林業調查規劃設計中3S技術的應用分析

楊艷鳳

摘 ? ?要：3S技術是遙感技術（RS）、全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS）3種技術的統稱。3S技術在林業調查規劃設計中的應用效果較好，降低了工作量，提高了森林資源的測量精度。主要分析了林業調查規劃設計中3S技術的應用，以期為相關工作者提供理論支持。

關鍵詞：林業調查規劃設計;3S技術;應用

文章編號： 1005-2690（2021）05-0121-02 ? ? ? 中國圖書分類號： S757.4 ? ? ? 文獻標志碼： A

在林業調查規劃中，由于部分區域較閉塞，并且人力資源不足、資金投入不夠充分，導致林業管理的力度較薄弱，林業調查規劃設計方案不夠具體。不僅如此，很多單位制訂的林業調查規劃方案大多數采用巡邏的方式，需要耗費大量的時間、精力和體力，也不能保證林業調查規劃的全面性，難以建立有效的森林自然災害數據庫。針對這些情況，應在林業調查設計中應用3S技術，實現林業的全面定位、調查和規劃，確保林業調查規劃設計的實時性和動態性。

1 ? 3S技術相關闡述

3S技術實現了RS、GPS、GIS的優勢互補。RS是指通過遙感器在空中對地面的物體性質進行探測，隨著陸地衛星的應用及發展，航天遙感迅速應用。航天遙感主要通過不同物體產生的波譜進行識別，信息采集和獲取能力十分強大，具有豐富性、動態性、宏觀性等特點[1]。目前，航天遙感已經成為了GIS的重要數據獲取源。

GIS技術是指利用計算機的硬件和軟件對地理數據進行綜合分析與科學管理，是3S技術集成的基礎平臺，可以實現地理空間數據的存儲和分析等功能。此外，通過GIS還可以實現不同來源時空數據的處理、模擬等，從而得到最優決策。

GPS是由美國開發的，在1994年部署完成的空間導航系統，GPS可以實現全球性和高精度的實時定位導航，為RS、GIS提供十分精確的空間定位信息。當前，GPS技術的應用十分廣泛。

3S技術及其集成在地球空間研究中應用十分廣泛，是空間信息科學的核心關鍵技術，通過3S技術可以實現信息獲取、信息處理及信息應用的一體化，并且確保了信息應用的精度。RS、GIS、GPS的綜合應用成為各種空間信息獲取和決策輔助的最有力手段。3S技術在應用中首先通過RS技術獲得影像信息源，利用GPS技術獲取影像信息中的位置信息，再通過GIS技術平臺實現圖像處理和分析應用。

2 ? 林業調查規劃設計中3S技術的應用概述

傳統林業調查方法的周期長、實時性差，已經不能滿足現代林業可持續發展的相關技術要求，而3S技術可以解決上述問題。

3S技術在林業調查中的應用概述如下：①應用3S技術對森林資源進行動態監測，根據各自不同區域森林的光譜觀測波段和分辨率獲得RS影像數據，以RS影像數據作為基礎數據源，可以實時獲取不同區域的森林資源區域特征，通過GPS空間定位、GIS的數據分析和匯總，可以實現森林資源的動態、高精度監測。②GPS技術可以提高森林樣地野外定位、面積測量和距離測量的精度。利用3S技術進行森林資源清查，可以提高森林調查的精確度和效率。例如，在林業調查規劃設計中，某地區準備進行次生林建設，可借助 3S 技術了解目標區域的空間態勢，并生成詳細的資料圖，作為后續林業調查規劃設計的依托和輔助。③利用3S技術進行伐區定位、合理規劃伐區，確定合理的采伐面積、采伐順序及最優集材方式等。④利用3S技術評價采伐地的水土流失程度、土壤及植被，從而確定最佳的采伐后造林計劃，實現適地適樹。⑤3S技術在繪制林業專題圖方面的應用。利用傳統的方法制作林業專題圖，作圖的周期長，并且需要投入大量的成本，手工繪制的工作量巨大，而采用3S技術可以利用計算機取代手工繪圖，各種調查數據通過軟件平臺可以實現快速分析和成圖[2]。

3 ? 林業調查規劃設計中3S技術應用的技術路線

應用3S技術進行林業資源調查規劃設計，具有較強的可操作性和實用性，可以形成完整、科學的森林資源獲取體系，具體技術路線如下。

3.1 ? 數據獲取及管理

GIS為森林資源圖像、數據及圖形的綜合信息管理平臺，RS為森林資源的動態數據源，GPS為重要的森林資源信息矢量數據源。林業調查規劃設計中獲得的空間數據包括基礎數據和專題數據，其中基礎數據包括森林資源的數字柵格地圖、森林資源的數字正射影像、森林資源的數據高程模型。森林資源GIS專題數據包括柵格數據和矢量數據兩種。柵格數據包括森林利用土地形狀圖、森林資源分布圖、行政區域圖等，可以確定林業區域的經營范圍，實現土地利用類型分類。矢量數據包括地理對象的面數據（居民區、面狀河流等）、線數據（小班區劃界、現狀河流等）、點數據（小班注記、山脈注記等）。屬性數據是與空間位置信息無關的數據，形成小班調查因子數據庫（包括小班樹種、樹木的郁閉度、林種、齡組、地貌、坡度、經濟林產期、作業年度等信息）、圖片信息（遙感影像與實地真實情況相對應的直觀體現）及文檔數據（工程管理文件、資源調查報告等信息）等。小班調查因子數據庫是林業資源規劃設計的基礎。數據獲取之后在GIS平臺進行分析管理，統一將空間數據庫中的矢量數據轉換成Shape格式，在Arc GIS軟件支持下判讀解釋SPOT5衛星遙感數據，數據格式為Shape格式。文本數據統一采用Word格式。坐標系可以采用北京54坐標系或西安80坐標系。比例尺應完全一致，根據測量范圍選擇取1∶1 000、1∶1 500等固定比例。

3.2 ? 建立解譯標志表

深入研究森林資源的分布特點及其與地理環境因子之間的關系，采用遙感影像SPOT5信息源，在GIS操作平臺中，以GPS為輔助手段獲取不同的森林資源信息進行綜合分析，同時結合野外調查驗證方法，建立解譯標志表，具體闡述如下：①首先設定踏查線路，以RS數據的景幅物候期為單元，根據調查區域內地表植被及種植樹木的特點，選擇3～5條可以全部覆蓋調查區域內地類和樹種的勘察線路。②通過RS數據的影像識別，利用GPS等定位工具，拍攝地面實況圖片，建立地面實況和直觀影像特征之間的關系，最終得到遙感影像圖的判讀樣片。③進行室內分析。根據獲得的影像和地面物體之間的對應關系，構建RS影像的形態、結構等與判讀因子之間的關系。④構建解譯標志。在RS數據上對影像特征進行判讀，得到解譯標志表。通過高分辨率遙感影像像元（包括地理信息數據、遙感數據、地面調查數據等），采用遙感計算技術、統計方法等篩選出與森林蓄積量相關的測樹因子、地理環境因子等信息，利用分類器，例如神經網絡、最小距離判別、最大似然等，進行小班分類識別，得到解譯標志表。解譯標志表包括橫坐標、縱坐標、地貌、海拔、坡度、坡向、破位、地類、起源、優勢樹種、齡組、平均樹高、平均胸徑、郁閉度、色彩、形態、結構、相關分布、地域、照片號等相關信息[3]。

3.3 ? 小班蓄積的計算與輸出

利用殘差分析方法確定林業調查區域內不同樹種的主要相關因子，在遙感數據分析軟件中建立優勢樹種的蓄積回歸模型，計算像元蓄積，根據不同像元的蓄積值，利用小班聚類歸分析得到小班總蓄積比值，例如林地小班平均面積、林地最小區劃面積等。之后還需對小班蓄積數值的精度進行驗證與分析，實現森林資源動態三維模擬，增強林業調查規劃設計的真實性和科學性。

4 ? 3S技術應用效益

4.1 ? 經濟效益

經濟效益主要體現在兩個方面：①節約經費。3S技術在林業規劃調查設計中的應用，可以在一定程度上縮短調查的時間、節約調查費用，并且提高測量精度，與傳統調查方法相比，可以節約更多的經費。②市場前景廣闊。林業資源調查規劃設計對于森林資源的保護具有十分重要的作用，3S技術的應用便利，應用前景廣闊。

4.2 ? 社會效益

社會效益主要體現在兩個方面：①優化資源配置。在林業規劃設計調查中，只有合理利用資源，才能達到節約經費的目的。應用3S技術可以將不同的資源要素快速融入森林資源規劃設計調查和森林資源管理的各個工作環節，引導資本要素、勞動力要素的重新配置，提高森林資源調查的科技含量，從而顯著提高林業生產經營能力。②提高決策管理能力。應用3S技術可以快速摸清森林資源的質量、森林資源的分布情況、森林資源的數量，利用技術獲得相應的基礎數據，并且通過相應的信息技術實現快速成圖、虛擬現實等目的，為林業政策的制定提供數據支持，促進林業科技進步。3S技術的應用也可以在一定程度上提高林業科技人才的素質，加強林業科技知識的傳播。

通過以上分析可知，3S技術在林業調查規劃設計中的應用效果較好，并且具有一定的社會效益和經濟效益，通過3S技術可以快速實現林業的森林資源定位、面積定位等，提高了測量的精度，今后還需要繼續加強3S技術在林業調查規劃設計中的應用，實現林業資源的動態監控和全面管理。

參考文獻：

[ 1 ] 彭保羅.水土保持與荒漠化防治中3S技術的應用探索[J].赤峰學院學報（自然科學版），2017（14）：18-20.

[ 2 ] 盧斌.林業調查規劃設計中3S信息技術應用探討[J].綠色科技，2019（21）：175-176.

[ 3 ] 吳秀鋼.3S技術在基層林業管理中的推廣應用探討[J].種子科技，2019（12）：140.