遙感技術在林業資源調查及監測中的應用研究

摘 要：遙感技術具有覆蓋區域廣、重復性強、信息獲取及時等優點，可以高效應用于林業資源調查及監測。基于此，介紹了遙感技術的基本原理及其優勢，明確了遙感技術在林業資源調查及監測中的應用，并從技術、政策和市場3個方面探討了遙感技術在林業資源調查和監測中的應用前景，為我國林業資源保護和持續利用提供了新的途徑。

關鍵詞：遙感技術；林業資源調查；森林資源監測；數據準確性；空間解析度

中圖分類號：S757.2 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–0-03

作為一種現代信息科學技術，遙感技術通過遠距離無接觸方式，獲取并解譯有關地球表面自然和人文現象的資訊，廣泛應用于地質、農業、氣象、環保等領域，在林業資源調查及監測方面更具獨特的優勢。作為林業核心業務之一，林業資源調查及監測對我國林業科學研究、林業生產經營和林業管理決策具有重要支撐作用。然而，傳統的林業資源調查方法，如樣地調查，由于受到地域、氣候、人力等因素的影響，在時間、空間尺度上往往存在局限性，不具備適應高時效性、大尺度需求的能力。因此，提升林業資源調查及監測的精度和效率亟須新型技術的支持。遙感技術以其可以獲取全覆蓋、持續、多源信息的優勢，被作為解決上述問題的有效手段。

1 遙感技術的基本原理及其優勢

1.1 遙感技術的定義和發展歷程

遙感技術源自20世紀60年代的一種通過在航空器或衛星上的設備無接觸地獲取并解譯地表及其上大氣層信息的技術，這一過程包括設備接收、信息解譯和應用等階段[1]。它利用電磁波在地球與大氣之間傳輸的特性，通過接收器接收地球反射或發射的電磁波，再經過解碼和解譯轉化為能理解的信息，從而獲得地面、海洋或大氣的狀況。

遙感技術的發展經歷了幾個階段。早期的遙感主要是基于氣球、飛機等航空器進行地表觀測的。隨著科技進步，衛星遙感技術應運而生，實現了對地球全球、全天候、多時段的動態監測，顯著拓寬了遙感技術的應用范圍，提高了監測效率。20世紀80年代，隨著計算機和信息技術的快速發展，遙感技術開始整合計算機、網絡及GIS等技術，成為現代地理信息系統中不可或缺的部分，使得遙感技術進一步拓展至環境保護、資源探測、城市規劃、農業生產等領域。到21世紀，遙感技術進入高光譜、超光譜，甚至量子遙感等階段，技術的應用范圍和深度得到更大程度的拓展[2]。

總之，遙感技術從起步到發展，從基礎到深入，它的進步代表了科技的飛躍。如今，遙感技術已經滲透許多領域，并在林業資源調查和監測中發揮了重要作用，展現出巨大的應用價值和發展潛力。

1.2 遙感技術的基本原理

遙感技術是一種現代科學技術，其基本原理涵蓋多個領域的知識，包括地理學、物理學、光學、計算機科學等。

物理層面主要涉及電磁波和反射率兩個核心概念。電磁波是遙感得以實現的根本，是遙感設備從地面有規則釋放并反射回儀器的輻射能量。而不同地表特征反射電磁波的強度和頻率存在差異，從而構成了反射率。通過測量反射率的變化，可以從遙感圖像上辨別地表特征。

應用層面主要包括數據采集、數據處理和數據解譯3個步驟。數據采集主要是通過遙感設備，如衛星或無人機，從遠距離獲取地表的反射數據。數據處理環節是對所采集的數據進行去噪、校正、分類等復雜處理，轉變成可以應用的遙感圖像。數據解譯階段是指經過專業人員使用遙感圖像解譯技術，掌握地物類型、狀態、分布等信息。

需要特別強調的是，遙感圖像解譯屬于遙感技術的一部分，因此只有通過解譯才能最終實現衛星圖像的實際應用。在森林調查和監測應用中，遙感圖像解譯技術則是通過解譯森林類型、動態變化等信息，為林業管理和政策制定提供科學依據。

1.3 遙感技術的優勢

第一，覆蓋區域廣。采用衛星或航空器進行信息采集，不受地形、地域等條件的制約，能全面、準確地獲得林業資源的分布、種類等基礎地理信息。

第二，重復性強。遙感技術能夠在相同的時間規律下反復收集數據，得到具有較強的時間連續性和一致性的信息，為觀察林業得到資源的動態變化提供了支持。

第三，信息獲取及時。遙感技術可以實時或近實時獲取大面積的林業資源信息，周期短，速度快，可以有效滿足快速響應的需求。在林業資源的管理和保護中，這種高效的信息獲取方式具有無可比擬的優勢。

第四，可以提供高精度的數據，即高空間解析度[3]。

遙感技術采集的是衛星或航空器拍攝的高清晰度影像，這種影像可以通過后期處理提供超過人眼可見范圍的細節，如森林資源的物種多樣性、生態環境變化等，為林業資源的詳細調查和深入研究提供極其重要的數據支持[4]。

將遙感技術應用于林業資源調查和監測，不僅可以提高工作效率，增強工作便利性，還可以提供準確有效的科學數據支持，從而提高森林資源的管理和利水平。

2 遙感技術在中國林業資源調查及監測中的歷史回顧和應用

2.1 我國林業資源調查及監測的歷史回顧

在20世紀80年代以前，我國林業資源的調查及監測主要依賴傳統的地面測量和樣地調查，數據獲取速度慢且耗費的人力物力大。隨著國家對林業發展的重視和科技水平的提高，尤其是遙感技術的出現和應用，我國林業資源調查及監測工作方式得以改變，效率得以提高。在20世紀70年代末，遙感技術首次被引入我國林業資源獲取的工作。20世紀80年代至90年代早期，遙感圖像技術開始在中小比例尺的森林資源調查中得到較廣泛的使用，解決了傳統方法難以克服的一些問題，如在林業資源調查中實現了大面積、高效率的數據獲取。20世紀90年代中期，隨著多源遙感數據的經濟獲取能力的提高，以及遙感圖像處理和分析軟件的應用普及，我國林業資源調查及監測開始實現了從定性描述轉向定量分析，從二維空間轉變到三維、四維空間，進一步提升了數據的準確性和解析度。進入21世紀以來，隨著遙感技術的快速發展和新一輪全國森林資源盤查的開展，遙感技術在我國林業資源調查及監測中的應用更加廣泛、成熟。無人機成像技術的發展，極大地提高了森林資源調查的效率和精度，可以快速定量評估森林類型、林木分布、樹冠覆蓋度、樹高等參數，為林業資源管理提供了精準決策支持。

2.2 遙感技術在我國林業資源調查中的應用

遙感技術以其獨特的優勢和巨大的潛力在我國林業資源調查中得到廣泛應用。作為一種遠距離搜集信息的手段，遙感技術在空間覆蓋和時間效益兩個方面表現突出。

在空間覆蓋方面，遙感技術對森林資源的定量和定位十分準確。通過對遙感圖像的解析和識別，遙感技術能準確地進行劃分林木種類、估算林木資源儲量和空間分布規律等工作。針對不同的地域和環境，遙感技術提供多維、多尺度、多周期的林業資源信息，相較傳統的線下調查，大大拓寬了調查領域。

在時間效益方面，通過遙感技術，林業籌劃部門能夠及時發現森林變化，如林分變化、病蟲害情況等，從而提早制定應對策略。通過對遙感數據的長期累積和分析能夠建立起森林資源動態變化的數據庫，這對全面審計和預測林業資源的趨勢具有重要價值。

2.3 遙感技術在我國林業資源監測中的應用

遙感技術在我國林業資源監測中的應用表現在對森林覆蓋度的精確計算、森林生物多樣性的有效監測、森林病蟲害的迅速定位和森林火災的實時預警。

遙感技術能夠實現對森林覆蓋面積的綜合定量分析，其結果具有較高的一致性和準確性。利用遙感技術，可以通過對圖像的分類和解譯，準確地測算出林業資源的分布和覆蓋度，助力林業資源保護和合理利用。遙感技術通過獲取和解析遙感圖像，可以全面動態監測森林生態，進而準確測定森林生物多樣性的狀況，為林業資源的科學管理和保護提供決策支持。遙感技術能夠提供高時效、高空間解析度的數據，可以實現對森林病蟲害分布區域的快速定位和劃定，有助于病蟲害的及時防治。此外，遙感技術可以實時監測森林火災的狀況，并及時預警，從而有效防止森林火災的發生和擴散。

3 遙感技術在林業資源調查及監測的應用前景

3.1 技術角度

高精度的遙感數據是實現精準監測的前提[5]。當前，高分辨率遙感數據的獲取已經不再是技術壁壘，各類高分辨率遙感衛星的發射將為森林資源的精細化管理提供堅實的數據基礎。一些高分辨率的遙感衛星（如高景一號01星）的數據已被應用于森林資源精細化管理。這不僅能夠提升森林資源調查的精度，還可實時動態監測林業資源。

隨著大數據、云計算、機器學習等技術的日益成熟，遙感數據解析的技術手段也在不斷提升，與此相關的技術的成熟和普及也為大范圍、大規模的林業資源調查和監測提供了可能，遙感數據的解析和處理速度也將加快，為森林資源的動態監測提供了更為及時、準確的數據支撐。

未來的林業資源調查及監測有可能不再依賴于人工，而是通過遙感技術實現自動化、智能化的數據獲取和處理。例如，利用無人機搭載相應的遙感設備，在一定范圍內進行自主巡航，獲取研究區域內的遙感數據。通過機器學習等技術，也可以實現對遙感數據的自動處理和解析，極大地提升了數據處理的精度。

遙感技術在森林資源調查及監測中的應用將更趨普遍和深入，為我國的林業資源管理和保護提供更為高效、精確的技術支持，為實現林業資源的可持續利用打開新門戶。

3.2 政策角度

從政策角度看，遙感技術在林業資源調查和監測中的未來應用前景是十分樂觀的。隨著我國政府對科技和環保越來越重視，遙感技術在林業資源調查和監測中的應用將會得到更廣泛的推廣和更深入的研究。

第一，遙感技術的發展和應用離不開相關政策的指引和支持。我國政府對科技和環保的高度重視，使得遙感技術可以在林業資源的調查及監測中得到廣泛應用，政策的制定為遙感技術的應用提供了堅實的基礎。

第二，政策的引導方向能夠直接影響遙感技術的發展和應用。基于我國政府對科技和環保的高度重視，

遙感技術相關領域的科技研究會有更多的研發投入，遙感技術的輻射力也會更強，在推進遙感技術應用的同時，進一步增強林業資源的調查和監測效果，使政策目標得以實現。

第三，政策的推動能夠促進遙感技術在裝備制造、應用、維護等環節中的標準化，促使遙感技術的使用更加規范，提高遙感技術在林業資源調查和監測中的效率。政策可以扶持企業和研究機構開發更多的遙感產品，提供更加豐富的服務和選擇，以滿足林業資源調查和監測的多元化需求。

第四，政策可以推動遙感技術和其他領域的深度融合。政策支持遙感技術與人工智能、物聯網等現代科技的交叉應用，可以打通數據分析的壁壘，提升數據處理的效率和精度，從而增強林業資源的調查和監測效果。

3.3 市場角度

目前，市場對林業資源的需求日益增強，這使得林業資源調查及監測成為市場決策中十分重要的環節。而從市場角度看，遙感技術具備覆蓋區域廣、獲取信息及時等特點，加強遙感技術在林業資源調查及監測中的運用，可以滿足市場持續、穩定發展的需求。

遙感技術有助于提高林業資源調查和監測的效率和準確性，進而可以根據這些數據進行及時的分析，為市場造林、采伐等提供決策依據，推動林業可持續發展。隨著科技發展，遙感技術的成本在逐漸降低，使其在林業中的應用更具經濟效益，這將推動更多的企業和機構應用遙感技術調查和監測林業資源。

遙感技術無須直接接觸目標對象即可獲取信息，因此可以大大減少在林業資源調查和監測中的人力和物力開銷，為市場節省大量成本。遙感技術的應用還可拓寬林業產業鏈的發展空間，促進林業市場的健康發展。

4 結束語

本研究全面研究了遙感技術在林業資源調查及監測中的具體應用，分析了遙感技術在森林類型劃分、林業資源動態監測等方面的應用實踐，為遙感技術在林業資源調查及監測中的應用提供了實踐依據。同時，從技術、政策和市場3個方面深入探討了遙感技術在森林資源調查及監測中的應用前景，分析了遙感技術在未來林業資源調查和監測中的應用趨勢。然而，遙感技術并非萬能，在某些復雜的林木類型的判斷上和微觀環境的監測上仍存在一定的局限性。因此，未來研究需要進一步優化遙感技術，提高其空間解析度和類型識別能力，同時加強其與地理信息系統、生態系統模型等其他技術的結合，真正意義上實現林業資源調查和監測的多角度、全貌和實時展示。遙感技術的應用無疑將使我國林業資源的調查及監測工作更為便捷和高效，數據更加準確，空間解析度更高，為我國林業資源的保護和持續利用提供新途徑。

參考文獻

[1] 莫德山.遙感技術在森林資源調查中的運用[J].中國林副特產，2023（4）：94-96.

[2] 梁建榮.林業資源調查監測：無人機遙感技術[J].中國林業產業，2023（7）：74-75.

[3] 阿古達木.遙感技術在森林資源監測中的應用[J].內蒙古林業調查設計，2022，45（5）：10-11，20.

[4] 王若怡.遙感技術優化森林資源調查監測[J].中國林業產業，2023（2）：72-73.

[5] 馮蕊.無人機遙感技術助力森林資源調查監測[J].中國林業產業，2023（6）：78-79.

收稿日期：2024-06-12

作者簡介：宋仁飛（1991—），男，江蘇宿遷人，工程師，研究方向為林業遙感、林草調查規劃。#通信作者：周瑾（1980—），女，浙江臨海人，工程師，研究方向為森林培育、林業技術推廣，E-mail：37040625@qq.com。