“3S”技術在森林資源調查規劃中的應用分析

金萬祥

摘要：指出了傳統的森林資源調查主要采取人工作業，工作強度大、成本高，而且精度較低，在此情況下，在森林資源調查過程中引入“3S”技術就顯得尤為必要。闡述了“3S”技術的基本概況，分析了“3S”技術的優越性，探討了“3S”技術在森林資源調查規劃中的具體應用方法，以期提供參考。

關鍵詞：“3S”技術；森林資源調查；規劃；應用

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）22019102

1 “3S”技術概況

所謂的“3S”技術指的是GPS、RS、GIS 3種技術的統稱，也即全球定位系統、遙感技術以及地理信息系統。伴隨著信息技術的快速發展，使得3S技術在信息數字化實施過程中的重要性日益得以凸顯。

全球定位系統（GPS）最早發展于20世紀70年代左右，是一種能夠滿足海、陸、空全方位觀測、導航和定位功能的系統。GPS主要包括3個部分，即地面控制、用戶設備以及空間星座等，能夠在點、線、面3個維度確定被測對象的位置信息。由于GPS在精度和效益方面都具有比較明顯的優勢，因而廣泛應用于很多方面，如民用交通、土地利用調查、軍事以及森林資源調查等。

遙感技術（RS）主要是從高空接收一些來自地球表面的電磁波信息，并對所獲取的信息進行掃描、攝影以及處理后，在遠距離上對各種現象進行測控與識別。在森林資源調查過程中，遙感技術應用十分廣泛，尤其是在植被資源調查、病蟲害預測、氣候氣象預測預報等方面應用較為普遍。

地理信息系統（GIS）雖然在我國興起時間較晚，但卻是一門強調綜合性的應用系統。通過地理信息系統，能夠將各種森林資源視圖信息與森林地理位置相互結合到一起，融合了計算機科學、多媒體以及幾何學等學科的內容，實現了各種對象的有機融合，在此基礎上，通過對這些對象的科學分析，然后將對象所包含的圖文信息傳遞給用戶使用。

隨著“3S”技術發展程度的進一步加深，將GPS、RS以及GIS技術融為一體的技術在森林資源調查與管理等方面的應用前景十分廣闊。實現“3S”技術的有機融合，能夠構建功能更為強大的技術體系，能夠及時收集各種環境和空間信息，并對其進行有效處理。3S技術作為信息技術的重要組成部分，在森林資源調查利用中的發展過程主要表現為3個階段：第一階段，主要是作出信息采集手段，能夠收集各種森林資源信息，以供森林資源管理調用；第二階段，森林資源屬性與空間數據庫的構建，能夠更為準確地了解森林資源的數量與質量等信息；第三階段，通過有效探索獲取一些手段，能夠優化森林資源管理，促進森林資源管理決策能力的提升，進而對森林資源進行集約化管理。

2 “3S”技術的優越性分析

2.1 降低經費支出水平

第一，能夠節省調查經費。過去圖形制作都是依靠人工繪制完成，一張林相圖或者林業規劃圖的制作周期要長達7 d甚至更長時間，而采用GIS往往能夠在1 h內完成圖形制作。內業整理工作，草圖勾繪、描色、數據分析與統計等工作都能依靠計算機來完成，利用GIS能夠比人工節省5倍左右的經費。與此同時，各種報表的統計往往需要很長一段過程，數據的整理到統計整個過程往往需要10～15 d，如果采用“3S”技術，一旦屬性數據全部錄入完成，就可以著手開展圖表交互式統計了。第二，在掌握林相圖、基本圖和相關數據的基礎上，利用GIS技術能夠實時繪制出各種林業專題圖，比如說森林資源分布圖、土地分布圖以及造林規劃圖等，能夠大大降低圖像制作費用。第三，能夠減少林業規劃設計內業與外業調查經費，借助于GIS系統進行更新的林相圖能夠制作出立體化的林相圖，能夠為外業調查提供方便。

2.2 促進工作效率提升

一是能夠明顯加快內業制圖速度，使林業資源更新周期大大縮短；二是能夠提高各種林業專題調查工作效率，比如說森林資源分類區劃、林業分類經營等；三是能夠縮短經營決策方案的制作周期，使林業經營管理更加合理化；四是能夠將屬性數據和空間數據有機結合起來，進行綜合分析，避免了僅僅分析屬性數據的缺陷，增加林業決策方案的合理性；五是能夠對森林資源的空間數據與屬性數據實施動態化管理，在資源發生變更的最短時間里及時更新資源數據，以便更好地掌握資源狀況，便于科學決策。

3 “3S”技術在森林資源調查規劃中的應用

傳統的森林資源調查與規劃往往僅限于一定范圍，事先對森林資源進行分塊處理，然后逐塊逐塊地開展森林資源清查工作。這種做法不僅工作量龐大，需要的人力資源也比較大，工作效率極低，同時調查精度也會受到調查人員主觀認知能力的影響。為此，必須引入新進的技術，提高森林資源調查與規劃的工作效率，及時獲取更為準確的森林資源信息。而將“3S”技術應用到森林資源調查規劃中，不僅有助于構建更為完善的森林資源管理系統，也是對傳統森林資源調查方式的顛覆，使得森林資源調查工作更加科學、高效。下面將就“3S”技術在森林資源調查規劃中的具體應用進行詳盡探討。

3.1 圖形數據采集

借助于高精度掃描儀，能夠將帶有市、縣、鄉、鎮等各級行政區劃的地形圖進行掃描，并形成柵格數據文件，然后將柵格數據文件利用各種掃描矢量化軟件進行有效處理，如Arcgis、Mapgis等，將其轉換成為SHP格式矢量基本圖，然后在Arcgis、Mapgis軟件的幫助下，為其配準北京54坐標系與高斯—克呂格6度帶投影，并經過法國SPOT5衛星5 m分辨率全色數據和10日分辨率多光譜數據融合成TM衛星遙感影像，然后充當調查用參照圖。

3.2 建立解譯標志

把為衛星遙感數據景幅作為基本單元，結合林相圖以及森林分布圖相關資料，選擇幾條能夠覆蓋所有林地、樹種，富有代表性、色調齊全的線路。然后利用GPS以及PDA等相關定位工具，在不同線路上選擇地類與森林類型各異的樣點，調查并記錄下優勢樹種、地類、郁閉度以及齡組等，對地面形態特點進行簡要描述，并拍攝下地面實況照片，然后根據已有信息建立遙感影像和實地一一對應的解譯判讀樣片，在將其轉為DBF格式文件后在Arcview中進行加載，最終解譯判讀標志得以形成。endprint

3.3 小班判讀區劃

先對衛星影像進行幾何精校正處理，結合解譯判讀標志和已有的檔案資料，參照各種作業設計與檢查驗收資料，利用計算機技術，然后在人機交互方式下開展目視解譯判讀操作，進而完成小班區劃工作。

3.4 外業調查

在臺式機接口程序幫助下，對內業區劃數據SHP格式文件進行轉化處理，形成PDA調查文件，通過實測法，經過實地檢查、修改以及編輯等程序，然后在借助于臺式機接口程序，生成為Aacview GIS軟件數據格式，進而實現野外數據采集、成圖以及地理信息系統的一體化。

3.5 建立空間圖形庫

一旦外業調查結束，數據采集完成后，就可以借助Arcview、Arcgis等軟件的制圖功能，嚴格執行《林業地圖圖式》的規定，利用Arcview GIS軟件系統圖框，要么按照60×60的圖幅，要么采取A0到A4等成圖模式，完成一系列調查圖形的繪制工作，如森林分類區劃圖、林相圖、森林分布圖以及其他各種專題調查圖。

3.6 數據庫與圖形庫的應用

（1）制圖。該操作主要利用的是GIS軟件內置的繪圖功能，參照電子地圖繪制出各項符合具體比例尺需求的電子圖形。

（2）造林規劃。根據制圖環節中繪制出的GIS電子圖形，能夠發現各鄉鎮宜林地數據圖表，然后根據林業重點規劃，采用坡位分析和坡面分析相結合的方法，按照坡度和坡向所劃分出的地貌類型，確定最佳的造林地點，并選擇合理的造林樹種，在此基礎上就可以進行各種工程造林規劃了。

（3）查詢。在GIS電子地圖上，能夠同時完成數據和圖形交互查詢，也就是說，通過點擊電子圖形中的造林地塊，能夠查詢獲得與地塊相關的各種資料，比如說所需行政區劃、戶主、林種樹種、造林地面積以及栽植年限等各種信息。同時，也能夠通過輸入相應地數據信息進行定位查詢，了解到小班圖形位置信息，并能夠及時定位到查詢位置，查詢獲得的結果是文字、圖表以及圖形等多種要素的組合，視覺效果更為直觀清晰。

（4）管理。只要在電子地圖中定位出具體的某一點，就能統計、查詢并分析出周邊造林地、林地以及荒山荒地變動情況。如某一樣點周圍300 m范圍內的造林地面積、林種類型、造林前后的林地類型等相關資料。

（5）輸出。能夠輸出含有各種地理信息的專題圖形。對于整片造林地的小班地形圖的輸出，必須嚴格遵循國家統一的林業專題圖的規定進行，要求輸出的林業專題圖必須含有圖標題、指北針、比例尺、海拔高度以及經緯度坐標等內容，能夠進行編輯與調整。

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