淺談遙感技術在森林資源調查中的應用

張永健 王龍龍 劉靖宇 擺翔

摘?要：森林資源是人類生活環(huán)境的重要組成部分，在調節(jié)地球氣候、涵養(yǎng)水源、水土保持等生態(tài)防護上起著至關重要的作用，而森林資源調查是目前國內最直接的動態(tài)監(jiān)測手段，為維持森林生態(tài)系統健康、森林資源科學管理利用提供了必要依據。遙感技術作為一種新興的科學技術手段，具有簡單、快捷、可操作性強等優(yōu)點，尤其是以遙感集成的3S技術在森林資源調查中應用較多，該技術不但能提高森林資源調查的效率，還可以使部分人工無法進行實測的樣地調查精確度得到提升，有助于推動林業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展。同時，也為國家和各級政府制定經濟和環(huán)境發(fā)展計劃、政策、方針等提供一定的依據。

關鍵詞：森林;資源調查;遙感;3S;應用

1?森林資源調查介紹

1.1?森林資源調查概述

森林是生態(tài)系統的主體，是人類、動物、植物等賴以生存的必須保障。森林資源作為提供森林產品和服務的集合，對于人類生活和社會發(fā)展有著至關重要的作用，主要包括直接資源（如林地、林木及其中的植物、野生動物和非生物資源）和間接資源（如森林文化、觀賞和森林旅游等資源）。森林資源調查是對林業(yè)用地進行其自然屬性和非自然屬性的調查，包括森林資源狀況、森林經驗歷史、經驗條件及未來發(fā)展等方面的調查。通過開展森林資源調查，能夠及時掌握并分析森林資源的動態(tài)變化，準確預測森林資源結構，制訂有效的森林規(guī)劃和經營方案，有助于森林資源的科學管理，進一步加強生態(tài)林業(yè)建設，推動林業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展。

1.2?森林資源調查形式

按照森林資源調查范圍不同，我國森林資源調查目前分為三類，即全國森林資源連續(xù)清查（一類調查）、森林資源調查（二類調查）和作業(yè)調查（三類調查）。一類森林資源調查開展區(qū)域為全國各省、各大區(qū)，以抽樣調查為主，同時設固定樣地，2020年前每五年開展一次，自2020年起，每年調查所有固定樣地的五分之一，可以做到年度出數，每五年為一個周期，并以編制中長期的林業(yè)計劃方針和政策為主要調查目的;二類森林資源調查的主要實施范圍為林業(yè)局、林場或旗縣林業(yè)基地，主要運用目測、實測、抽樣相結合的調查方法，旨在查清小班地塊的現有資源，為編制經營方案和總體設計提供依據;三類森林資源調查區(qū)域集中在林業(yè)的作業(yè)地段，采取實測結合抽樣的調查方式，進行作業(yè)地全面詳查，以便后期施工作業(yè)的設計。以上三種不同類型的森林資源調查在我國合理組織森林經營、制定適宜森林經營方案及實現森林多功能利用等方面發(fā)揮了較為的積極作用。

1.3?森林資源調查現存問題

就理論效果和實際操作而言，現行的一類調查方法以掌握宏觀森林資源現狀與動態(tài)為目的，主要調查對象是郁閉度0.2以上的喬木林樣地，是目前國際上公認的最行之有效的森林資源監(jiān)測方法，然而，由于當前科學技術對測量精度的限制，絕大多數調查單位都會受到影響。目前國內普遍以現地實測和觀測點目測方法為主，大部分樣地均通過原始野外調查方法，外業(yè)工作費時、費力，一些調查樣地，往往需步行五六個小時，甚至數天才能達到，加上作業(yè)時間大多集中于高溫、多雨的季節(jié)，無疑又增加了調查的困難度;而且有些樣地分布在高山，在調查過程中也伴有很強的危險性。野外工作效率低下，也與調查手段和方法落后、新興技術和儀器應用較少。二類調查方法將蓄積量調查作為小班調查的主要內容，跟一類調查類似，存在費時費力、效率低的問題，而且將抽樣控制和小班林木蓄積調查相結合的二類調查方法偏差相對比較大，只有當小班調查的總蓄積量落到抽樣控制的范圍內才算有效，否則就要逐一修正各小班蓄積量。隨著我國社會經濟的高速發(fā)展，無論是國家層面，還是地方層面，傳統的人工外業(yè)調查加內業(yè)數據處理計算的方法，在數據精度和出數效率上，已經難以滿足實際需求。我們要做到森林資源動態(tài)監(jiān)測數據出數快、精度高，滿足實時監(jiān)測要求，就要科學利用一些現代科學技術，如計算機技術和衛(wèi)星遙感技術。

2?遙感技術在森林資源調查中的應用

2.1?遙感技術概述

遙感技術是人們利用一定的設備（如人造衛(wèi)星、飛機或其他飛行器）收集地物目標的電磁輻射信息，然后對這些信息進行全方位的攝影和掃描，再對這些信息數據進行處理和分析，最終實現對地球表面的多個目標進行遠程的探測和識別。隨著科技的發(fā)展，利用遙感衛(wèi)星數據已經成為快速獲取森林資源信息最有效的手段之一。結合遙感影像中的光譜特征、輻射特征和幾何特征及其相應的時空變化模式來反映地物信息，識別遙感影像中森林資源的對應區(qū)域，并利用各種分類算法對其進行分類。在進行數據的解釋時，必須要應用地學相關分析法，綜合影像的亮度、色調、形狀特征和紋理結構，并且充分結合當前現有資料和外業(yè)工作經驗，才能準確判定地物所屬類型。遙感信息經解譯后輸入地理信息系統（GIS），再經GIS翻譯，將森林資源分布圖以專題圖的形式輸出，同時，能夠精準獲取各地類面積。基于GIS的航空攝影技術，最大優(yōu)點是可以根據森林林區(qū)內各地塊的發(fā)生情況進行簡單、快速的更新，而且花費較少。遙感圖像以其宏觀、獲取方便、多時象、多分辨率、多波段等優(yōu)勢能夠快速有效地進行森林資源動態(tài)分析監(jiān)測。對于國家性、大面積的森林資源調查一般采用TM衛(wèi)星影像，而地區(qū)性的則采用SPOT或Quickbird影像，目前我國的高分二號衛(wèi)星影像也已經用于森林資源調查中。但是由于一些測量指標，如樹高、林層、胸徑、下木郁閉度等因子對分辨率要求較高，目前最高衛(wèi)星的分辨率還不能達到其要求。

2.2?無人機遙感技術在森林資源調查中應用

無人機遙感技術主要是利用無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，可以實現智能化、專用化、自動化快速獲取國土資源、自然環(huán)境、地震災區(qū)等空間遙感信息，且完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術，具有機動、快速、經濟等優(yōu)勢，現已逐漸成為未來的主要航空遙感技術之一。在森林資源調查中主要應用的就是無人機遙感技術，主要利用其成像速度快、高時效性、高空間分辨率和高精度且不受外界環(huán)境影響等優(yōu)點，能夠做到對森林資源進行立體覆蓋，及時探明森林資源的變化情況，準確獲得當下林分的樹種組成及空間結構變化關系，從而第一時間明確森林資源的動態(tài)變化特征，為生態(tài)文明保障制度的實施提供數據支持，有利于生態(tài)保護工作的開展。