遙感技術在湖北省林業中的應用

王曉光 王海芳 黃光體 等

摘要：本文從遙感技術的特點及發展現狀出發，結合湖北省遙感技術應用現狀，從森林資源調查監測、林業重點工程、征用占用林地、森林災害防治等方面闡述遙感在湖北省林業中的應用。

關鍵詞：遙感；林業；湖北省

中圖分類號：X87文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2014）06-0044-03

遙感是20世紀60年代發展起來的新興綜合性科學技術，它是根據電磁波理論，運用各種傳感器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術，具有宏觀視野、動態監測、信息獲取方便、圖像直觀及立體覆蓋能力等特點。另外，衛星遙感對地物同景幅圖像成像時間上基本一致，便于人們在森林資源調查中，能認識同一時刻各地類植被的分布規律。90年代以來，遙感技術得到突飛猛進的發展，主要表現在：商業衛星影像的空間分辨率有了空前提高，高光譜遙感迅速興起，機載、星載SAR日益普及，逐漸形成了高、中、低軌道結合，大、小、微型衛星協同，粗、精、細分辨率互補，全天候、全天時的遙感網絡[1]。這也為遙感在林業中的應用提供了前所未有的機遇。國產衛星的飛速發展，為湖北省遙感技術普及提供了可能。

林業部門的主要工作對象是森林資源，而森林資源不僅分布廣泛，而且還處在實時變化中。森林資源的現代化管理，要求隨時掌握森林資源的現狀和動態，遙感作為一種新興的先進技術，在林業中已得到廣泛應用，并取得了一系列成果。

1在森林資源調查監測中的應用

我國的森林資源調查監測工作始于20世紀50年代初。到70年代末，已初步建成集森林資源現狀與消長變化的國家森林資源連續清查體系；從1998年開始，遙感、全球定位、地理信息系統（3S）等新技術已逐步得到推廣應用；到目前為止，森林資源連續清查體系的監測范圍已經覆蓋全國，整個監測體系也日趨完善。經過數十年的發展，我國森林資源清查體系不僅清查方法和技術手段與國際接軌，而且組織管理和系統運行也規范高效，居于世界先進行列。同時該體系又被賦予更多的使命，成為我國宏觀決策和科學研究最可靠的基礎數據之一。

遙感在林業調查監測中的主要優勢表現在：一方面提高了抽樣精度，減輕了野外工作量；另一方面，通過專業的數字地學模型估算蓄積，預測可靠性高，成本降低；再者遙感影像可以提供比傳統林業制圖更豐富的地物信息，數據來源更真實可靠。在一類調查中，遙感監測與樣地地面調查技術相結合，通過統計方法估算出森林資源數據[2]，并通過區劃形成森林資源分布圖。在二類調查業務中，遙感主要用在林相圖區劃上，此外，遙感技術還可以應用于森林生物量遙感估算[3]。

本世紀初，湖北省開始大規模應用遙感數據進行森林資源調查，尤其是在2009年湖北省森林資源二類調查中，首次使用高分辨率衛星影像，采用遙感技術與地面調查相結合的方法，完成全省變化小班提取，并有針對性的進行實地核查，整理入庫。遙感技術成功應用于全省森林資源“二類”調查，改變了傳統的森林資源調查方法，降低了外業工作強度，提高了工作效率，保證了數據質量，充分證明其在森林資源調查應用中的可行性。

湖北省在森林資源“二類”調查的基礎上集全省300多萬小班、高分辨衛星影像、基礎地理數據等研發了湖北省森林資源信息管理系統。該系統的建立有效地解決了長期以來全國森林資源監管普遍存在的資源數據不清，信息采集與處理手段落后、耗時多、成本高、精度差、周期長；數據處理能力弱，信息利用效率低，交流速度慢，共享性差等突出問題。徹底改變了湖北省森林資源監測與管理傳統模式和方法，實現了全省森林資源一張圖、一套數、監測管理一盤棋。2012年林地和蓄積量更新中，國產高分辨率遙感數據開始發揮作用，國產數據的優勢在于降低了數據成本，縮短了數據獲取周期，提高了判讀和估算精度。高分辨率遙感數據的普及和使用為實現湖北省省廳和地方森林資源監測一體化，實現湖北省森林資源動態監測的數字化、現代化、標準化、精準化，為推進湖北省生態文明建設，為推進“綠滿荊楚”行動做出了應有的貢獻。

湖北林業科技第43卷第6期王曉光 等：遙感技術在湖北省林業中的應用2在林業重點工程中的應用

湖北地處華中，生態地位及其重要，國家在湖北省布局有“五大林業重點工程”，是國家林業重點工程分布最多的省份之一。林業工程項目逐年增多，為加強對項目的監管，對重大工程項目實施情況的監測也越來越迫切。遙感在林業重點工程中的應用主要集中在工程區域規劃、面積核查、復查、林種監測、林木生情況多年連續監測、項目實施后生態、經濟和社會效益評價等方面[4-5]。

就湖北省來講，退耕還林和長防林監測、核查、驗收，林地更新調查，石漠化、沙化調查等都離不開遙感數據的支持。通常是根據多時相的遙感數據來判斷項目的實施情況，根據遙感影像所表現出來的特征來判斷地類、位置、估測林木的長勢，進而有針對性的進行現場核實。2009年林成軍等[6]運用資源二號全色數據和ALOS多光譜數據，以紅安實施的長防林工程為例，探討了遙感在長防林工程監測中的應用，研究表明現有高分辨率遙感影像可以直接為工程項目提供支持，提高了精度、縮短了監測周期，減少了外業工作量，節省了人力物力；高分辨率影像可以為資源監測提供基礎，通過人機交互式處理后可直接出成果、成圖，如今已在資源監測中廣泛應用。在重點工程項目監測、監理中推廣應用遙感技術，可提高監測的時效性，實現“實時出數”、“年年出數”，為政績考核提供科學的數據支持。

3在征用占用林地檢查中的應用

林地是森林資源的重要載體，是林業發展的基礎性要素。為保護和發展林地資源，全面掌握各地保護、管理和審核、審批林地以及恢復森林植被的情況，查出違法審核審批林地、違法占用林地和擅自改變林地用途的行為，推動林地保護和管理工作全面納入法治軌道，促進林地管理水平的提高，為林地宏觀管理提供抉擇依據，為此，從1994年開始，國家林業局在全國范圍內開展了占用征用林地檢查工作[7]。另外，征占用林地現狀調查也是編制建設項目占用林地可行性報告的基礎性工作。其調查質量直接影響可行性報告數據的正確性，可信度，也涉及各方面的利益，尤其是林地、林木所有者的利益。征占用林地現狀調查不同于其他林地調查，有其特殊性，調查內容側重于林地面積、地類、林種及權屬，因此調查方法必須科學得當，調查者必須掌握正確且先進的調查方法，才可能提供符合實際的、可信的、正確的數據。

響應國家號召，強化林地管理，湖北省加大了征占用林地檢查力度，遙感在其中發揮了重要的作用，其主要技術路線，首先是通過同一區域前后兩期遙感正射影像與二類調查數據疊加，根據遙感影像數據特征變化，判讀出林地資源變化小班。然后根據當地林業部門提供的依法占地小班設計資料對提取出來的變化小班進行篩查，勾繪依法占地圖斑和非法占地圖斑。最后現地驗證，對于存在疑問或爭議的，要進行現場對照，確定林地性質，面積等。湖北省在連續幾年的林地征占用核查都使用了遙感影像，尤其是近幾年高分辨影像優勢突出，一方面在提高了數據的全面性，在一定程度上避免了原有抽樣方法中未抽取鄉鎮發生違法而未發現的情況。另一方面室內判圖既準確的控制了占地范圍，又掌握了主要工作量，縮短了調查周期，減少了外業工作量，節省了人力物力；再者，提高了現地調查的針對性，減少了傳統方法中的盲目性，為現地驗證提供可靠的依據，調查成果真實可靠。

4在森林災害防治中的應用

4.1在森林病蟲害中的應用

運用先進而實用的遙感技術可以迅速、全面、客觀的反應森林病蟲害的發展動態，進而及時、有針對性地的采取防治措施，這將極大地提高森林病蟲害監測、預測預報和防治決策水平。因而，遙感在森林保護上有著深遠的應用潛力。

國外自上個世紀30年代就揭開了森林病蟲害遙感監測的序幕，我國在這方面的研究起步較晚，但已取得了可喜的成績。目前遙感技術一般是通過三種途徑開展病蟲害監測：①運用雷達進行害蟲行為（遷飛、遷移等）的監測；②運用航空遙感進行病蟲害癥狀監測；③運用航天遙感對害蟲生存環境的監測。其中第二種途徑應用比較廣泛，其原理就是森林受病蟲害侵襲前后，其光譜特性會發生明顯變化。根據光譜反射率差異和結構異常在遙感數字圖像上的記錄，通過遙感數據處理和遙感地學分析，可以分析出病蟲害的發源地、災情分布和發展狀況。目前，已有學者以湖北省咸寧市為例[8]，對林業有害生物監測體系進行了可行性研究，初步建立了咸寧市林業有害生物動態檢測體系。

4.2在森林火災中的應用

森林防火是國家林業部門提出的加快林業建設步伐的重要組成部分，開展森林火災監測，對保護森林資源，促進生態建設和林業可持續發展具有十分重要的意義。近年來，遙感技術的一系列方法手段被廣泛的應用于森林防火研究領域中，并貫穿于森林防火工作的每一個階段[9]。在預防階段，綜合一定時期內的氣象要素、地形、可燃物的干濕程度、可燃物類型特點和貨源等、對森林可燃物燃燒危險性進行分析預測。在林火監測中，對可能發生的林火信息實施及時獲取、傳遞、分析和應用的過程，其直接作用就是指導人們對林火實施撲救。森林火災發生以后，有關單位和部門應該及時組織人力對起火時間、地點、原因、受害面積和蓄積、撲救情況、物資耗損、投入的人力、人員傷亡情況進行評估，為災后跡地清理、植被恢復、火災事故認定以及宏觀決策部門提供更多的科學依據。

利用遙感技術監測森林火災，在國外始于20世紀60年代初，當時采用的是航空紅外探測技術，80年代隨著衛星遙感應用技術的開發，利用氣象衛星監測森林火災在國內外受到愈來愈廣泛的重視。湖北省早在90年代初就開始利用NOAA/AVHRR資料及遙感探測技術對全省范圍的森林火災進行監測服務[10]。如今，湖北省已建成了全省森林防火地理信息專題數據庫，數據分市防火指揮中心、縣防火指揮中心、瞭望臺、護林點等7個防火專題圖層，并與全省森林資源一張圖無縫整合，并行網絡發布。

5小結與展望

雷達、航空和航天遙感將各自發揮其獨特的優勢，綜合應用于林業管理之中。隨著新型傳感器的研制，空間分辨率和光譜分辨率的不斷提高，拓寬了林業遙感應用的深度和廣度，給森林資源清查和監測工作帶來新的契機。遙感數據價格的逐步下降，使得遙感技術在林業中的實用性和普遍性將不斷加強。尤其是在當前國家高度重視生態環境建設的大背景下，隨著遙感在林業領域應用的廣泛開展，衛星數據將發揮越來越大的作用，應用前景廣闊。但值得說明的是，遙感并非一門獨立的技術，不能完全取代常規的林業野外調查工作，在使用過程中要結合基礎資料、基礎數據、運用合理的數據分析模型，才能充分顯示它的優越性，從而使現有林業調查技術發生巨大飛躍。

參考文獻

[1]史良樹.遙感技術現狀及其在林業中的應用[J].林業資源管理，2004，（2）：50-52，63.

[2]劉新勝，易紅新，羅剛 等.森林資源二類調查小班單位蓄積量數學模型研究[J].湖北林業科技，2011，（2）：8-11.

[3]徐新良，曹明奎.森林生物量遙感估算與應用分析[J].地球信息科學，2006，8（4）：121-128.

[4]趙子忠，桑娟萍，廖永鋒.退耕還林工程中遙感技術應用研究現狀[J].西北林學院學報，2012，27（4）：203-206，237.

[5]袁傳武，吳保國，胡必平 等.基于RS及GIS的鄂西三峽庫區森林資源結構及空間分布格局研究[J].西北林學院學報，2007，22（3）：185-189.

[6]林成軍，高友珍，陶國齊 等.遙感影像在長防林工程監測中的應用研究[J].湖北林業科技，2010，（2）：14-18.

[7]國家林業局資源司.全面采用衛星照片檢查全國占用征用林地情況[BO/OL].（2010-4-20）[2010-11-16].http：//www.forestry.gov.cn/portal/main/s/586/content-399117.html.

[8]馮律君.咸寧市林業有害生物動態監測體系研究[D].長沙：中南林業科技大學，2007.

[9]趙輝，金琳，唐博雅.遙感技術在我國森林防火工作中的應用[J].河北林業科技，2010，（3）：28-30，35.

[10]謝萍.氣象衛星遙感信息在湖北省森林火災監測中的應用[J].湖北氣象，1999，（1）：17-19.

（責任編輯：鄭京津）