“3S”技術(shù)在森林資源規(guī)劃設計調(diào)查中的應用研究

【摘 要】本文介紹了“3S”技術(shù)應用于森林資源規(guī)劃設計調(diào)查的主要技術(shù)方法和工作流程，分析了“3S”技術(shù)在經(jīng)費投入、耗費時間和精度提高方面的優(yōu)點，并提出了“3S”技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的前景展望。

【關鍵詞】“3S”技術(shù)；森林資源；資源規(guī)劃

1 “3S”技術(shù)簡介

“3S”技術(shù)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感信息技術(shù)（RS）的簡稱?！?S”技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一種空間信息獲取和分析處理的綜合技術(shù)，它與空間、電子、光學、地理學、地圖學以及信息與計算機科學等一切處理和分析空間數(shù)據(jù)有關的科學有著密切的聯(lián)系。目前在林業(yè)工作中應用越來越廣泛，成為動態(tài)掌握森林資源狀況、進行林業(yè)勘察設計的關鍵技術(shù)。

2 森林資源二類調(diào)查概況

森林資源規(guī)劃設計調(diào)查（簡稱二類調(diào)查）是各級政府的法定職責。以國有林業(yè)局、林場、自然保護區(qū)、森林公園或縣級行政區(qū)域為調(diào)查單位，為滿足編制森林經(jīng)營方案、總體設計、林業(yè)區(qū)劃與規(guī)劃設計和森林資源檔案管理的需要所開展的森林資源調(diào)查。其成果是制定區(qū)域國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和林業(yè)發(fā)展規(guī)劃，實行森林生態(tài)效益補償和森林資源資產(chǎn)化管理，指導和規(guī)范森林經(jīng)營單位科學經(jīng)營森林的重要依據(jù)。

二類調(diào)查的任務是查清森林、林地和林木資源的種類、數(shù)量、質(zhì)量和分布，結(jié)合調(diào)查區(qū)域自然、社會經(jīng)濟條件，綜合分析和評價森林資源及其經(jīng)營管理現(xiàn)狀，提出對森林資源培育、保護和利用意見；根據(jù)需要對濕地、森林更新、森林健康、土地退化等資源內(nèi)容進行調(diào)查；為搭建數(shù)字林業(yè)平臺、促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

3 “3S”技術(shù)在森林資源二類調(diào)查中的應用

3.1 主要技術(shù)方法

用ERDAS IMAGINE軟件對SOPT5遙感數(shù)據(jù)進行處理，用ER MAPPER軟件糾正掃描圖面資料，并疊加基礎地理信息作為主要信息源；用Ar-cView GIS軟件建立小班空間圖形數(shù)據(jù)庫和小班調(diào)查因子屬性數(shù)據(jù)庫；通過分層抽樣調(diào)查，建立多元蓄積回歸模型定量估測小班蓄積；利用Visual B計算機語言、Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫軟件和GIS軟件建立森林資源管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)編輯、查詢、顯示、演示、更新、統(tǒng)計分析、圖表輸出等智能化管理[1]。

3.2 工作流程

3.2.1 SOPT5遙感數(shù)據(jù)處理

遙感數(shù)據(jù)處理的目的是通過各種計算分析，把影像上的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為森林資源林分特征的光譜反映，從而輸出高質(zhì)量的影像，提供準確信息，為人機交互判讀解譯提供可靠依據(jù)。處理過程為選擇信息源、波段選擇、正射糾正、波段組合、圖像增強拉伸變換、彩色合成。

3.2.2 信息提取

以ArcView GIS軟件為平臺，在處理好的遙感影像上，采用人機交互式目視判讀解譯方式，在1∶5 000比例尺下，按照小班區(qū)劃原則進行小班區(qū)劃，建立小班空間圖形數(shù)據(jù)庫，并從影像上提取小班屬性因子。

3.2.3 現(xiàn)地調(diào)查

主要包括現(xiàn)地核實、現(xiàn)地驗證、總體蓄積控制樣地調(diào)查。現(xiàn)地核實是有針對性地對判讀解譯有疑問的小班用GPS定位進行現(xiàn)地核實；現(xiàn)地驗證是采用典型抽樣方法選擇部分小班進行現(xiàn)地驗證，驗證小班數(shù)依據(jù)地類和樹種（組）判讀面積按比例進行分配，每個類型不少于10個小班，總數(shù)不少于全縣總小班數(shù)的5%[2]；總體蓄積控制樣地調(diào)查：以調(diào)查縣為總體進行總體蓄積控制抽樣，抽樣采用系統(tǒng)抽樣進行，總體抽樣控制精度根據(jù)調(diào)查等級“C”級80%確定[3]，樣地調(diào)查采用GPS定位每木檢尺調(diào)查方法進行。

3.2.4 蓄積回歸模型建立

按照樹種組（針葉、櫟類、軟闊、硬闊）、齡組（幼、中、近成過）和郁閉度（疏、中、密）三個主要因子，用分層抽樣的方法抽取蓄積回歸調(diào)查樣地，用GPS進行樣地定位調(diào)查，建立單位面積蓄積與遙感因子、地理環(huán)境因子、林分判讀因子之間的多元回歸模型，定量估測小班蓄積量。并實地調(diào)查一定數(shù)量的有蓄積小班蓄積量進行回歸模型驗證。

3.2.5 數(shù)據(jù)處理

空間圖形數(shù)據(jù)處理利用Arc/info圖形編輯功能進行圖形編輯，修正錯誤接線，建立拓撲關系，形成面域，求算面積；屬性數(shù)據(jù)處理在Visual Foxpro數(shù)據(jù)庫軟件的支持下，借助Visual B計算機語言對小班屬性數(shù)據(jù)進行邏輯檢查、修改，生成小班屬性數(shù)據(jù)庫。

3.2.6 蓄積估測

按照建立的蓄積多元回歸模型，對有蓄積小班進行蓄積量估測，并通過總體蓄積控制樣地進行總蓄積量控制。估測出的小班蓄積量，自動輸入小班屬性數(shù)據(jù)庫。

3.2.7 系統(tǒng)建立

利用Visual B計算機語言和GIS軟件建立森林資源信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)化和模塊化管理小班空間圖形數(shù)據(jù)庫和小班屬性數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織處理、信息管理查詢、結(jié)果匯總統(tǒng)計、成果演示輸出打印等。

4 “3S”技術(shù)的優(yōu)勢

“3S”技術(shù)的二類調(diào)查與傳統(tǒng)二類調(diào)查相比，用時短、效率高、節(jié)省經(jīng)費，并提高了調(diào)查精度和成果質(zhì)量，實現(xiàn)了調(diào)查成果的數(shù)字化和可視化管理。具體表現(xiàn)為：

（1）簡化了操作程序，外業(yè)調(diào)繪階段只需勾繪一次即可，不用重復轉(zhuǎn)繪。利用 GIS 量算面積，可一次性獲得圖斑的最終面積和調(diào)查區(qū)域的總面積?？朔顺Ｒ?guī)方法繁雜的手工操作，極大地節(jié)省了人力物力，提高了工作效率。蓄積量調(diào)查時，只需根據(jù)小班屬性表的內(nèi)容篩選出有蓄積的地塊，根據(jù)坐標用 GPS 就可以直接到現(xiàn)地調(diào)查，建立調(diào)查蓄積量與遙感因子、地理環(huán)境因子、林分因子之間的多元回歸模型，估測小班蓄積量。出成果圖和統(tǒng)計表可以利用 GIS 軟件很輕易地完成，極大提高工作效率，減少工作時間，節(jié)省調(diào)查費用。

（2）提高了調(diào)查精度，減少了引入誤差的機會。外業(yè)調(diào)繪只需勾繪一次即可，避免了多次轉(zhuǎn)繪中誤差的引入。用 GPS 對內(nèi)業(yè)區(qū)劃結(jié)果進行驗證，直接獲得的是地物的絕對坐標，點與點之間各自獨立測定，互不影響，而且誤差不會積累，使地物界線的位置十分準確，提高了區(qū)劃精度。采用全數(shù)字作業(yè)，提高了運算精度。用“3S”技術(shù)調(diào)查時，構(gòu)成每個圖斑的“角點”都是以坐標值的形式存儲其位置，圖斑的面積是直接根據(jù)各角點的坐標值計算獲得的，因而不含任何量算誤差。

（3）利用軟件可方便、快速、精確、自動地完成成果圖件制作，免除了常規(guī)方法的繁雜手工勞動，而且便于成果修改與更新，可以在電腦上很方便地進行可視化管理，并以各種需要的形式形成統(tǒng)計表并且打印輸出，提高了成果的質(zhì)量。

5 “3S”技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的前景展望

“3S”技術(shù)的發(fā)展，為林業(yè)現(xiàn)代化和科技化描繪出一幅宏偉的藍圖，采用當今最先進的技術(shù)手段，進行全新概念的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)更新方法，從 RS 技術(shù)中獲取多時相的遙感信息，由 GPS 定位和導航，進入GIS 進行數(shù)據(jù)綜合分析處理，提供動態(tài)的資源數(shù)據(jù)和豐富的圖文數(shù)表，最終提出決策實施方案。在技術(shù)上可以說是跨時段的、從天空到地表的多維“立體林業(yè)”，逐步替代傳統(tǒng)的調(diào)查、規(guī)劃、監(jiān)測和管理手段，使林業(yè)行業(yè)由單一粗放的經(jīng)營管理模式邁上多元化、現(xiàn)代化、國際化的建設發(fā)展道路。

參考文獻：

[1]姜英，李潭寶.重點地區(qū)沙化土地地理信息系統(tǒng)（GIS）的建立[J].水土保持學報，2002，16（4）：141-143.

[2]國家林業(yè)局.森林資源規(guī)劃設計調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定[Z].2003.

[3]周維祿，蘇百牛.“3S”技術(shù)在森林資源規(guī)劃設計調(diào)查中的應用[J].甘肅林業(yè)，2013（2）.

作者簡介：

潘雨，男，玉林市林業(yè)勘測設計院助理工程師。