3S技術在伐區調查設計中的應用

鄧競平

摘 要 隨著高新信息技術的迅速發展，3S技術在林業行業工作中得到了廣泛的應用。3S技術在伐區調查設計中的應用主要包括伐區界線測量、伐區面積計算、樣地定位、標準地設置、伐區調查設計圖制作等。基于此，著重對目前3S技術在伐區調查設計中的應用進行詳細介紹和分析。

關鍵詞：3S技術;伐區;調查設計

森林采伐前一般需要深入伐區進行調查，根據調查獲得的森林數量、質量和立地條件，進行森林采伐利用和森林更新方案設計，編制出調查設計文件，作為制定計劃和指揮生產的依據，這項為伐區生產進行的調查設計工作稱為伐區調查設計。隨著現代科技在林業經營管理中的應用，林業管理水平得到很大提高，對伐區調查設計的要求也相應提高。面對林區復雜的地理環境，在伐區調查設計中應用3S技術，能夠減輕伐區調查人員的工作量，同時提高工作效率和精度。

1 3S技術概述

3S技術是全球定位系統（Global Positioning Systems，GPS）、遙感技術（Remote Sensing，RS）和地理信息系統（Geography Information Systems，GIS）的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。全球定位系統（GPS）是一個中距離圓型軌道衛星導航系統，可以為地球表面絕大部分地區（98%）提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。遙感技術（RS）是指從高空或外層空間接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，并通過對這些信息進行掃描、攝影、傳輸和處理，從而對地表各類地物和現象進行遠距離控測和識別的現代綜合技術。地理信息系統（GIS）是在計算機軟硬件支持下，擬描述客觀世界的各種數據，按其地理坐標或空間數據輸入計算機，并在其中存儲更新、查詢檢索、量測運算、分析處理、綜合應用、顯示制圖和輸出的一種技術系統。隨著全球衛星定位系統、遙感技術和地理信息系統的不斷發展，3S一體化技術的研究和應用逐漸向廣度和深度發展，已被廣泛應用于林業、農業、水利、公路、工程建設、地質與礦產、海洋、國土等資源、環境與工程管理的各個領域[1]。

2 3S技術在伐區調查設計中的應用

2.1 伐區界線測量

伐區界線測量的傳統方法中，調查人員大多利用地形圖進行對坡目視勾繪。伐區地形一般較為復雜，視線影響、勾繪者站立的位置和角度不同都影響勾繪伐區邊界精度，應用GPS的定位功能，則能夠快速、高效、準確地測量伐區的界線。調查人員手持GPS沿伐區邊緣勻速行走，行走過程中保持GPS水平，且速度不要過快，沿伐區邊緣繞行一周后保存航跡，在計算機上將GPS航跡導入GIS軟件，在地形圖上顯示，即可得到所調查伐區的界線。

2.2 伐區面積計算

應用3S技術計算伐區面積主要有兩種方式。1）應用GPS面積計算功能直接計算面積。開機進入GPS面積計算頁面，按下“開始”按鈕開始測量，由起點出發沿伐區邊界走一圈，回到起點結束形成閉合航跡，按“計算”按鈕即可計算出伐區面積。2）GPS同GIS軟件相結合。將GPS航跡導入GIS軟件，在計算機上應用GIS軟件繪制出伐區界線圖計算面積[2]。

2.3 樣地定位

在伐區調查中，需要對調查樣地進行定位，以便復位測量。GPS技術具有能夠進行快速動態定位的特點，為伐區調查提供有效的幫助。使用GPS前將坐標格式設定為用戶自定義“UserGrid”，設置坐標參數，中央經度=（當地經度÷6+1）×6-3;投影比例為1;東西偏差為500 000;南北偏差為0;DA為-108;DF為0.000 000 5;DX、DY、DZ根據不同地區應取不同數值，可以在當地測繪部門得到。設置好坐標參數后將GPS翻頁到衛星界面，GPS與衛星連接穩定后，即可讀出調查樣地的公里網坐標，做好記錄。樣地復位測量時根據記錄的調查樣地公里網坐標，應用GPS導航功能，能夠準確找到調查樣地的位置。

2.4 標準地設置

在伐區調查中，需要設置標準地對植被郁閉度、樹種組成、株樹密度、平均胸徑、蓄積量進行調查，設置具有代表性的標準地是提高伐區調查精度的關鍵。遙感圖像是以地物的光譜特征、輻射特征、幾何特征和時相變化來表現地物信息，調查人員可以通過綜合遙感圖像的形狀、大小、色調、陰影、紋理、圖案等初步判斷所調查伐區的林分特征，從而為合理設置標準地提供參考。

2.5 伐區調查設計圖制作

地理信息系統（GIS）作為獲取、處理、管理和分析地理空間數據的重要工具和技術，具有強大的制圖功能，為伐區調查設計圖制作提供了方便。目前應用較多的GIS軟件有ESRI公司的ArcGis、中地數碼的MapGis、超圖軟件的SuperMap等[3]。應用GIS軟件制作伐區調查設計圖主要過程為掃描紙質地形圖（1∶10 000）為柵格圖像，圖像配準，矢量化柵格地圖，編輯伐區位置、四至界線、集材道等，標記伐區小班號、優勢樹種、林齡、采伐面積、采伐蓄積、出材量等，設計圖例、指北針、比例尺，打印輸出。

3 結論

1）在伐區界線測量中，GPS航跡法同傳統對坡目視勾繪方法要靈活運用，才能減少工作量。對一些邊界線無明顯地形、地物的，如平地、山腰、斜坡等則采用GPS航跡法，對邊界線有明顯地物、地形的則采用對坡目視勾繪方法，如山脊、山溝等。

2）用GPS測量面積時，林地面積越大精度越高;對不規則林地測量面積，用GPS航跡法計算面積相對精度較高。

3）在伐區調查中應用GPS的定點、定位功能，讀取樣點的位置坐標，完全可以取代傳統的樣點定位、目視定位等調查方法。應用GPS的定位和導航功能對伐區調查樣地進行定位和復位測量，可以大大減少勞動量，提高伐區調查效率，確保樣地定位的準確性。

4）遙感圖像主要應用于大面積的森林資源調查，在伐區調查中應用遙感圖像直接估算林分蓄積量精度不高，但可以為調查中設置標準地提供參考。

5）應用GIS軟件制作伐區調查設計圖，采用統一的字庫、符號庫、線型庫、顏色庫、圖案庫等以及規范化的標注，圖面美觀、色彩均勻、符號大小統一，提高了成圖質量。

參考文獻：

[1] 周維祿，蘇百牛.“3S”技術在森林資源規劃設計調查中的應用[J].甘肅林業，2013（2）：36-37.

[2] 安星鋒，閆衛國，李剛.GIS和GPS技術在林業調查中的應用[J].綠色科技，2015（8）：183-184.

[3] 朱成日.試論GIS和GPS技術在林業調查中的應用[J].科技創新與應用，2018（6）：140-141.

（責任編輯：劉昀）