“3S”技術(shù)在林業(yè)信息化中的應(yīng)用

康慶江+秦瑞強(qiáng)

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，原本一些經(jīng)常使用的森林資源調(diào)查方法因局限性過(guò)大已經(jīng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要。在這種前提下，發(fā)揮3S技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將其用在現(xiàn)代林業(yè)信息建設(shè)中就顯得十分重要。將地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS），遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)技術(shù)（GPS）這三種獨(dú)立的卻有密切關(guān)系的高、精、尖技術(shù)系統(tǒng)整合在一起，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中互相補(bǔ)充、這樣能夠發(fā)揮出十分巨大的作用。利用“3S”這種技術(shù)系統(tǒng)能夠快速地、廉價(jià)地獲得標(biāo)的物的空間位置、屬性，既能夠避免以往調(diào)查方法的不足；又可以在捕捉查找林火信息、探查森林資源、統(tǒng)計(jì)植被數(shù)據(jù)和野生動(dòng)物數(shù)據(jù)、預(yù)查病蟲(chóng)害、進(jìn)行林業(yè)專(zhuān)題圖編制和管理經(jīng)營(yíng)森林資源等方面發(fā)揮其不可替代的作用。文章中，我們將對(duì)傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查的弊端進(jìn)行分析并詳細(xì)介紹“3S”技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)中應(yīng)用的先進(jìn)性和優(yōu)勢(shì)性。

關(guān)鍵詞：GPS；GIS；RS；林業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）05-0151-02

Abstract： Since entering the twenty-first Century， the social and economic development has been developing rapidly. The forest resources investigation methods originally used frequently are too large to meet the needs of modern forestry technology development. On this premise， it is very important to give full play to the advantages of 3S technology and use it in the construction of modern forestry information. The technology of geographic information system （GIS）， remote sensing （RS）， global positioning system （GPS） of the three independent but closely related to the high precision and advanced technology system together， in the course of the practical application， in which complementing each other can play a great role. The use of "3S" technology， this system can quickly and inexpensively object spatial location and attributes， can avoid the shortcomings of previous survey methods； and it can play its irreplaceable role in capturing the search information， exploration of forest resources， forest fire statistics data and vegetation data， wild animal pests， precheck Forestry Thematic Map preparation and management of forest resources management. In this article， we will analyze the disadvantages of the traditional forestry survey and introduce the advanced and advantages of the application of "3S" technology in modern forestry.

Keywords： GPS； GIS； RS； forestry

人類(lèi)得以在地球上生存、成長(zhǎng)，環(huán)境和資源構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)是必不可少的基礎(chǔ)。森林，作為一種在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)作用的主體，其可以保持水土、改善環(huán)境、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展。為此，只有確保林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)才能持續(xù)發(fā)展。這就讓我們務(wù)必實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地捕捉森林資源現(xiàn)狀及其變化信息。在過(guò)去，我們森林資源調(diào)查主要方法就是使用羅盤(pán)等調(diào)查工具，通過(guò)抽樣調(diào)查采集數(shù)據(jù)，然后將調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總。這種方法存在的不足是：（1）林業(yè)工作者負(fù)擔(dān)重、強(qiáng)度大，經(jīng)濟(jì)成本較高。（2）受氣候、水文、地形等自然條件限制大，甚至一些人跡罕至的地區(qū)數(shù)據(jù)信息空白。（3）周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差。（4）定位不精確，抽樣覆蓋面窄，數(shù)據(jù)缺乏空間分布信息，不能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、全面性、可靠性。

綜上所述，傳統(tǒng)的調(diào)查方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足21世紀(jì)林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，利用更加先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)加強(qiáng)森林資源管理及其環(huán)境的監(jiān)測(cè)已成為迫切需要。近二十年來(lái)，“3S”（地理信息系統(tǒng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)）的發(fā)展與全面應(yīng)用，終于為解決上述問(wèn)題帶來(lái)了可行的新方法。

1 3S技術(shù)概述

1.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）

GIS（地理信息系統(tǒng)）是指利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述特定的地理分布數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)，它主要針對(duì)的是完整的或指定的地球表層空間中的一塊區(qū)域。

1.2 全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是指通過(guò)專(zhuān)門(mén)的衛(wèi)星定位，在整個(gè)世界的區(qū)域內(nèi)不間斷地、實(shí)時(shí)地進(jìn)行定位和導(dǎo)航的系統(tǒng)，我們通常簡(jiǎn)稱(chēng)為GPS。endprint

1.3 衛(wèi)星遙感技術(shù)（RS）

衛(wèi)星遙感技術(shù)是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)，它其中包含了電子、光學(xué)、空間、計(jì)算機(jī)通信和地學(xué)等等諸多高端新成就，在“3S”（RS、GIS、GPS）技術(shù)中，它具有著不可替代的重要重用。遙感技術(shù)是指通過(guò)已經(jīng)搭建好的特定高空外層空間平臺(tái)，利用特定的儀器，如可見(jiàn)光、紅外、微波等進(jìn)行攝影、掃描、感應(yīng)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，以達(dá)到辨別地面物質(zhì)的性質(zhì)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的技術(shù)系統(tǒng)。

2 “3S”技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

2.1 森林資源調(diào)查

森林資源調(diào)查了解森林資源的情況， 能夠掌握目前森林資源狀態(tài)及其生長(zhǎng)消亡的變化規(guī)律， 能夠提升森林資源管理的水平， 為各地方各級(jí)林業(yè)主管部門(mén)提供準(zhǔn)確、詳盡的決策依據(jù)。“3S”技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為森林資源的調(diào)查、監(jiān)測(cè)和分析提供了有效的手段和工具。由于“3S”技術(shù)能夠快速、及時(shí)地獲取三維信息，消除了以往的圖像校正和繁重的手工繪圖操作，大大減少了人工干預(yù)，操作過(guò)程變得簡(jiǎn)單，縮短了周期，成本成倍降低，整個(gè)過(guò)程將自動(dòng)運(yùn)行。“3S”技術(shù)在我國(guó)林業(yè)應(yīng)用中取得的成果十分可喜。“三北”防護(hù)林遙感綜合調(diào)查利用短短兩年的時(shí)間就確定了面積占全國(guó)的60%的“三北”地區(qū)林地、草地和其他可再生資源的數(shù)量，“3S”技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工作效率，全面性、準(zhǔn)確性也大大增強(qiáng)。

2.2 森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

只有通過(guò)合理利用森林資源，科學(xué)的管理才能保證森林資源的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)3S技術(shù)的發(fā)展，特別是遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的越來(lái)越完善，通過(guò)遙感技術(shù)得到的數(shù)據(jù)能直接進(jìn)入地理信息系統(tǒng)中，確保森林資源信息的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在各種適用范圍和目的的基礎(chǔ)上，根據(jù)森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)源的差異信息，您可以選擇：TM衛(wèi)星數(shù)據(jù)、avhrr衛(wèi)星數(shù)據(jù)，hrv衛(wèi)星數(shù)據(jù)、GF-1、GF-2等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。通過(guò)不同光譜觀測(cè)波段和不同光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)源與地面采樣技術(shù)組合，利用GPS技術(shù)確定樣本空間位置，然后利用GIS技術(shù)確定最終的調(diào)查數(shù)據(jù)，建立全面的森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)在幾年前就取得了驚人的效果。傳統(tǒng)的林業(yè)制圖通常以地形圖做基準(zhǔn)。精度不高，成圖時(shí)間長(zhǎng)。有些沒(méi)有地形圖做基礎(chǔ)的地方數(shù)據(jù)一片空白。“3S”技術(shù)圖像信息量龐大，再利用GPS技術(shù)精準(zhǔn)的確定方位以及在制圖方面的GIS先進(jìn)技術(shù)，我們完全可以根據(jù)不同的需求，迅速準(zhǔn)確地制作出各種專(zhuān)題圖。因此，“3S”技術(shù)的應(yīng)用，時(shí)間、地區(qū)的制約就不再是問(wèn)題。我們完全可以使用“3S”技術(shù)直接制作出滿(mǎn)足各種需求的專(zhuān)題圖。這樣，不僅生產(chǎn)時(shí)間會(huì)大大減少，也能提高其精度。可以毫不夸張地說(shuō)，“3S”技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用，與過(guò)去傳統(tǒng)的制圖方式相比，是一次巨大的飛躍和變革。

2.3 森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)

森林火災(zāi)往往是突然發(fā)生的，并且擴(kuò)大蔓延迅速。遠(yuǎn)程遙感技術(shù)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能夠快速及時(shí)地發(fā)現(xiàn)、采集火點(diǎn)范圍和位置，特別是對(duì)人煙稀少的林區(qū)。在我國(guó)，遙感監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)的技術(shù)比較成熟。上個(gè)世紀(jì)八十年代發(fā)生在大興安嶺山脈的火災(zāi)燒毀115萬(wàn)hm2森林。在火災(zāi)剛開(kāi)始的時(shí)候，氣象衛(wèi)星第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并十分精準(zhǔn)的確定了起火點(diǎn)的位置，并保持全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。火災(zāi)結(jié)束時(shí)，通過(guò)先進(jìn)的“3S”技術(shù)，準(zhǔn)確的進(jìn)行了火災(zāi)損失評(píng)估。“3S”技術(shù)的應(yīng)用，具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效應(yīng)，也展示了“3S”技術(shù)的先進(jìn)性和實(shí)時(shí)性。我國(guó)的飛機(jī)、衛(wèi)星、雷達(dá)、全方位一體的遙感實(shí)驗(yàn)使圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)災(zāi)害現(xiàn)象的全天候監(jiān)視，確保通過(guò)衛(wèi)星實(shí)時(shí)的傳遞到相關(guān)指揮機(jī)關(guān)和相關(guān)人員手中，為防火、滅火提供了火點(diǎn)、火勢(shì)情況，為防火決策提供了空間和時(shí)間上的準(zhǔn)確信息。

2.4 野生動(dòng)物資源調(diào)查

野外生存的動(dòng)物是森林資源重要組成部分之一。野外生存的動(dòng)物數(shù)量稀少，尤其是那些受法律保護(hù)的珍稀物種，它們?cè)谝巴獾沫h(huán)境十分復(fù)雜，讓林業(yè)工作者實(shí)地調(diào)查考證可行性低。在這樣的條件下，我們可以使用GPS進(jìn)行導(dǎo)航、精準(zhǔn)的尋找樣帶的起點(diǎn)、終點(diǎn)，從而讓調(diào)查人員有目的有方向的實(shí)地調(diào)查；我們可以使用遙感技術(shù)無(wú)差別、無(wú)間隙的對(duì)野生動(dòng)物棲息地狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，找出與野生動(dòng)物相關(guān)度高的環(huán)境因素；我們還可以使用GIS技術(shù)將野生動(dòng)物種群個(gè)數(shù)與其棲息地環(huán)境因素聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)系統(tǒng)全面的分析，實(shí)現(xiàn)有效率的、精準(zhǔn)度高的、成本低的野生動(dòng)物現(xiàn)狀調(diào)查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

“3S”技術(shù)中，RS能夠迅速的獲取大范圍的空間信息，GPS能夠準(zhǔn)確獲取具體定位信息，GIS能對(duì)RS和GPS的信息迅速作出反應(yīng)，并進(jìn)行綜合管理。目前，隨著空間、信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)疑更推進(jìn)了“3S”一體化、智能化的進(jìn)程。現(xiàn)在，有學(xué)者和科學(xué)家提出“數(shù)字”的概念，即數(shù)字地球、數(shù)字城市、數(shù)字林業(yè)等等。隨著這些理論的提出與完善，“3S”這種集合了諸多高、精、尖技術(shù)的綜合系統(tǒng)將在數(shù)字林業(yè)、信息林業(yè)中以其獨(dú)有的實(shí)用性、準(zhǔn)確性發(fā)揮著更大的作用，使用“3S”技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)森林資源，為各地方各級(jí)政府、林業(yè)、以及相關(guān)部門(mén)及時(shí)、準(zhǔn)確提供動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，從技術(shù)上保證我國(guó)數(shù)字林業(yè)建設(shè)宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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