“3S”技術在橫峰縣森林資源管理中的實踐應用

李桂林

摘 要 在當前智慧林業發展背景下，“3S”技術的應用在森林資源調查和數據統計中發揮重要作用，有助于林業工作者動態性獲取并監測林業資源。闡述森林資源管理和“3S”技術的基本概念與內容，以江西省上饒市橫峰縣為例，分析“3S”技術在森林資源管理中的應用優勢，發現森林資源管理是一種具有組織性、決策性和目的性的活動，應用“3S”技術可實現屬性因子與地圖調查的互動，自動求算小班面積，實時監測森林狀態，便于應急預警，推動森林資源調查項目走深走實。

關鍵詞 森林資源管理;“3S”技術;實踐應用;江西省上饒市橫峰縣

中圖分類號：S712;S757 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.16.074

《中國智慧林業發展指導意見》的出臺，標志著我國林業已經逐漸步入了“數字林業”和“智慧林業”發展階段，為新時期林業現代化的實現奠定基礎。基于此，文章以“3S”技術為例，分析“3S”技術在森林資源管理中的作用與優勢，以此推動林業生產的轉型與升級，重塑林業系統管理機制，提高林業協同管理水平。

1 概念解讀

1.1 森林資源管理

森林資源管理是一種具有組織性、決策性和目的性的活動[1]。具體是指營林技術人員、外業調查人員按照上級部門的指示要求，對管轄區域內森林資源進行更新、培育、調查、保護、管理、規劃和設計，其是衡量林業工作成效最重要的標志，也是林業生產的前提。橫峰縣森林資源管理的對象主要是縣域內的森林環境、林地面積、森林資源質量、森林內野生動物;管理手段為現代化信息系統和信息平臺;管理內容主要為橫峰縣林地林權、采伐消耗、采伐限額、造林更新檢查與驗收、隊伍建設、造林成效評估、森林生長因子、作業設計、林業生產條件、優勢樹種調查、森林環境評價等。

1.2 “3S”技術

“3S”技術即“地理信息系統+遙感技術+全球定位系統”的總稱，將計算機技術、通訊技術相結合對空間信息進行采集、處理，三者在動態分析、信息收集整理更新、信息使用與管理等方面各具優勢與特色，是環境科學研究的一個重要發展方向，為森林管理提供科學依據。

2 “3S”技術在森林資源管理中的應用優勢

“3S”技術經常與PDA動態導航結合使用，在森林資源管理中發揮出以下優勢與作用。

2.1 自動求算小班面積

橫峰縣森林資源小班調查主要涉及點狀小班、線狀小班和面狀小班這3個方面[2]。在小班區劃線閉合后，面狀小班自動產生“投影理論面積”，通過PDA編輯工具自動求出該圖形所圍面積，利用前期應用“3S”技術獲得的資料將面積數據代入“屬性庫”中，如果需要平差，在給出寬度后，系統會自動得出線狀面積。而在傳統方式中，需求積儀、求算表，攜帶圖板等用具，操作煩瑣，平均一個林班用時約30 min，而利用“3S”技術與PDA動態導航相結合用時不到1 min，極大地提升了森林資源調查與管理的工作效率。

2.2 實現屬性因子與地圖調查的互動

在“3S”技術的應用下，PDA中可直接記載橫峰縣森林資源林分和散生木的面積及平均直徑，采取電子地圖與屬性因子模版互動模式，雙軌制輸入調查屬性信息，避免傳統用小班卡片手工填寫，可防止漏項和出錯，由地圖界面直接進入屬性因子界面，之后自動獲取小班信息，輸入“樣地號”登錄，可獲取GPS實際坐標值。

2.3 實時監測森林狀態，便于應急預警

“3S”技術的應用不僅可實現森林資源數據庫的一體化查詢，保證數據實時更新，還可對森林資源進行動態監測[3]。例如，通過技術分析進行造林規劃，優化森林資源整合，提高速生豐產林培育效率，提高造林設計科學性，增強林業設計水平，使封育設計更合理且更易實施。利用“3S”技術可對森林防火觀望塔通視性進行分析，技術人員輸入實時數據運行模型，實現對森林火險的及時預報，上級指揮部門按火災狀況及時就近調集人員裝備，在森林防火撲救指揮系統的調動下進行撲火應急部署。

3 “3S”技術在森林資源管理中的實踐應用

橫峰縣位于上饒市西部，屬中亞熱帶季風濕潤氣候，整個橫峰縣境內以低山丘陵為主，土層深厚、肥沃。該縣共有山地面積4萬余 hm2，且該地區氣候溫和、四季分明，大于等于10 ℃積溫為5 750 ℃，無霜期長，年日照時間1 789.9 h，因此較適合森林資源生長，林業用地約為413萬hm2。橫峰縣林業局根據機構編制設定和實際工作需要，貫徹落實國家、省、市和縣有關森林生態環境建設有關政策，在營林生產計劃、組織營造林、森林撫育等方面取得突出成就。同時，上饒市橫峰縣在“十四五”開年，不斷響應和貫徹落實“數字林業”政策，通過數字技術促進林長制工作走深做實，致力于實現全縣范圍網絡全覆蓋和全縣森林資源網格化管理，在現有林地“一張圖”基礎上，利用“3S”技術使得森林督查更加精準高效，方便快捷地掌控護林員巡山護林信息，實時監測林地生長因子，最終實現“天上看、圖上比、地上巡”的工作目標。基于此，文章以森林資源二類調查為例，總結“3S”技術在橫峰縣林業局森林資源二類調查工作中的應用方法，以此助推各項林業建設。

3.1 調查樣點布設

在森林資源二類調查中，外業人員在原有林地區劃系統的基礎上，對己發生變化或原區劃不合理之處進行劃分，同時核對森林經營單位境界線，調查各類林地面積，調查與森林資源有關的生態環境因素，計算現實林分森林生長量與消耗量，如果是場外造林，應以分場為單位進行區劃調查，調查各類森林、林木蓄積情況。同時，在調查過程中應將總體蓄積量抽樣控制精度維持在90%。生態公益林小班允許誤差采用等級B，主要調查因子允許誤差采用等級A[4]。

在本次橫峰縣林業局森林資源二類調查工作中，以總面積為抽樣總體，對樣本單元數進行計算，通過小班平均每公頃蓄積量標準差得到變動系數，之后計算樣點距，在萬分之一的地形圖上按公里網加密法，利用ArcGIS軟件完成，添加林場邊界，添加4張柵格地形圖并完成配準，做好林班邊界矢量圖層，將電子表（含有287個樣點坐標的電子表）中的數據轉換為圖層中點對象，利用數據顯示得到系統抽樣樣點分布圖。在GPS樣點定位時，利用地形圖上標注的坐標計算樣地，利用手持GPS導航方法，測定平面直角橫坐標和縱坐標及海拔，采用公里網格加密的方法布設樣點，按照布點時計算出的樣點間距，按高斯平面直角坐標建立航點，實現GPS接收機坐標系統轉換。用GPS接收機進行存點操作，將海拔數據存入GPS接收機內建立航點，之后以樣點為中心，用激光測高器測定其樹高、每公頃蓄積量。

3.2 二類調查小班區劃

在本次調查中采用林場、林班、小班三級區劃系統，按原有公益林區劃界定界線保持不變，建立目視解譯標志，采用全查法現地核實全部小班，對室內目視解譯區劃與現地不符的小班進行現場重新區劃。1）根據橫峰縣林場衛星影像圖上各森林分布特點，進入實地對照考察，填寫詳細的解譯標志表，根據不同樹種組、不同年齡組描述各種不同類型地塊顏色;根據不同郁閉度等級、不同土地種類描述不同紋理與形狀，并附上各地塊的衛星影像典型樣片。2）安排2～3名有豐富調查經驗的技術人員，對照目視解譯標志確定小班劃分方案，開始編輯小班面圖層，當判讀區劃結果一致率超過95%時，視為達到合格標準;無法達成統一意見的，應該對5%不一致的小班進入現地對照核實[5]。3）進行小班面積計算，在未使用“3S”技術之前，一般采用透明方格點數法或求積儀法，而在“3S”技術的應用下，可利用ArcGIS軟件計算小班面積，按實地驗證最終區劃結果，添加配準好的柵格地形圖，通過編輯工具條中的整形要素、裁剪面工具和編輯折點，判斷實地驗證最終區劃結果與外業工作手圖是否吻合。

同時應該注意到，小班與小班相鄰之間可能存在縫隙和重疊區域，造成計算結果偏大或偏小，如果相對誤差在1%以內，每個小班面積要乘以平差系數，通過該種方式進行平差，保證各小班平差后面積相加與林班控制面積一致即可。如橫峰縣林業局在調查某森林地塊時，將林地總面積分為10個小班，小班面積分別為6.4 hm2、1.5 hm2、4.5 hm2、14.8 hm2、

4.9 hm2、10.4 hm2、9.4 hm2、9.3 hm2、5.3 hm2、4.9 hm2，合計面積為71.4 hm2，控制面積為70.9 hm2，相對誤差為0.82%，之后測定平差系數并分別得出平差面積。

3.3 制作專題圖

二類調查外業工作結束后，技術人員應制作專題圖，配準好柵格地形圖。如在制作林相圖時，在ArcMap中單擊添加按鈕，從上到下按點、線、面、底層順序添加小班、林班、林場線圖層，之后設置點線面樣式，將小班圖層顯示透明度設為35%;在制作布局視圖時，選擇元素工具點，單擊“視圖—布局視圖”菜單，右鍵單擊新圖框任一位置，向內調整圖框四邊至適當位置，將地圖比例尺設置為1∶10 000。在制作森林分布圖時，以土地種類或優勢樹種為依據，建立居民點圖層，添加構成森林分布圖的所有圖層，按點、線、面從上到下對圖層進行排序，之后插入圖頭名稱、圖銜落款。值得注意的是，在制圖過程中應注意林相圖、森林分布圖和基本圖的區別，基本圖以圖幅為單位出圖（疊加地形圖底圖），林相圖以鄉鎮或分場為單位出圖（不繪制小班界），而森林分布圖以林場為單位出圖（不疊加地形圖底圖），小班面圖層包含有一個屬性數據表。之后增加林相圖著色字段，解決境界線水平重疊問題，避免造成界線樣式沖突[6]。

3.4 應用效果分析

根據外業質量檢查統計，蓄積小班有12個，利用系統抽樣進行總體蓄積量抽樣控制，測定系統抽樣估計中間值，抽樣估計精度為95%，最終得出各類地類面積。在本次調查過程中，全場區劃總面積1 177.2 hm2，非林地面積4.5 hm2;按土地種類分，苗圃地面積23.6 hm2、灌木林地面積7.0 hm2、被占用林地面積10.5 hm2;全場活立木總蓄積量169 374 m3，其中混交林38 833 m3。在對優勢樹種面積統計過程中，得出杉木類面積為10.2 hm2、速生桉384.9 hm2、馬尾松399.0 hm2、其他果木林2.3 hm2，并對優勢樹種的林齡進行統計，得出幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林的占比，最終得出近、成、過熟林的出材率等級分布。

在本次樣點布設環節中應用了GIS技術，同時利用ArcGIS軟件制作樣點分布圖，并且在GPS導航定位技術的支持下，縮短布點時間，克服傳統地形圖目視定位缺點，縮小樣地定位誤差，定位精度高、觀測時間短，滿足長時間導航要求。與傳統地形圖小班區劃方法相比較，“3S”技術的應用使小班區劃正確率達97.3%，保證面積計算的準確性，而且制作出的專題圖清晰、規范、美觀，應用效果更好。

4 結語

“3S”技術在動態分析、信息收集整理更新、信息使用與管理等方面各具優勢與特色，在營林生產計劃、組織營造林、森林撫育等方面應用成效顯著。因此，技術人員應從調查樣點布設、二類調查小班區劃、制作專題圖等方面，以林場為單位出圖，利用系統抽樣進行總體蓄積量抽樣控制，克服傳統地形圖目視定位缺點，縮小樣地定位誤差，不斷提高定位精度。

參考文獻：

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（責任編輯：劉寧寧）