采集的實(shí)地驗(yàn)證數(shù)據(jù)和調(diào)查樣本，與遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證，可以評估分類結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。這有助于調(diào)整分類算法參數(shù)，提高分類精度。此外，為了提取森林資源的更多信息，可以結(jié)合多源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與提取，如地形數(shù)據(jù)、激光雷達(dá)數(shù)據(jù)等。通過多源數(shù)據(jù)的融合與集成，可以提高分類結(jié)果的準(zhǔn)確性和豐富度。數(shù)據(jù)分類與提取的優(yōu)化策略還包括考慮時(shí)間序列數(shù)據(jù)，通過分析不同時(shí)間點(diǎn)的遙感影像，捕捉森林資源的變化信息，了解森林生長、退化和人為干預(yù)的趨勢與模式。

通過優(yōu)化數(shù)據(jù)分類與提取策略，能夠更準(zhǔn)確地提取森林資源的類別信息，為森林資源的管理決策和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。這樣的優(yōu)化可以提高數(shù)據(jù)處理與管理的效率和準(zhǔn)確性，為森林資源二類調(diào)查的成果提供更有用和可靠的信息資源。

3.4 數(shù)據(jù)集成與管理

數(shù)據(jù)集成與管理涉及對空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行有效的整合、組織和管理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、更新和共享。在數(shù)據(jù)集成方面，需要設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)森林資源二類調(diào)查的特點(diǎn)和需求。利用GIS的數(shù)據(jù)模型來組織和管理空間數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合屬性數(shù)據(jù)，建立多維數(shù)據(jù)模型。通過良好的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和一致性，使得不同類型的數(shù)據(jù)能夠互相補(bǔ)充和支持。在數(shù)據(jù)管理方面，建立可靠的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是至關(guān)重要的。這包括建立數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)庫，使用合適的數(shù)據(jù)管理軟件和工具，確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可訪問性。同時(shí)，制定規(guī)范和流程，包括數(shù)據(jù)采集、錄入、更新和質(zhì)量控制等，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。數(shù)據(jù)集成與管理還需要考慮數(shù)據(jù)共享和交互。通過制定合適的數(shù)據(jù)共享政策和規(guī)范，可以促進(jìn)不同機(jī)構(gòu)和利益相關(guān)方之間的數(shù)據(jù)共享與合作，提高數(shù)據(jù)的實(shí)用性。此外，利用云計(jì)算和WebGIS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線共享和遠(yuǎn)程訪問，方便用戶獲取和利用數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)集成與管理的優(yōu)化策略中，還應(yīng)注重?cái)?shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理。元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)來源、制作方法、精度信息等，能夠提供數(shù)據(jù)的背景和可信度。通過統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和管理，可以更好地了解和利用數(shù)據(jù)。

通過優(yōu)化數(shù)據(jù)集成與管理策略，能夠?qū)崿F(xiàn)對森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)的高效管理和有效利用。這有助于提高數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量、可用性和共享性，為決策者、研究人員和公眾提供更可靠的數(shù)據(jù)支持，從而推動(dòng)森林資源的可持續(xù)管理和保護(hù)。

3.5 空間分析與可視化

空間分析與可視化能夠揭示數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)空間模式，并通過可視化方式直觀呈現(xiàn)結(jié)果，幫助決策者和研究人員更好地理解和利用數(shù)據(jù)。在空間分析方面，可以利用GIS工具和算法進(jìn)行多種空間分析操作，如緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等。通過這些分析，可以確定不同地理要素之間的關(guān)系，如森林資源與土地利用類型的關(guān)系、森林邊界與人類活動(dòng)的關(guān)系等。同時(shí)，可以通過空間統(tǒng)計(jì)方法，如聚類分析、點(diǎn)密度分析等，識(shí)別出森林資源的空間分布模式和熱點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)一步了解森林資源的特征和變化趨勢。在可視化方面，可以利用GIS軟件提供的可視化工具和技術(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)以圖表、圖像、地圖等形式進(jìn)行可視化展示。例如，通過制作熱力圖、等高線圖、空間插值圖等，可以直觀地展示森林資源的分布和變化情況[5]。此外，還可以使用三維地圖和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提供沉浸式的空間體驗(yàn)，幫助用戶更深入地理解和分析數(shù)據(jù)。

通過優(yōu)化空間分析與可視化策略，可以提高對森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)的理解和利用效果。合理選擇和應(yīng)用空間分析方法和工具，能夠揭示數(shù)據(jù)背后的空間模式和關(guān)聯(lián)性，為決策者提供科學(xué)依據(jù)。

3.6 持續(xù)監(jiān)測與變化分析

持續(xù)監(jiān)測與變化分析能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測森林資源的狀態(tài)變化，并分析變化趨勢和驅(qū)動(dòng)因素，為森林資源的管理決策提供及時(shí)和科學(xué)的支持。持續(xù)監(jiān)測要求建立健全的監(jiān)測系統(tǒng)，包括定期獲取遙感影像數(shù)據(jù)、建立長期的數(shù)據(jù)存檔和更新機(jī)制，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和校正。通過建立時(shí)間序列數(shù)據(jù)，可以挖掘森林資源的變化過程，監(jiān)測森林面積、類型和健康狀況的變化。同時(shí)，利用遙感技術(shù)和GIS分析工具，可以進(jìn)行森林植被指數(shù)監(jiān)測、土地利用變化分析、森林退化評估等，以更好地了解森林資源的變化。變化分析是對森林資源變化的定量和定性分析，可以通過空間分析和統(tǒng)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)。例如，利用遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行多期對比，計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)的植被指數(shù)差異，以評估森林生長和退化情況。此外，還可以采用變化檢測算法，如監(jiān)督分類、無監(jiān)督分類等，識(shí)別和提取森林資源的變化區(qū)域和類型。

通過持續(xù)監(jiān)測與變化分析，可以及時(shí)掌握森林資源的變化情況，為決策者提供科學(xué)的變化趨勢分析和預(yù)測，從而指導(dǎo)森林管理人員合理管理和保護(hù)森林資源。此外，還可以為應(yīng)對自然災(zāi)害、人類活動(dòng)和氣候變化等問題提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，支持制定相應(yīng)的管理策略和措施。在優(yōu)化持續(xù)監(jiān)測與變化分析策略時(shí)，需要關(guān)注數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率和一致性，確保數(shù)據(jù)的可比性和連續(xù)性。同時(shí)，結(jié)合多源數(shù)據(jù)，如激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、地面觀測數(shù)據(jù)等，進(jìn)行綜合分析，提高變化檢測的精度和可信度。

4 結(jié)語

遙感技術(shù)不斷進(jìn)步和數(shù)據(jù)獲取的方便性，為獲得更高分辨率、多源、多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)提供了可能，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。GIS技術(shù)的不斷發(fā)展使得數(shù)據(jù)處理、分析和可視化等環(huán)節(jié)更加高效和智能化。這將為森林資源的二類調(diào)查提供更加全面、精細(xì)和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持，為決策者和研究人員提供更多元化的信息。未來，用戶定制化與應(yīng)用拓展是森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)處理與管理的發(fā)展新趨勢。通過滿足用戶個(gè)性化需求和擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，可以提高數(shù)據(jù)處理與管理的效果和價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用并增加影響力。通過不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，我們能夠更好地利用遙感與GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對森林資源的精準(zhǔn)管理和可持續(xù)保護(hù)，為建設(shè)美麗中國和可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

[1]邱宏安.森林資源二類調(diào)查中的技術(shù)應(yīng)用探究[J].南方農(nóng)業(yè),2021,15(32):125-126,129.

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[3]陳樹彪.遙感影像判讀在森林資源二類調(diào)查中的應(yīng)用與研究:以西林吉林業(yè)局判讀調(diào)查工作為例[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì),2016,39(2):16-17.

[4]任廣田.遙感技術(shù)在森林資源二類調(diào)查中的應(yīng)用與實(shí)踐研究[J].科學(xué)中國人,2017(17):177.

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S771.8;S757.2

A

2095-1205(2023)11-65-03

10.3969/j.issn.2095-1205.2023.11.20

楊民柱（1977—），男，漢族，江西贛州人，本科，林業(yè)工程師，研究方向?yàn)榱謽I(yè)。