3S技術(shù)在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用

鄧競平

摘 要 隨著高新信息技術(shù)的迅速發(fā)展，3S技術(shù)在林業(yè)行業(yè)工作中得到了廣泛的應(yīng)用。3S技術(shù)在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用主要包括伐區(qū)界線測量、伐區(qū)面積計算、樣地定位、標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置、伐區(qū)調(diào)查設(shè)計圖制作等。基于此，著重對目前3S技術(shù)在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用進行詳細(xì)介紹和分析。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù);伐區(qū);調(diào)查設(shè)計

森林采伐前一般需要深入伐區(qū)進行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查獲得的森林?jǐn)?shù)量、質(zhì)量和立地條件，進行森林采伐利用和森林更新方案設(shè)計，編制出調(diào)查設(shè)計文件，作為制定計劃和指揮生產(chǎn)的依據(jù)，這項為伐區(qū)生產(chǎn)進行的調(diào)查設(shè)計工作稱為伐區(qū)調(diào)查設(shè)計。隨著現(xiàn)代科技在林業(yè)經(jīng)營管理中的應(yīng)用，林業(yè)管理水平得到很大提高，對伐區(qū)調(diào)查設(shè)計的要求也相應(yīng)提高。面對林區(qū)復(fù)雜的地理環(huán)境，在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中應(yīng)用3S技術(shù)，能夠減輕伐區(qū)調(diào)查人員的工作量，同時提高工作效率和精度。

1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems，GPS）、遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）和地理信息系統(tǒng)（Geography Information Systems，GIS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以為地球表面絕大部分地區(qū)（98%）提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)。遙感技術(shù)（RS）是指從高空或外層空間接收來自地球表層各類地物的電磁波信息，并通過對這些信息進行掃描、攝影、傳輸和處理，從而對地表各類地物和現(xiàn)象進行遠(yuǎn)距離控測和識別的現(xiàn)代綜合技術(shù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計算機軟硬件支持下，擬描述客觀世界的各種數(shù)據(jù)，按其地理坐標(biāo)或空間數(shù)據(jù)輸入計算機，并在其中存儲更新、查詢檢索、量測運算、分析處理、綜合應(yīng)用、顯示制圖和輸出的一種技術(shù)系統(tǒng)。隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，3S一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用逐漸向廣度和深度發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利、公路、工程建設(shè)、地質(zhì)與礦產(chǎn)、海洋、國土等資源、環(huán)境與工程管理的各個領(lǐng)域[1]。

2 3S技術(shù)在伐區(qū)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 伐區(qū)界線測量

伐區(qū)界線測量的傳統(tǒng)方法中，調(diào)查人員大多利用地形圖進行對坡目視勾繪。伐區(qū)地形一般較為復(fù)雜，視線影響、勾繪者站立的位置和角度不同都影響勾繪伐區(qū)邊界精度，應(yīng)用GPS的定位功能，則能夠快速、高效、準(zhǔn)確地測量伐區(qū)的界線。調(diào)查人員手持GPS沿伐區(qū)邊緣勻速行走，行走過程中保持GPS水平，且速度不要過快，沿伐區(qū)邊緣繞行一周后保存航跡，在計算機上將GPS航跡導(dǎo)入GIS軟件，在地形圖上顯示，即可得到所調(diào)查伐區(qū)的界線。

2.2 伐區(qū)面積計算

應(yīng)用3S技術(shù)計算伐區(qū)面積主要有兩種方式。1）應(yīng)用GPS面積計算功能直接計算面積。開機進入GPS面積計算頁面，按下“開始”按鈕開始測量，由起點出發(fā)沿伐區(qū)邊界走一圈，回到起點結(jié)束形成閉合航跡，按“計算”按鈕即可計算出伐區(qū)面積。2）GPS同GIS軟件相結(jié)合。將GPS航跡導(dǎo)入GIS軟件，在計算機上應(yīng)用GIS軟件繪制出伐區(qū)界線圖計算面積[2]。

2.3 樣地定位

在伐區(qū)調(diào)查中，需要對調(diào)查樣地進行定位，以便復(fù)位測量。GPS技術(shù)具有能夠進行快速動態(tài)定位的特點，為伐區(qū)調(diào)查提供有效的幫助。使用GPS前將坐標(biāo)格式設(shè)定為用戶自定義“UserGrid”，設(shè)置坐標(biāo)參數(shù)，中央經(jīng)度=（當(dāng)?shù)亟?jīng)度÷6+1）×6-3;投影比例為1;東西偏差為500 000;南北偏差為0;DA為-108;DF為0.000 000 5;DX、DY、DZ根據(jù)不同地區(qū)應(yīng)取不同數(shù)值，可以在當(dāng)?shù)販y繪部門得到。設(shè)置好坐標(biāo)參數(shù)后將GPS翻頁到衛(wèi)星界面，GPS與衛(wèi)星連接穩(wěn)定后，即可讀出調(diào)查樣地的公里網(wǎng)坐標(biāo)，做好記錄。樣地復(fù)位測量時根據(jù)記錄的調(diào)查樣地公里網(wǎng)坐標(biāo)，應(yīng)用GPS導(dǎo)航功能，能夠準(zhǔn)確找到調(diào)查樣地的位置。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置

在伐區(qū)調(diào)查中，需要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地對植被郁閉度、樹種組成、株樹密度、平均胸徑、蓄積量進行調(diào)查，設(shè)置具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地是提高伐區(qū)調(diào)查精度的關(guān)鍵。遙感圖像是以地物的光譜特征、輻射特征、幾何特征和時相變化來表現(xiàn)地物信息，調(diào)查人員可以通過綜合遙感圖像的形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、圖案等初步判斷所調(diào)查伐區(qū)的林分特征，從而為合理設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地提供參考。

2.5 伐區(qū)調(diào)查設(shè)計圖制作

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具和技術(shù)，具有強大的制圖功能，為伐區(qū)調(diào)查設(shè)計圖制作提供了方便。目前應(yīng)用較多的GIS軟件有ESRI公司的ArcGis、中地數(shù)碼的MapGis、超圖軟件的SuperMap等[3]。應(yīng)用GIS軟件制作伐區(qū)調(diào)查設(shè)計圖主要過程為掃描紙質(zhì)地形圖（1∶10 000）為柵格圖像，圖像配準(zhǔn)，矢量化柵格地圖，編輯伐區(qū)位置、四至界線、集材道等，標(biāo)記伐區(qū)小班號、優(yōu)勢樹種、林齡、采伐面積、采伐蓄積、出材量等，設(shè)計圖例、指北針、比例尺，打印輸出。

3 結(jié)論

1）在伐區(qū)界線測量中，GPS航跡法同傳統(tǒng)對坡目視勾繪方法要靈活運用，才能減少工作量。對一些邊界線無明顯地形、地物的，如平地、山腰、斜坡等則采用GPS航跡法，對邊界線有明顯地物、地形的則采用對坡目視勾繪方法，如山脊、山溝等。

2）用GPS測量面積時，林地面積越大精度越高;對不規(guī)則林地測量面積，用GPS航跡法計算面積相對精度較高。

3）在伐區(qū)調(diào)查中應(yīng)用GPS的定點、定位功能，讀取樣點的位置坐標(biāo)，完全可以取代傳統(tǒng)的樣點定位、目視定位等調(diào)查方法。應(yīng)用GPS的定位和導(dǎo)航功能對伐區(qū)調(diào)查樣地進行定位和復(fù)位測量，可以大大減少勞動量，提高伐區(qū)調(diào)查效率，確保樣地定位的準(zhǔn)確性。

4）遙感圖像主要應(yīng)用于大面積的森林資源調(diào)查，在伐區(qū)調(diào)查中應(yīng)用遙感圖像直接估算林分蓄積量精度不高，但可以為調(diào)查中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地提供參考。

5）應(yīng)用GIS軟件制作伐區(qū)調(diào)查設(shè)計圖，采用統(tǒng)一的字庫、符號庫、線型庫、顏色庫、圖案庫等以及規(guī)范化的標(biāo)注，圖面美觀、色彩均勻、符號大小統(tǒng)一，提高了成圖質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 周維祿，蘇百牛.“3S”技術(shù)在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的應(yīng)用[J].甘肅林業(yè)，2013（2）：36-37.

[2] 安星鋒，閆衛(wèi)國，李剛.GIS和GPS技術(shù)在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用[J].綠色科技，2015（8）：183-184.

[3] 朱成日.試論GIS和GPS技術(shù)在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（6）：140-141.

（責(zé)任編輯：劉昀）