森林資源監測中林業3S 技術的應用現狀與展望

王翠華，文涌彬

（1.云南省林業調查規劃院，云南 昆明 650051；2.元謀縣羊街鎮人民政府，云南 昆明 650051）

0 引言

森林資源監測對生態環境建設、林木資源的合理規劃與應用水平提升有直接的影響。因此，結合3S 技術的實際應用，對森林資源監測過程、監測方式等方面進行優化，對林業資源的現代化管理與監管等有積極作用。森林資源的動態監控有助于對森林資源結構進行調整，在技術監測與森林資源檢驗分析的基礎上，可實現森林資源的綜合監測與管理水平提升[1]。

1 3S 技術分析

3S 技術中包含RS 遙感技術、GIS 地理信息系統、GPS 全球定位系統等，在實際操作與應用中，則是在信息分析與處理的基礎上，對森林資源進行監測與管理[2]，為進一步實現3S 技術在森林資源監測中的應用水平提升有促進作用。3S 技術是森林資源監測中的關鍵性技術，具有數據來源復雜的特性，而且可以針對森林資源、生態環境等方面進行綜合監控，對實現森林資源的協作化監控有積極作用[3]。3S 技術可以在比較復雜的監測環境中。對森林資源進行集成化監測，而且可以將遙感成像、航空攝影、抽樣調查、數學建模以及地理信息空間分析、全球位置定位、計算機信息處理等融合在一起，從而實現森林資源監測體系的建設。集成化的涉林資源監測體系在信息收集方面具有時效性，可通過遙感技術實現森林資源的監測水平提升。再加上衛星遙感技術的效率性以及分辨率的逐漸提升，進一步提高了森林資源信息數據收集的時效特性[4]。

2 3S 技術在森林資源監測中的應用現狀

從林業資源規劃與發展的角度進行分析，對生態環境的建設與發展有凈化作用和防風固沙的效用[5]。隨著林業資源的監管力度不斷提升，3S 技術的應用對提高林業資源的監管水平有積極作用。一般情況下，GPS 技術在實際應用中可以對林業區域的相關信息數據進行收集與分析，并了解樹木的生長情況。在林業資源管理過程中，則需要從林業資源整理、3S 技術應用等角度進行分析，并在信息化處理的基礎上實現林業資源信息化管理水平提升。結合3S 技術特征，在森林資源監測以及防治的視角下，對林業結構、林業病蟲害等方面進行綜合管理，在降低林業園區火災發生率的基礎上，可實現森林資源的災害防治水平提升。在利用3S 技術的視角下，可通過安全機制的應用對林業園區進行實時監控，如果出現火災，則可以啟動報警系統，并實現森林資源的綜合監管水平提升。林業管理區域的整體占地面積相對比較大，而且，管理難度比較大，因此，在開展森林資源管理工作的過程中，可以通過3S 技術的應用實時林區監測，降低人工巡查成本[6]。

3 3S 技術在森林資源監測中的應用問題分析

3.1 森林資源相關數據統計不足

森林資源監測工作在綜合發展的過程中，仍然存在3S 技術整合不足以及統計數據不完善等情況，極容易出現森林資源數據無法及時更新的情況，對森林資源監測以及林業管理工作的開展等會產生直接的影響[7]。在利用地理信息系統的過程中，信息數據處理能力不足，并不能對森林資源進行實時、動態化監測。從信息技術精度、性能、價格等角度進行分析，森林資源圖像的空間分辨率不足，導致信息員的線性目標、小目標的融合難度增加，影響森林資源的監測與管理。從技術指標分析的角度進行分析，探測因子無法對森林資源狀態進行準確定位與分析，空間分辨率為1m 的衛星圖像無法對森林資源的構成、森林等級、水管直徑、樹木高度、子樹網絡、樹木等參數進行有效處理，影響森林資源監測與林業管理水平。由于圖像色調的變化與輻射光譜存在一定的差異性，森林資源監測與管理的過程中，因森林植被分布、地形因素、季節與氣候條件等因素的影響，圖像顏色不一致，而且，植物存在動物異質性的情況，時間因子、抵免因子等無法有效判斷，對森林資源監測的圖像分割精度會產生直接的影響[8]。

3.2 缺少動態化森林保護機制

受地形因素的影響，森林資源的動態管理工作開展仍然存在森林資源定位精度不足的情況，GPS 本身具有衛星多、信號好、位置跟蹤塊、精度高等特點，但是，森林資源的地形因素存在明顯差異，在山谷以及狹窄地形地區，GPS 觀測的衛星數量比較少，信號不穩定，部分衛星雖然可以進行定位，但是，定位速度比較慢，精度比較低，對森林資源的動態監測與保護水平會產生直接的影響[9]。

3.3 遙感信息結構應用不到位

由于遠程探測與森林資源監測需求無法實現有效協調，在實踐操作中，空間遙感缺少響應的技術標準，對森林資源監測及管理等會產生直接的影響。在3S 技術的應用視角下，信息分析以及遙感信息結構無法滿足實時傳輸與監測信息處理分析的需求，對3S 技術在林業管理中的實際應用會產生直接的影響，降低森林資源監測的綜合水平[10]。在林業管理以及森林資源監測信息化發展的過程中，仍然需要對3S 技術的實際應用進行深入討論與研究。從技術角度對3S 技術的實踐應用進行分析，遙感信息結構應用不到位是現有的系統架構并沒有真正實現3S 技術的融合，而且，森林資源監測需要技術與人工監測相配合，仍然耗費了大量的人工成本，3S 技術的應用效果降低，影響森林資源監測與林區管理的綜合水平。

3.4 忽略森林災害的預警防護

森林資源監測與管理中，信息預警系統的應用水平不足，影響森林病蟲害、森林火災等問題的有效防護，影響森林資源監測及林業管理的綜合發展水平。從森林資源病蟲害防治的角度進行分析，由于遙感技術的實際應用水平不足，無法對森林的病蟲害進行有效預警與防護，導致森林資源水平降低，對林業規劃及發展等會產生直接的影響。從森林災害的角度進行分析，由于運作模式不同，林業管理及規劃等無法對云南樹木生長狀況進行實時預警分析，影響森林管理的綜合水平。

4 3S 技術在森林資源監測中的應用策略分析

4.1 建立系統化的資源統計體系

森林資源保護工作的開展，可通過技術監控以及人員管理的方式，對森林保護信息進行反饋與總結[11]。森林資源管理過程中，可協調技術、人員之間的配合問題，以人員管理以及信息技術管理，強化對森林資源的統計與保護，并構建信息溝通渠道，建立“衛星遙感技術為中心，人員管理為輔助”的管理策略，滿足森林資源監測管理的綜合需求。在對森林資源進行保護的過程中，可利用衛星遙感的數字編程技術，對森林覆蓋范圍進行規劃，設定數據、圖像信息等，并在模擬信息圖像上，對森林資源監測以及區域管理的數據情況進行分析，滿足森林資源的綜合監測與管理需求。森林資源監測工作的開展，還需要從遙感終端監控與信息整合系統整合的角度，對區域內森林資源的成長情況進行信息收集與分析，并在衛星遙感技術的輔助下，對森林資源保護的相關信息進行綜合調控，從而實現森林資源信息的綜合管理水平提升。遙感衛星可以對森林資源的開發情況進行勘察，從而掌握森林資源的發展情況，并對局部性的森林資源問題進行調節，從而實現森林資源的統計管理水平提升[12]。

4.2 建立動態森林資源保護監控體系

在利用衛星遙感技術對森林資源進行保護中，可利用遙感技術的多樣性特征，對森林資源的地理位置進行GPS 定位，相關管理人員可以通過信息系統獲取森林資源的保護情況，而且，可以針對各個季節、各個階段的監測工作進行信息化管理，還可以對所傳圖像信息進行核對與管理。衛星遙感技術在實際應用中，可以提高森林資源保護水平，在技術程序管理與控制的基礎上，對森林資源保護數據進行評估與分析，從而實現森林資源的實時監控以及信息化管理。例如，在利用衛星遙感技術的過程中，創建森林保護信息收集渠道，并對信號反饋時間進行控制，可在間隔3s 后對森林保護信息進行更新。如果森林保護區域出現無植被覆蓋、水土流失的情況，則可以將相關信息以及圖像等反饋到人機交互界面，通過不同的顏色，對森林覆蓋的強度進行劃分，以綠色、淺綠色、黃色為主要顏色，在地質環境監測過程中，可以通過信息程序所反饋的顏色，對森林保護情況進行勘測，可完善森林資源保護監控水平。衛星遙感技術在實際應用中，可通過動態化森林保護機制，利用遙感衛星對森林區域進行動態化的信息反饋，并利用終端探測儀器，對森林的實際情況進行集中性規劃與管理，并對遙感技術的信息反饋、衛星信息處理等方面進行優化，滿足森林資源監測與管理的綜合需求。

4.3 局域性森林保護遙感結構的完善

森林保護管理結構的完善是在遙感信息傳輸的前提下，對森林資源綜合監控體系進行結構完善，實現遠距離、結構化的傳輸控制需求。衛星遙感過程中，可利用塔臺遙感、飛行遙感、定點遙感的方式對森林資源進行局域化監測。在森林保護區域內，可對森林區域信息反饋情況，對森林土壤、水分、自然環境等相關情況進行監測，并通過信息反饋，實現森林資源監測水平的進一步提升。例如，為適應森林可持續化發展需求，利用塔臺式結構，對森林資源進行監控，其中包含森林土壤、水溫等相關信息。在此基礎上，利用飛行遙感技術，階段性收集森林保護的宏觀圖像信息，并利用定點遙感技術，對森林資源開發情況進行勘測，通過數據模型分析，對森林資源的綜合發展水平進行綜合分析。結合區域森林資源的綜合開發，可利用綜合性、多元化的程序應用，對森林資源保護與管理機制進行完善，滿足森林資源信息化監測的綜合發展需求。

4.4 建立持續性森林保護預警系統

衛星遙感技術在森林資源保護中的實際應用，則是針對森林資源進行多維度、全面化的監測與監控。例如，在冬季、秋季等火災高發季節，可通過衛星遙感技術，對森林的防火能力、火源等進行監控。如果出現森林火災問題，可以通過信息報警的方式，對火災發生的具體情況、火災的預警防護等方面進行優化，可實現森林資源監測水平提升。在建立持續性森林保護預警系統的視角下，對森林保護預警、森林病蟲害、火災等防控水平提升有促進作用。例如，結合云南地區林木類型，對林木在不同季節、不同的病蟲害進行防控，降低病蟲害對森林資源可持續發展所產生的負面影響。森林保護預警系統是利用信息系統，對森林資源的持續化發展狀態、開發使用情況等方面進行監測與評估，并根據GPS-RTK 技術，完善森林資源監測的相關管理體系，保證森林資源的持續化監測以及資源管理控制。

5 森林資源監測中3S 技術應用的未來前景

5.1 3S 技術的融合

森林資源監測中3S 技術的應用，則需要從3S 技術融合的角度進行拓展，重點對RS、GIS、GPS 的信息處理過程、森林資源監測過程等方面進行綜合處理，從而實現3S 技術的融合發展水平提升。林業相關管理部門在對3S 技術的實際應用進行分析中，可對林業管理需求、森林資源信息化監測等方面進行綜合控制，在對3S 技術進行整合的基礎上，可整合森林資源監測的信息系統，并對森林資源進行資源統計與監測管理，實現森林資源監測管理水平的進一步提升。在未來的信息技術發展中，以3S 技術融合為中心，并對林業管理區域內的森林資源進行監管，降低人工巡查頻率，提高森林資源監測的動態管理水平。

5.2 了解森林資源的動態發展

林業面積在植樹造林項目的推動下逐步擴大，為進一步實現林業管理水平提升，則需要了解森林面積，并對森林資源的動態發展進行監管，滿足森林資源動態監測的綜合發展需求。通過3S技術的應用，可對林業資源的綜合發展進行持續化監測與管理。為實現這一目標，在未來發展的過程中，重視技術資源、信息資源、林業資源的整合，并利用遙感信息對數據信息進行收集與分析，計算森林面積，并結合3S 技術的調查結果，對林業資源的可持續利用、資源開發等方面進行綜合控制，從而實現森林資源監測與管理水平提升。森林資源的動態發展，還需要利用3S 技術對威脅森林資源的關鍵性風險進行監測，例如，火災對森林安全會產生直接的影響，一般的情況下，森林火災發生的原因與人為因素、自然因素等有直接關系，在一定程度上，對森林起火點進行動態監測，可最大限度地降低森林火災的發生概率。

5.3 監測與清查

林業管理過程中，由于林業管理難度比較大，在利用信息技術進行改進的過程中需要對森林資源的監測清查工作進行完善，從而實現林業管理的整體效率、質量。隨著3S 技術在林業資源管理中的應用逐漸深入，可通過3S 技術的整合，構建全面化、系統化的森林資源管理體系，并對林業園區的健康狀況、森林蓄積量、生長情況等方面進行動態監測，保證森林資源動態監測與清查的綜合工作水平。森林資源的動態監測，則是在森林資源拓展以及信息技術管理的角度，對林業管理體系進行信息化建設，通過森林資源監測以及現代化信息技術的改進，提高3S 技術在林業管理中的應用水平，滿足林業資源監測與信息化管理的綜合發展需求。3S 技術的應用，可對森林資源的生長狀態、規劃布局及未來發展等方面進行信息規劃與管理，堅持落實專群結合、聯防聯治的監測與清查原則，提高森林資源監測水平。

5.4 3S 技術與病蟲害的融合

森林資源監測在日常工作中以森林規劃、病蟲害防治等為主，所以，在未來的發展中需要通過全球定位系統的應用，對森林資源的主要病蟲害問題進行實時監測，并利用GIS 地理信息系統對云南森林資源的病蟲害進行信息數據整合與處理，從而實現林業資源的監測管理水平提升。例如，在對云南松森林系統的分析中，一旦出現病蟲害侵蝕的情況，對云南松的正常發育會產生直接的影響。所以，在利用3S 技術對云南松森林進行病蟲害防治中，可利用地理信息技術，對云南松的生長狀態進行動態監測，并將云南松的病蟲害預防、除治工作等進行細化，保證病蟲害防治的及時發現、第一時間除治，從而實現森林資源的日常監測水平提升。在利用信息系統的基礎上，可從林業規劃管理的角度，落實分類指導、分區施策，對預防工作內容進行劃分，并建立信息化的崗位責任制度，對云南松森林的區段進行劃分，完善病蟲害防治體系，從而提高云南松的病蟲害防治水平。

6 結論

3S 技術在森林資源監測中的應用對提高森林資源監測水平以及管理水平等方面有積極作用。因此，在3S 技術的應用視角下，對衛星遙感技術、森林安全防護技術等方面進行綜合管理，在建立動態化森林資源監測體系的視角下，可通過遙感技術的應用實現森林資源監測水平的綜合提升。在衛星遙感技術、GIS地理信息系統、GPS 全球定位系統的應用下，對林業資源、監測、災害防治等方面進行綜合控制，實現森林資源監測與林業管理水平提升。