遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

摘 要：遙感技術(shù)具有覆蓋區(qū)域廣、重復(fù)性強(qiáng)、信息獲取及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，可以高效應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)?；诖?，介紹了遙感技術(shù)的基本原理及其優(yōu)勢(shì)，明確了遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，并從技術(shù)、政策和市場(chǎng)3個(gè)方面探討了遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景，為我國林業(yè)資源保護(hù)和持續(xù)利用提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；林業(yè)資源調(diào)查；森林資源監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；空間解析度

中圖分類號(hào)：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）10–0-03

作為一種現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)，遙感技術(shù)通過遠(yuǎn)距離無接觸方式，獲取并解譯有關(guān)地球表面自然和人文現(xiàn)象的資訊，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)保等領(lǐng)域，在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)方面更具獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。作為林業(yè)核心業(yè)務(wù)之一，林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)對(duì)我國林業(yè)科學(xué)研究、林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和林業(yè)管理決策具有重要支撐作用。然而，傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查方法，如樣地調(diào)查，由于受到地域、氣候、人力等因素的影響，在時(shí)間、空間尺度上往往存在局限性，不具備適應(yīng)高時(shí)效性、大尺度需求的能力。因此，提升林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)的精度和效率亟須新型技術(shù)的支持。遙感技術(shù)以其可以獲取全覆蓋、持續(xù)、多源信息的優(yōu)勢(shì)，被作為解決上述問題的有效手段。

1 遙感技術(shù)的基本原理及其優(yōu)勢(shì)

1.1 遙感技術(shù)的定義和發(fā)展歷程

遙感技術(shù)源自20世紀(jì)60年代的一種通過在航空器或衛(wèi)星上的設(shè)備無接觸地獲取并解譯地表及其上大氣層信息的技術(shù)，這一過程包括設(shè)備接收、信息解譯和應(yīng)用等階段[1]。它利用電磁波在地球與大氣之間傳輸?shù)奶匦?，通過接收器接收地球反射或發(fā)射的電磁波，再經(jīng)過解碼和解譯轉(zhuǎn)化為能理解的信息，從而獲得地面、海洋或大氣的狀況。

遙感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段。早期的遙感主要是基于氣球、飛機(jī)等航空器進(jìn)行地表觀測(cè)的。隨著科技進(jìn)步，衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球全球、全天候、多時(shí)段的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，顯著拓寬了遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高了監(jiān)測(cè)效率。20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，遙感技術(shù)開始整合計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及GIS等技術(shù)，成為現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)中不可或缺的部分，使得遙感技術(shù)進(jìn)一步拓展至環(huán)境保護(hù)、資源探測(cè)、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。到21世紀(jì)，遙感技術(shù)進(jìn)入高光譜、超光譜，甚至量子遙感等階段，技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度得到更大程度的拓展[2]。

總之，遙感技術(shù)從起步到發(fā)展，從基礎(chǔ)到深入，它的進(jìn)步代表了科技的飛躍。如今，遙感技術(shù)已經(jīng)滲透許多領(lǐng)域，并在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 遙感技術(shù)的基本原理

遙感技術(shù)是一種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，其基本原理涵蓋多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，包括地理學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

物理層面主要涉及電磁波和反射率兩個(gè)核心概念。電磁波是遙感得以實(shí)現(xiàn)的根本，是遙感設(shè)備從地面有規(guī)則釋放并反射回儀器的輻射能量。而不同地表特征反射電磁波的強(qiáng)度和頻率存在差異，從而構(gòu)成了反射率。通過測(cè)量反射率的變化，可以從遙感圖像上辨別地表特征。

應(yīng)用層面主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解譯3個(gè)步驟。數(shù)據(jù)采集主要是通過遙感設(shè)備，如衛(wèi)星或無人機(jī)，從遠(yuǎn)距離獲取地表的反射數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)是對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、校正、分類等復(fù)雜處理，轉(zhuǎn)變成可以應(yīng)用的遙感圖像。數(shù)據(jù)解譯階段是指經(jīng)過專業(yè)人員使用遙感圖像解譯技術(shù)，掌握地物類型、狀態(tài)、分布等信息。

需要特別強(qiáng)調(diào)的是，遙感圖像解譯屬于遙感技術(shù)的一部分，因此只有通過解譯才能最終實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星圖像的實(shí)際應(yīng)用。在森林調(diào)查和監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，遙感圖像解譯技術(shù)則是通過解譯森林類型、動(dòng)態(tài)變化等信息，為林業(yè)管理和政策制定提供科學(xué)依據(jù)。

1.3 遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

第一，覆蓋區(qū)域廣。采用衛(wèi)星或航空器進(jìn)行信息采集，不受地形、地域等條件的制約，能全面、準(zhǔn)確地獲得林業(yè)資源的分布、種類等基礎(chǔ)地理信息。

第二，重復(fù)性強(qiáng)。遙感技術(shù)能夠在相同的時(shí)間規(guī)律下反復(fù)收集數(shù)據(jù)，得到具有較強(qiáng)的時(shí)間連續(xù)性和一致性的信息，為觀察林業(yè)得到資源的動(dòng)態(tài)變化提供了支持。

第三，信息獲取及時(shí)。遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)獲取大面積的林業(yè)資源信息，周期短，速度快，可以有效滿足快速響應(yīng)的需求。在林業(yè)資源的管理和保護(hù)中，這種高效的信息獲取方式具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

第四，可以提供高精度的數(shù)據(jù)，即高空間解析度[3]。

遙感技術(shù)采集的是衛(wèi)星或航空器拍攝的高清晰度影像，這種影像可以通過后期處理提供超過人眼可見范圍的細(xì)節(jié)，如森林資源的物種多樣性、生態(tài)環(huán)境變化等，為林業(yè)資源的詳細(xì)調(diào)查和深入研究提供極其重要的數(shù)據(jù)支持[4]。

將遙感技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)，不僅可以提高工作效率，增強(qiáng)工作便利性，還可以提供準(zhǔn)確有效的科學(xué)數(shù)據(jù)支持，從而提高森林資源的管理和利水平。

2 遙感技術(shù)在中國林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的歷史回顧和應(yīng)用

2.1 我國林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)的歷史回顧

在20世紀(jì)80年代以前，我國林業(yè)資源的調(diào)查及監(jiān)測(cè)主要依賴傳統(tǒng)的地面測(cè)量和樣地調(diào)查，數(shù)據(jù)獲取速度慢且耗費(fèi)的人力物力大。隨著國家對(duì)林業(yè)發(fā)展的重視和科技水平的提高，尤其是遙感技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，我國林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)工作方式得以改變，效率得以提高。在20世紀(jì)70年代末，遙感技術(shù)首次被引入我國林業(yè)資源獲取的工作。20世紀(jì)80年代至90年代早期，遙感圖像技術(shù)開始在中小比例尺的森林資源調(diào)查中得到較廣泛的使用，解決了傳統(tǒng)方法難以克服的一些問題，如在林業(yè)資源調(diào)查中實(shí)現(xiàn)了大面積、高效率的數(shù)據(jù)獲取。20世紀(jì)90年代中期，隨著多源遙感數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)獲取能力的提高，以及遙感圖像處理和分析軟件的應(yīng)用普及，我國林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)開始實(shí)現(xiàn)了從定性描述轉(zhuǎn)向定量分析，從二維空間轉(zhuǎn)變到三維、四維空間，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和解析度。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展和新一輪全國森林資源盤查的開展，遙感技術(shù)在我國林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用更加廣泛、成熟。無人機(jī)成像技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了森林資源調(diào)查的效率和精度，可以快速定量評(píng)估森林類型、林木分布、樹冠覆蓋度、樹高等參數(shù)，為林業(yè)資源管理提供了精準(zhǔn)決策支持。

2.2 遙感技術(shù)在我國林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用

遙感技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的潛力在我國林業(yè)資源調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用。作為一種遠(yuǎn)距離搜集信息的手段，遙感技術(shù)在空間覆蓋和時(shí)間效益兩個(gè)方面表現(xiàn)突出。

在空間覆蓋方面，遙感技術(shù)對(duì)森林資源的定量和定位十分準(zhǔn)確。通過對(duì)遙感圖像的解析和識(shí)別，遙感技術(shù)能準(zhǔn)確地進(jìn)行劃分林木種類、估算林木資源儲(chǔ)量和空間分布規(guī)律等工作。針對(duì)不同的地域和環(huán)境，遙感技術(shù)提供多維、多尺度、多周期的林業(yè)資源信息，相較傳統(tǒng)的線下調(diào)查，大大拓寬了調(diào)查領(lǐng)域。

在時(shí)間效益方面，通過遙感技術(shù)，林業(yè)籌劃部門能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林變化，如林分變化、病蟲害情況等，從而提早制定應(yīng)對(duì)策略。通過對(duì)遙感數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期累積和分析能夠建立起森林資源動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)庫，這對(duì)全面審計(jì)和預(yù)測(cè)林業(yè)資源的趨勢(shì)具有重要價(jià)值。

2.3 遙感技術(shù)在我國林業(yè)資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

遙感技術(shù)在我國林業(yè)資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用表現(xiàn)在對(duì)森林覆蓋度的精確計(jì)算、森林生物多樣性的有效監(jiān)測(cè)、森林病蟲害的迅速定位和森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)預(yù)警。

遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林覆蓋面積的綜合定量分析，其結(jié)果具有較高的一致性和準(zhǔn)確性。利用遙感技術(shù)，可以通過對(duì)圖像的分類和解譯，準(zhǔn)確地測(cè)算出林業(yè)資源的分布和覆蓋度，助力林業(yè)資源保護(hù)和合理利用。遙感技術(shù)通過獲取和解析遙感圖像，可以全面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)森林生態(tài)，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)定森林生物多樣性的狀況，為林業(yè)資源的科學(xué)管理和保護(hù)提供決策支持。遙感技術(shù)能夠提供高時(shí)效、高空間解析度的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林病蟲害分布區(qū)域的快速定位和劃定，有助于病蟲害的及時(shí)防治。此外，遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)的狀況，并及時(shí)預(yù)警，從而有效防止森林火災(zāi)的發(fā)生和擴(kuò)散。

3 遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)的應(yīng)用前景

3.1 技術(shù)角度

高精度的遙感數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的前提[5]。當(dāng)前，高分辨率遙感數(shù)據(jù)的獲取已經(jīng)不再是技術(shù)壁壘，各類高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)射將為森林資源的精細(xì)化管理提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。一些高分辨率的遙感衛(wèi)星（如高景一號(hào)01星）的數(shù)據(jù)已被應(yīng)用于森林資源精細(xì)化管理。這不僅能夠提升森林資源調(diào)查的精度，還可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)林業(yè)資源。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的日益成熟，遙感數(shù)據(jù)解析的技術(shù)手段也在不斷提升，與此相關(guān)的技術(shù)的成熟和普及也為大范圍、大規(guī)模的林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)提供了可能，遙感數(shù)據(jù)的解析和處理速度也將加快，為森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了更為及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

未來的林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)有可能不再依賴于人工，而是通過遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)獲取和處理。例如，利用無人機(jī)搭載相應(yīng)的遙感設(shè)備，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行自主巡航，獲取研究區(qū)域內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)。通過機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理和解析，極大地提升了數(shù)據(jù)處理的精度。

遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用將更趨普遍和深入，為我國的林業(yè)資源管理和保護(hù)提供更為高效、精確的技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源的可持續(xù)利用打開新門戶。

3.2 政策角度

從政策角度看，遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的未來應(yīng)用前景是十分樂觀的。隨著我國政府對(duì)科技和環(huán)保越來越重視，遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用將會(huì)得到更廣泛的推廣和更深入的研究。

第一，遙感技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用離不開相關(guān)政策的指引和支持。我國政府對(duì)科技和環(huán)保的高度重視，使得遙感技術(shù)可以在林業(yè)資源的調(diào)查及監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，政策的制定為遙感技術(shù)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第二，政策的引導(dǎo)方向能夠直接影響遙感技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。基于我國政府對(duì)科技和環(huán)保的高度重視，

遙感技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的科技研究會(huì)有更多的研發(fā)投入，遙感技術(shù)的輻射力也會(huì)更強(qiáng)，在推進(jìn)遙感技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)林業(yè)資源的調(diào)查和監(jiān)測(cè)效果，使政策目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

第三，政策的推動(dòng)能夠促進(jìn)遙感技術(shù)在裝備制造、應(yīng)用、維護(hù)等環(huán)節(jié)中的標(biāo)準(zhǔn)化，促使遙感技術(shù)的使用更加規(guī)范，提高遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的效率。政策可以扶持企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開發(fā)更多的遙感產(chǎn)品，提供更加豐富的服務(wù)和選擇，以滿足林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的多元化需求。

第四，政策可以推動(dòng)遙感技術(shù)和其他領(lǐng)域的深度融合。政策支持遙感技術(shù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代科技的交叉應(yīng)用，可以打通數(shù)據(jù)分析的壁壘，提升數(shù)據(jù)處理的效率和精度，從而增強(qiáng)林業(yè)資源的調(diào)查和監(jiān)測(cè)效果。

3.3 市場(chǎng)角度

目前，市場(chǎng)對(duì)林業(yè)資源的需求日益增強(qiáng)，這使得林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)成為市場(chǎng)決策中十分重要的環(huán)節(jié)。而從市場(chǎng)角度看，遙感技術(shù)具備覆蓋區(qū)域廣、獲取信息及時(shí)等特點(diǎn)，加強(qiáng)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用，可以滿足市場(chǎng)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的需求。

遙感技術(shù)有助于提高林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，進(jìn)而可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的分析，為市場(chǎng)造林、采伐等提供決策依據(jù)，推動(dòng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。隨著科技發(fā)展，遙感技術(shù)的成本在逐漸降低，使其在林業(yè)中的應(yīng)用更具經(jīng)濟(jì)效益，這將推動(dòng)更多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)應(yīng)用遙感技術(shù)調(diào)查和監(jiān)測(cè)林業(yè)資源。

遙感技術(shù)無須直接接觸目標(biāo)對(duì)象即可獲取信息，因此可以大大減少在林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的人力和物力開銷，為市場(chǎng)節(jié)省大量成本。遙感技術(shù)的應(yīng)用還可拓寬林業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展空間，促進(jìn)林業(yè)市場(chǎng)的健康發(fā)展。

4 結(jié)束語

本研究全面研究了遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用，分析了遙感技術(shù)在森林類型劃分、林業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用實(shí)踐，為遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用提供了實(shí)踐依據(jù)。同時(shí)，從技術(shù)、政策和市場(chǎng)3個(gè)方面深入探討了遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查及監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景，分析了遙感技術(shù)在未來林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用趨勢(shì)。然而，遙感技術(shù)并非萬能，在某些復(fù)雜的林木類型的判斷上和微觀環(huán)境的監(jiān)測(cè)上仍存在一定的局限性。因此，未來研究需要進(jìn)一步優(yōu)化遙感技術(shù)，提高其空間解析度和類型識(shí)別能力，同時(shí)加強(qiáng)其與地理信息系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)模型等其他技術(shù)的結(jié)合，真正意義上實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的多角度、全貌和實(shí)時(shí)展示。遙感技術(shù)的應(yīng)用無疑將使我國林業(yè)資源的調(diào)查及監(jiān)測(cè)工作更為便捷和高效，數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，空間解析度更高，為我國林業(yè)資源的保護(hù)和持續(xù)利用提供新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 莫德山.遙感技術(shù)在森林資源調(diào)查中的運(yùn)用[J].中國林副特產(chǎn)，2023（4）：94-96.

[2] 梁建榮.林業(yè)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)：無人機(jī)遙感技術(shù)[J].中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2023（7）：74-75.

[3] 阿古達(dá)木.遙感技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2022，45（5）：10-11，20.

[4] 王若怡.遙感技術(shù)優(yōu)化森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)[J].中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2023（2）：72-73.

[5] 馮蕊.無人機(jī)遙感技術(shù)助力森林資源調(diào)查監(jiān)測(cè)[J].中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2023（6）：78-79.

收稿日期：2024-06-12

作者簡(jiǎn)介：宋仁飛（1991—），男，江蘇宿遷人，工程師，研究方向?yàn)榱謽I(yè)遙感、林草調(diào)查規(guī)劃。#通信作者：周瑾（1980—），女，浙江臨海人，工程師，研究方向?yàn)樯峙嘤⒘謽I(yè)技術(shù)推廣，E-mail：37040625@qq.com。