森林資源調查監測信息化技術方法分析

王 奇

（國家林業和草原局調查規劃設計院，北京 100013）

森林資源是我國的重要資源，但隨著我國經濟的快速發展，森林資源遭到了一定的破壞，森林保護工作變得越來越重要。為準確實時獲取區域森林資源分布狀況，保證林業建設工作順利推進，必須開展森林資源調查工作，構建完善的動態監測系統，以得到定量的森林面積、結構等數據內容。

在現代科學技術水平不斷提升的時代背景下，社會發展對于我國森林資源調查監測工作提出了更高的要求。但目前來看，我國森林資源調查監測工作存在信息化技術應用不足、從業人員素質不高等問題。為了進一步提升森林資源調查監測工作的有效性，應積極研究森林資源調查監測信息化技術方法。

1 森林資源調查監測信息化的重要性

1.1 構建森林管理體系

積極推動森林資源調查監測信息化發展，有助于構建更加現代化的森林管理體系，提高森林資源管理的規范化、標準化、自動化水平。在開展森林資源調查工作的過程中，往往需要調查大量的森林植被及多樣化的森林因子，而推動森林資源調查監測信息化發展有利于幫助工作人員更加高效地調查與管理這些因素。當前，我國諸多地區已經構建林業基礎地理數據庫系統，按照年度通過對接觸式圖像傳感器（Contact Image Sensor，CIS）的應用，實時動態地對現有的各類森林資源檔案數據進行更新，極大程度上提升了檔案數據的動態管理水平，進而提高了森林資源管理水平。由此可見，森林資源調查監測信息化對于建設現代化森林管理體系意義重大。

1.2 提高從業人員素質

積極推動森林資源調查監測信息化發展，可以在一定程度上提升從業人員自身素質，并對其工作行為產生一定的規范作用。由于森林資源調查監測人員需要深入林區開展工作，工作環境相對復雜和艱苦，并且與外界之間的交流和溝通較少，久而久之便會導致其難以更新思想觀念，無法真正提高個人素質。而推動森林資源調查監測信息化發展，森林資源調查監測從業人員勢必會投入對相關信息技術的學習中，這不僅能有效調動其學習熱情和主觀能動性，而且能在極大程度上提升其知識水平和應用能力。同時，信息化建設的高效落實可以為高效的溝通和交流創造良好的條件，使森林資源調查監測從業人員汲取先進的經驗，高效、高質量開展調查監測工作［1］。

1.3 降低工作開展成本

提高森林資源調查信息化水平，不僅有助于節約森林資源調查工作投入的成本，而且有利于提高調查精度。工作人員可以通過掌上電腦或者全球定位系統（Global Positioning System，GPS）等各種工具的應用開展外業信息采集工作，有效緩解人工操作壓力，加快調查進程。工作人員可以使用3S 技術開展規劃設計調查工作，相對于以往的調查方法來說，能有效提高工作效率，減少工作成本投入，并且不會受到各種人為因素的負面影響，有利于提高采集的森林資源數據的準確性。此外，工作人員能在應用信息化技術的基礎上構建更加科學系統的林業信息管理系統，提升信息傳遞、存儲的速度及質量，為各項信息的合理存儲和調用奠定堅實的基礎。

1.4 推動林業整體發展

現如今，人類社會已迎來信息時代，信息化技術勢必會在人類生活生產中產生重要作用，推動社會現代化發展。從本質上來看，林業產業是社會發展中極為關鍵的基礎性產業，如果林業產業發展沒有充分適應當下社會發展的信息化要求，便難以真正使林業煥發應有的活力，不利于推動林業持續、平穩發展。由此可見，林業整體的發展離不開信息化建設。森林資源調查工作是林業產業發展中的一項核心工作，從近年來我國所開展的森林普查工作來看，推廣運用信息化技術后，我國森林資源調查工作取得了更好的成績。

2 森林資源調查監測信息化技術方法的應用及優化路徑

2.1 技術應用

2.1.1 信息快速提取技術。在當前我國森林資源監測技術實際應用過程中出現了許多技術難點，如難以實現連續監測、信息獲取不及時等。基于此，中國林業科學研究院的相關工作人員在時間序列MODIS 影像數據的基礎上研發了新型的信息快速提取技術。該技術的應用能幫助工作人員快速獲得當下全國范圍內的各種森林資源信息，可以有效縮短監測周期。靈活使用信息快速提取技術能夠起到優化調查方案的作用，進而突破以往森林資源調查監測中的局限性。通過對信息快速提取技術的合理應用，在分析植被指數序列特征及時間序列光譜特征等的基礎上能高效應對地類光譜重疊及光譜混合等問題，進一步提升森林信息估測的實際精度，具體可達 5%［2］。

2.1.2 可視化模擬技術。有關學者將林分經營理論及實踐與計算機可視化模擬技術相結合，提出了人工林林分交互式經營可視化模擬技術，并研發了面向經營者的可用定量化方法實現林分經營目標的人工林林分交互式經營可視化模擬系統，幫助經營者實時掌握林分動態變化。可視化模擬技術主要分為2 種，即生長可視化和經營可視化。生長可視化主要是基于不同的數據源，構建起林分結構的可視化自適應模型。相關研究人員通過建立最小結構單元分布格局的模型，在一定程度上達到林分空間結構的可視化模擬目標，完整展現林分結構。在經營可視化方面，相關研究人員創新應用了當前先進的流程式設計理念，這樣能高效解決普遍存在于林分經營建模中的操作性不強及交互性較弱等問題。筆者充分探析了當前普遍應用的經營措施決策、條件判斷及采伐決策可視化模型等，對正式運行過程中的引擎及自動跟蹤服務進行定義，以高效落實林分經營具體過程的可視化模擬。

2.1.3 遙感數據。在當前科學技術水平不斷提升的時代背景下，遙感技術較之以往也有了極大程度的進步，在森林資源調查監測中合理使用遙感技術能有效提升工作質量和效率，并為調查監測的準確性提供充足的保障。工作人員應用遙感技術之前需要先明確各類監測指標，如植被覆蓋面積及動物種類等，合理使用高分辨率的衛星數據開展監測工作，同時對比優化最終的監測結果。這樣能幫助工作人員更加精確地發現相關因素的變化情況，一旦其指標發生變化，衛星系統可以第一時間判斷其發展趨勢及其變化產生的具體原因，有助于提升監測的實效性。在森林資源調查監測中對于遙感技術的應用存在一定的時空限制，如果所開展的監測工作時間間隔相對較短，那么對于森林資源變化所做出的評價便會欠缺客觀性［3］。

2.2 優化路徑

2.2.1 搭建信息化管理平臺。近年來，我國社會發展水平逐漸提升，現代信息化技術在眾多領域得到極為廣泛的應用，在林業產業方面也不例外。要想真正提升森林資源調查監測工作的信息化水平，應積極開展信息化管理平臺建設工作，進而為各項工作的開展提供良好的平臺支撐。

在當前“互聯網+”模式進一步應用的過程中，信息的傳播廣度有所擴大，速度有所加快，信息化管理平臺的建設能為信息的準確和高效處理創造良好的條件。為了能獲取更加完善和有價值的信息，相關人員應在實踐中不斷完善和優化管理平臺，進一步展現出其在整合和分析數據方面的實際作用，最終充分利用數據展現森林資源的動態變化情況，有助于幫助工作人員針對性地改進資源管理中不合理的部分，提升管理成效［4］。

首先，相關研究人員需要針對性地構建起基礎數據平臺，為有關機構和行業提供充足的基礎數據。其次，相關研究人員應搭建管理平臺系統，確保其能實現對于各業務子系統的全面覆蓋。在系統中對各類信息數據進行存儲時應注意統一其格式，以便為數據共享和統一管理的高效落實創造良好的條件［5］。再次，相關研究人員需要積極開展基礎數據庫建設。最后，完成數據庫建立工作后，相關研究人員需立足具體的部門需求開發相關管理軟件，保障信息化管理平臺整體的適用性及應用價值。

2.2.2 完善動態監管條件。信息化技術在森林資源調查監測中應用的目的是獲得動態監測的效果，因此，工作人員應從整合資源、完善設施及基礎調查方面采取相應的優化措施。

首先，在整合資源方面，應當對現有的各種監測技術進行優化整合，并對相應的技術標準進行完善。對傳統技術和先進技術進行整合應用，包括全球定位系統、地理信息系統與遙感技術等，以有效突破以往監測工作的局限性，進一步展現出先進技術的應用優勢，彌補人工操作的不足。

其次，在完善設施方面，有關部門應綜合考慮多方面影響因素，積極擴大森林資源動態監測的范圍，并在原有基礎上增加在森林資源動態監測方面的資金投入，大力引入先進的無人機和計算機等。大量實踐證明，無人機運行快，操作簡單，并且具備低空高分辨率的遙感攝影功能，因而能快速獲取有效且準確的森林資源信息。一般情況下，無人機監測技術主要應用于小范圍區域內的數據信息獲取，并且根據設計好的航線進行拍攝，由此獲取高質量的森林資源數據信息。近年來，無人機監測技術在森林資源調查監測中的應用越來越廣泛，并且取得了理想的應用效果。此外，要加強網絡建設，進而針對性地搭建起切實可行的網絡系統，更加高效地實現對于森林資源信息的優化處理［6］。

最后，在基礎調查方面，工作人員基于當下所掌握的森林資源的基本特征，充分結合資源管理的具體要求，對森林資源的分布情況及資源保護和開發情況展開全方位的調查、了解。其調查的核心是了解森林資源分布面積等，同時要及時更新森林資源調查成果，實時動態掌握當下森林資源的實際變化狀況，并基于數據成果完成調查監測圖的繪制。

2.2.3 深入挖掘數據信息。森林資源調查主要分為一類調查［以全國（或大區域）為對象的森林資源調查］、二類調查（為編制規劃設計而進行的調查）、三類調查（為作業設計而進行的調查）。其中，一類調查主要由省林業部門負責，主要是針對森林資源展開連續清查，目的是從宏觀上掌握森林資源的現狀和變化。在一般情況下，不要求落實到小地塊，也不進行森林區劃。當前，大都采用以固定樣地為基礎的連續抽樣方法。2005 年起，我國森林資源一類調查增加了遙感圖片衛星判讀的工作，主要是輔助固定樣地調查，提高一類調查的精度。二類調查包括區劃、調查、資源統計分析3 大部分。森林經營單位應調查該單位所有和經營管理的土地，縣級行政單位應調查縣級行政范圍內所有的森林、林木和林地。三類調查又稱作業設計調查，是林業基層單位為滿足伐區設計、撫育采伐設計等的需要而進行的調查。對林木的蓄積量和出材量要做出準確的測定和計算。而構建起相應的信息化管理平臺能進一步提升各類信息資源的實際利用效率，從根本上提升森林資源管理成效［7］。

開展森林資源調查監測工作的目的主要是明確各種森林資源信息，因此，建設信息化管理平臺時應注重整合各類信息，提升系統平臺應有的智能化、網絡化、協調化水平，幫助林業部門更加順暢地獲取森林資源信息數據，進而為其制訂管理決策提供支持。例如，將森林生長情況及各種經營措施實時動態地記錄在地理信息系統（Geographic Information System，GIS）系統中［8］。與此同時，工作人員應充分發揮遙感技術（Remote Sensing，RS）在信息獲取方面的重要作用，通過合理應用RS 技術，針對森林資源展開隨機和立體化的抽樣調查工作，實現對森林資源時空變化的高效分析。

目前的數據庫系統可以高效實現數據的錄入、查詢、統計等功能，但無法發現數據存在的關系，無法根據現有的數據預測未來的發展趨勢。數據挖掘技術是最近幾年興起的科學技術，充分利用現有數據和歷史數據，從中找出潛在的、隱含的、有價值的信息，為使用者的業務決策和戰略發展服務。建立基于森林資源的數據挖掘應用工具，能提供簡單、統一的運算分析機制，能很好地反映多因素交互作用和綜合影響，從而得到盡可能翔實、符合客觀規律的森林資源調查結果。

3 結語

森林資源調查數據往往龐雜而繁多，如何把這些數據變成有價值的信息，是林業信息化工作中的棘手問題。因此，推動森林資源調查監測信息化發展是今后促進林業可持續發展的必然要求。強化對現代化信息技術的應用，能有效提升森林資源監測工作的有效性，對于林業可持續發展有著積極的促進作用。