3S技術在森林資源管護效果在線評價中的應用

王永黎

(海西蒙古族藏族自治州林業站，青海 德令哈 817000)

1 引言

自我國實行森林資源管護經營模式以來，森林資源管護效果得到大大提升。由于森林資源具有動態的特性，針對森林資源管護效果進行在線評價是對森林資源進行有效管理的重要手段[1]。考慮到現代森林資源管護體系的不斷完善，能夠在一定的空間內通過評價森林資源管護效果，提高森林資源管護的科學性，最大程度上發揮森林資源管護的能動性。目前，我國針對森林資源管護效果在線評價方面的研究十分罕見，缺少一種較為系統性的森林資源管護效果在線評價方法。3S技術以其只通過一種方法就把世間一切事物都管起來的特色核心理念，成為現代信息技術的總稱。3S技術的主要內容包括：遙感技術、全球定位系統以及地理信息系統，將三種信息技術的優勢進行深度融合，對地理信息進行統一管理[2]。也就是說，3S技術對提高森林資源管護效果在線評價精度方面具有一定的應用優勢，為森林資源管護效果在線評價提供了新思路。因此，本文通過將3S技術引進到森林資源管護效果在線評價中，提出一種新型基于3S技術的森林資源管護效果在線評價方法，致力于為森林資源管護效果在線評價方面的研究提供參考。

2 基于3S技術的森林資源管護效果在線評價方法

2.1 基于3S技術測定森林資源管護效果參數

在開展森林資源管護效果在線評價方法的設計中，必須要測定森林資源管護效果參數[3]。森林資源管護效果參數可宏觀表示森林資源管護效果，根據森林資源的各指標參數，分析森林資源管護效果，基礎的森林資源管護效果參數由濕潤指數、植被覆蓋指數、土地退化指數、資源豐度指數以及污染負荷指數構成。森林資源管護效果的標準參數代表值，如表1所示。

表1 森林資源管護效果的標準參數代表值

結合表1所示，通過多次測量記錄數據，并觀察數據之間的變化特征。由于森林資源管護效果參數測定中受到的外界影響因素較多，以此在測定過程中應在經濟許可的條件下，盡可能多地布置觀測點，用來解決森林資源管護效果參數多解性存在的問題。由于在森林資源管護過程中，地質層受到的干擾較大，且測定中邊界涉及到的邊界問題較多。因此，在森林資源管護效果參數測定時必須結合3S技術，以遙感技術作為森林資源管護效果信息采集的主力；通過全球定位系統對遙感圖像中提取的信息進行定位，賦予坐標，使其能和地理信息系統中的“電子地圖”進行套合[4]。運用GPS裝置確定傳感器地理位置，然后通過IMU慣性測量裝置檢測無人機的實時姿態數據，獲得所有激光沖脈與森林地面接觸的空間三維坐標，最后運用分類技術將與森林資源管護效果無關的數據進行移除，擬合最終獲得的結果，完成基于3S技術對森林資源管護效果參數的測定[4]。

2.2 計算森林資源多層管護效果評價指標聯系

基于森林資源管護效果參數的測定結果可知，森林資源管護效果在線評價必須以多指標參數為依據，確保森林資源管護效果在線評價的全面性。下述將通過計算森林資源多層管護效果指標聯系值，以此實現對森林資源管護效果的在線評價[5]。本文采用早期瑞典科學家Hakanson提出的生態指標評價方法，根據森林資源管護效果參數所表現的行為特征，對森林資源管護效果進行有效評價。并結合以往森林資源管護效果評價經驗，計算森林資源多層管護效果評價數據的風險值。具體計算，如公式(1)所示。

Rr=β×(Km-Rf)

(1)

在公式(1)中：Rr指森林資源管護效果評價數據風險；K指評價隱患；m指森林資源管護數據；β指多種外界影響森林資源管護效果的因素；R指森林資源結構特征；f指森林資源管護效果評價的主控因素。根據公式(1)，判定森林資源管護效果評價數據中潛在的風險，當計算結果在森林資源管護效果的標準參數代表值范圍內時，證明評價結果具有可實施性，當超出該范圍時，需修正森林資源管護效果評價數據后重新計算，直至滿足數據評價要求。

2.3 構建森林資源管護效果在線評價荷載矩陣

通過明確森林資源多層管護效果評價指標聯系，提取的關鍵評價因子，下述將采用構建評價因子荷載矩陣的方式，進行評價方法的下一步設計[6]。首先，建立對應的數據樣本矩陣，自定義該組矩陣的表示方法為y，則y對應的樣本組合表示為yi={yi1，yi2，……，yij}，j表示森林資源管護效果評價主成分的數量。采用云端數據處理方式對收集的數據進行前期數據預處理，統一存儲數據的格式，實現森林資源管護效果的有效分析。而后，選擇可實現數據動態化分析的線性函數，定義函數的PCA設計標準，保留傳統評價方法中數據處理的優勢，將特征空間中的數據進行正交方向的轉換，按照數據的特征值大小，將森林資源管護效果從好到壞依次進行排列，前m組數據集合是保留數據變異結構最多的數據組。最后，進行特征數據代表成分的方差數值計算。計算公式如下，如公式(2)所示。

(2)

在公式(2)中，λ指的是森林資源管護效果對應的映射數據；I指的是多種特征元素的單向矩陣。根據上述公式可進行森林資源管護效果的投影評價，結合投影的單位及覆蓋范圍，實現對應的評價因子荷載矩陣建立，滿足數據的綜合性評價。

2.4 森林資源管護效果評價賦值打分

根據上述建立的評價因子荷載矩陣，下述將進行評價方法中的最后一步，森林資源管護效果評價賦值打分。首先，根據德爾菲數據處理方法，進行多組數值的權重程度對比，采用專家評分的方式，從3s技術投入及管護效果兩個方面，進行森林資源管護效果數據評價的模擬化檢測。結合基礎對比指標，將區間賦值數據分為0～60分、60～75分、75～85分以及>85分，整合森林資源管護投入的成本數值，采用在線評價方式，對多種森林資源管護效果評價指標進行綜合性賦值[7]。除此之外，可采用建立核函數的方式進行多級指標變量的統計，對權重值較大的森林資源管護效果評價指標賦予較高的權值，分析數據間的權值占比，及權值之間的動態化關系，實現森林資源管護效果評價。

3 實驗

3.1 實驗準備

為構建實驗，便于對比本文設計評價方法與傳統評價方法的適用性。使用相同的森林資源管護方法對M森林資源進行管護，分別利用兩種評價方法對森林資源管護效果進行在線評價。將采集到數據利用MyCloud仿真實驗軟件，歸一化處理。根據森林資源管護效果評價體系的特征作為測試依據，設置傳統評價方法為實驗對照組。實驗主要內容為測試兩種評價方法的評價矢量，從而評定評價精準度更高的評價方法。針對MyCloud仿真實驗軟件測得的評價矢量，記錄實驗結果，進而判斷兩種評價方法對森林資源管護效果的評價能力。

3.2 實驗結果與分析

根據上述設計的實驗步驟，采集5組實驗數據，將兩種評價方法下的森林資源管護效果評價矢量進行對比，對比結果如表2所示。

表2 森林資源管護效果評價矢量對比

通過表2可得出如下的結論：本文設計的評價方法凈化效果評價矢量最高為0.91，實驗對照組為0.55，設計的評價方法評價能力更強，可以實現對森林資源管護效果精準的在線評價。

4 結語

通過實驗驗證結果，證明所設計的評價方法可以滿足設計總體要求，可以廣泛應用于森林資源管護效果在線評價方面。設計評價方法不但能夠完成傳統的評價方法所不能完成的任務，還能夠以森林資源多層管護效果評價指標聯系為導向，為森林資源管護效果在線評價方法的設計提供學術意義。通過以上研究，證明3s技術在森林資源管護效果在線評價中應用的有效性。本文唯一不足之處在于沒有對森林資源管護效果的具體措施進行深入分析，相信這一點，也可以作為森林資源管護方面日后的研究方向之一。