淺談3s技術及其在林業管理中的應用

楊波

摘 要：本文簡要闡述了3S技術即全球定位系統（GPS）、遙感技術（RS）及地理信息系統（GIS）的基本概念，并從森林資源調查、森林資源動態監測、災害預防與監測、林業專題圖制作等方面介紹了3S技術在林業管理中的應用。

關鍵詞：3S技術；林業；管理；應用

1、3s技術概述

3s技術是全球定位系統（GlobalPositioningSystem，簡稱GPS）、遙感技術（RemoteSensing，簡稱RS）、地理信息系統（GeographicalInformationSystem，簡稱GIS）三種技術的統稱，是將空間技術、傳感技術、導航技術、航空航天技術、衛星定位、計算機技術、通訊技術等先進技術有機集成，對采集的信息進行數字化處理，并實現對其有效管理與應用的現代信息技術。目前，3s技術通常是指GPS、RS和GIS三種技術的集成服務，即利用GPS進行實時、準確定位的能力，利用RS獲取大面積地理空間信息的能力，利用GIS進行地理空間信息分析和綜合處理的能力，將三者有機結合集成為一個綜合的應用系統，實現各種技術相關功能的集合。

1.1全球定位系統（GPS）

全球定位系統（GPS）是美國從1973年開始研制，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代空間衛星導航與定位系統，主要由空間衛星系統、地面監控系統和用戶設備三部分構成。GPS通過分布于地球上空2萬公里高度的24顆衛星為地球上任何地方的用戶提供定位、導航和測繪服務，具有定位精度高、全天候、全球性、連續性、實時性、自動化等優點，給測繪領域帶來變革。隨著系統軟硬件設施不斷完善，在各領域應用性不斷深入。在林業工作中使用GPS這一先進定位及測量技術，能夠快速、準確、高效的測定點、線、面要素的精密坐標，完成森林資源調查、森林災害監測、造林規劃設計與檢查、林業科研等多方面的管理及各種界限的勘測與放樣落界，成為森林資源調查與動態監測的有力工具。

1.2遙感技術（RS）

遙感技術（RS）是20世紀60年代蓬勃發展起來的一門綜合性探測技術，是指從無距離、高空或外層空間的平臺上（如飛機、飛船、衛星等飛行器上），根據不同物體對波譜產生不同響應的原理，利用各種波段的遙感器，通過掃描、攝影及信息感應等，獲取地球表層自然界目標的波普特征信息及對這些信息進行加工、分析、處理，從而對地表各類地物和現象進行遠距離控測和識別的技術。遙感技術具有信息量大、精度高、獲取數據范圍大、周期短和受限制少等特點，在林業工作中主要應用于森林火災監測、資源清查與監測、病蟲害監測、火災評估等方面。

1.3地理信息系統（GIS）

地理信息系統（GIS）是一門融合了地理學、計算機科學、測繪遙感學、信息論、管理科學、應用數學等多門學科及各種應用對象、CAD技術、RS、GPS技術、多媒體技術的綜合應用系統。它以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件技術的支持下，采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布有關的數據，并根據用戶不同需要將空間信息及屬性信息以表格或圖形等多種形式輸出。GIS具有數據采集與輸入、預處理、編輯與更新、存儲與管理、空間查詢與檢索、分析、顯示及結果輸出等功能，是綜合處理和分析地理空間數據的理想平臺，是信息的“大管家”。GIS具有形象直觀、通俗易懂、效率高等優點，在林業工作中廣泛應用于森林資源管理、林業作業設計、病蟲害監測、森林防火監控等方面。

2、3S技術在林業中的應用

2.1森林資源的調查

森林資源調查一直以來都是林業管理中最重要的組成部分，在林業管理中發揮著重要作用。傳統森林資源調查一般是以抽樣調查和固定樣地定期觀測為主要方法和手段，不僅耗費大量人力、物力、財力，而且調查周期長、勞動強度大、實時性差、工作效率低，越來越不能滿足現代林業發展的需要。而利用3S技術則可以大大減少內外業的工作量，提高調查的工作效率。例如將RS技術生成的航片資料及采集的基礎地理數據、林業專題數據等信息導人GIS，調查者即可在室內根據遙感影像直接目視判讀并勾畫小班。外業調查時，利用GPS可以進行精準、實時的定位，快速、高效地把調查的樣本單元落實到地面上進行測量和調查，并可以與GIS連用實現數據圖形一體化。

2.2森林資源的動態監測

森林資源的各個方面如地類、林地面積、蓄積等都在不斷的動態變化中，進行森林資源監測，可以詳細掌握森林資源現狀及其消長變化規律，為林業主管部門提供詳實的森林資源信息，提高森林資源管理水平。與以往的森林資源監測體系無法進行長期動態監測相比，利用3s技術可以及時、準確地對森林資源信息進行更新，完成對森林資源的長期動態監測。根據監測目的和范圍，利用RS技術提供合適的衛星遙感數據源，運用GPS從空間獲取地面調查樣地的位置信息，最后用GIS將采集的各種調查數據進行匯總和分析，從而建立起完整的森林資源動態監測體系。

2.3災害的預防、監測

各種災害包括自然災害和人為災害給林業資源帶來巨大的危害，制約著林業的生存與發展。3S技術依靠其高效的對地觀測、定位能力及強大的數據采集、處理、分析及建模能力，為災害的預測、監測、分析、管理、決策等提供了行之有效的方法和手段。例如：利用GIS對森林可燃物進行分類，利用衛星遙感數據對林區熱量和溫度進行分析，并結合氣象因素和天氣預報等資料對森林火災進行預報。而一旦發生火災，可通過GPS實時、準確的測定火點位置和范圍，測量受災面積，通過GIS提供火點火線、水文、可調配勞力、地形地貌、通信保障等情況的現場態勢圖，為防火指揮部門提供決策依據。在森林病蟲害監測方面，根據正常生長的植物與遭受病蟲害后的植物的光譜反射曲線不同的原理，利用RS實時監測植物的光譜曲線，通過不同時相的遙感圖像對比，結合GPS和GIS技術，可對病蟲害進行預測、分析及評估。

2.4各種林業專題圖制作

傳統的林業制圖一般都以紙質版的地形圖作為制作各種林業專題圖的基本圖，且多使用手工繪制的方法，成圖時間長、精度低。以3S技術為基礎的林業專題圖制作方法，發展了傳統專題圖制作的理論和方法，開拓了制圖的新領域。3S技術中RS技術具有強大的圖像信息量，GPS技術具有精準的定位功能，結合GIS強大的制圖功能，可迅速、精確地制作各種林業專題圖如森林資源分布圖、林相圖、森林經營地圖、造林規劃圖、林種分布圖、經營撫育實施圖等。利用3S技術制作林業專題圖不僅快速、簡便、精度高、成圖美觀，還可以根據林業資源的變化進行實時的更新，是一種動態的資源管理方式。

3結語

隨著3S技術、計算機技術、多媒體技術、信息技術、通信技術等先進技術的飛速發展，3S一體化、智能化進程不斷加快，3S技術在林業管理中的應用也越來越深入和廣泛。但由于種種原因，3S技術在基層林業管理中的應用較低，制約了基層林業管理的進步與提高。因此，必須加快3S技術向基層林業推廣進程，加大基層林業管理部門3S專業技術人才培養力度，使3S技術在基層林業管理中發揮更重要的作用，為實現科技化、智能化、現代化的林業經營管理體系打好基層。

參考文獻：

[1]吳信才，地理信息系統原理與方法[M].北京：電子工業出版社，2002.4-5.

[2]李德仁，論RS，GPS與GIS集成的定義、理論與關鍵技術[J]遙感學報，1997，1（1）64-68.

[3]王瑞玲，3S技術在林業資源調查中的應用[J]科技創新與應用，2016，（15）：278.

[4]宋詠梅，3S技術在數字林業中的應用[J].科技展望，2014，9：154.endprint