3S技術在林業(yè)資源調查與管理上的運用

張文君

(甘肅省小隴山人造板有限公司,甘肅 小隴山 741020)

在林業(yè)資源調查工作中應用3S技術,可以采集全面的數(shù)據(jù)信息,做好外調查,建立一個完善的數(shù)據(jù)庫。有效控制人為因素對森林的破壞,提高森林資源的恢復能力。在此基礎上,進一步健全林業(yè)資源管理工作,為林業(yè)經(jīng)營和環(huán)境保護等提供重要的依據(jù)。

1 3S技術的概述

1.1 RS技術

RS技術指的是遙感技術,它包含了數(shù)字航測、航天遙感、近影攝影測量等,是以物理手段,數(shù)學方法和地學分析為基礎的綜合探測技術。在林業(yè)資源調查中,可借助該技術獲取森林資源,人類活動等的時空信息,是開展資源調查,環(huán)境監(jiān)測等的有利探測手段。

1.2 GIS技術

GIS技術指的是地理信息系統(tǒng),是一種空間數(shù)據(jù)管理工具,它具有信息采集與編輯、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析、制圖等多項功能。在計算機軟硬件的支持下能夠對空間數(shù)據(jù)進行錄入,編輯,存儲,查詢,分析利用。在林業(yè)資源調查工作中應用GIS技術,可以建立各種管理系統(tǒng),包含地理位置,海拔高度,面積,植物名稱等多項數(shù)據(jù)信息,完善系統(tǒng)建設。

1.3 GPS技術

GPS技術指的是全球定位系統(tǒng),它能夠提供連續(xù)實時的位置速度和時間信息,在應用中可以開展全天候準確快速的定位,獲取精確的數(shù)據(jù)信息。在林業(yè)資源調查工作中,GPS主要是用于林業(yè)測量控制網(wǎng)道路勘測等多項工作中,能夠提供高精度的三維位置,并且具有良好的抗干擾和保密性能。

3S技術將RS、GPS和GIS整合在一起,實現(xiàn)一體化,構成一個完善的技術體系,整合技術優(yōu)勢,即信息獲取,處理應用決策管理于一身。在林業(yè)資源調查中可以實現(xiàn)快速精準的圖像定位,實現(xiàn)測量工作的全面覆蓋,獲取被測區(qū)域森林資源的具體信息,構建空間數(shù)據(jù)庫,從而把握林業(yè)資源的各項情況,為管理提供重要依據(jù)。

2 3S技術在林業(yè)資源調查中的應用

2.1 數(shù)據(jù)采集與解譯標志

在林業(yè)資源調查工作中,借助于3S技術采集數(shù)據(jù)。使用高精度掃描儀器、ArcGIS合理的掃描地形圖,然后轉化為SPH格式。其次進行幾何圖形矯正工作,獲得最佳遙感影像,這一影像能夠為調查人員提供參考?？梢允褂?～5條線路進行分析,借助GPS定位系統(tǒng)開展調查工作。然后,在每條線路分析時,主要是調查林業(yè)資源的不同種類和地類,對現(xiàn)場調查工作進行記錄。在這一過程要結合調查因子,拍攝地面實況照片,建立遙感影像與實際相對應的解譯判讀樣片。使用合理化的方式轉化為DBF文件,最后轉入到GIS中,形成清晰的簡易判讀標志。

2.2 區(qū)劃判讀與外業(yè)調查

開展區(qū)劃判讀工作,可將衛(wèi)星影像與計算機相連合,借助人機交互的形式進行行政區(qū)域畫圖操作,界定保護站領域,根據(jù)實際需求合理劃分。然后參照近些年來各類作業(yè)設計以及檢查驗收的相關資料,以及解譯判讀標志,形成區(qū)劃數(shù)據(jù)SPH文件,轉化為PDA調查文件。在外業(yè)測繪工作中要做好實地考察工作,應用3S技術獲取數(shù)據(jù)信息,完成野外數(shù)據(jù)采集工作。通過臺式機接口程序自動輸出成為ArcGIS格式,這一操作使野外數(shù)據(jù)采集、成圖和GIS實現(xiàn)一體化。

2.3 建立數(shù)據(jù)庫和圖形庫

通過上述工作,構建調查因子數(shù)據(jù)庫,結合制度功能和森林資源實際情況,構建零向圖和森林分布圖形。然后借助相關軟件對各項數(shù)據(jù)進行處理檢驗數(shù)據(jù)進行有效轉換,從而保障地形圖繪制的精確性和全面性。

3 3S技術在林業(yè)資源管理中的應用

3.1 森林資源監(jiān)測

為了有效落實林業(yè)資源管理達到良好效果,就需要借助3S技術開展森林資源監(jiān)測布設。森林資源監(jiān)測有三種形式,國家森林資源、一類清查森林資源二類清查和面向作業(yè)的三類調查。主要監(jiān)測對象有森林分布、林分面積、林分蓄積,單木材積等多項內容。在監(jiān)測工作中,借助3S技術獲取森林資源的數(shù)據(jù)信息,繪制分布圖。然后與山地衛(wèi)星相連接,可以獲取三年的基本數(shù)據(jù),然后通過3S技術處理獲取的數(shù)據(jù)進行計算分析,從而獲得森林面積的動態(tài)變化圖。掌握動態(tài)變化圖后,與社會因素結合,從而明確森林面積發(fā)生變化的具體原因。出具完善的報告,為管理人員提供重要依據(jù)。管理人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)內容,通知政府部門采取恰當措施,阻止各類行為進行有效保護,有效控制社會因素對森林資源的影響。此外,通過分析森林面積的動態(tài)變化圖,也可以預測未來森林資源的變化情況,采取恰當措施,有效保護森林資源,提高管理效率。

3.2 災害監(jiān)測

森林中存在的各類災害,例如泥石流、水災、火災、病蟲害等等,對森林的危害極大,一旦爆發(fā)災害會對森林資源造成嚴重影響。因此在林業(yè)管理工作中,還需要加強災害監(jiān)測。應用RS技術,在大中尺度的林業(yè)災害監(jiān)測中有著強大優(yōu)勢。獲取遙感影像,分析各波普光段的灰度值變化,為林業(yè)管理提供一定依據(jù)。例如在病蟲害的監(jiān)測工作中,樹木發(fā)生生理變化,肉眼難以察覺到,使用近紅外航空影像數(shù)據(jù),可以了解病蟲的發(fā)生變化情況,及時防治處理。以3S技術為核心,根據(jù)病蟲害的生物學特征和波譜特征來建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備 GIS的空間分析功能,開展病蟲害的預測和災情評價,同時還具備治理工作路徑和GPS跟蹤治理功能。

森林火災不僅會破壞森林資源,同時也對動植物和周邊居民帶來嚴重影響,為此應用3S技術要做好對森林火災的預警工作?？蓱?S技術檢測森林的異常熱點,發(fā)送預警信號,采取恰當措施。在發(fā)生火災后,遙感技術根據(jù)森林自身輻射變化立即成像,GPS技術可快速定位火災現(xiàn)場,在短時間內為工作人員提供了全面數(shù)據(jù)信息,快速了解森林異常,到達現(xiàn)場,根據(jù)火災的實時動向,采取恰當?shù)木仍桨浮?/p>

3.3 資源清查

開展森林資源清查工作,也可充分發(fā)揮3s技術優(yōu)勢,了解森林資源的規(guī)模,樹木的種類和分布情況,做好林業(yè)資源的保護。 GPS在森林資源清查中提供地理坐標,為GIS數(shù)據(jù)庫提供坐標信息源,協(xié)助進行固定樣地定位。也可利用GPS觀測到的現(xiàn)勢樣點、地物等坐標位置,更新原有的圖件資料。也可開展野生動物資源的調查工作。 GPS技術的應用,便于掌握野生動物的生存范圍,利用RS技術實時檢測動物的活動范圍,然后由GIS技術進行統(tǒng)計,從而精準的獲取野生動植物的數(shù)量分布規(guī)律和氣息狀況。

3.4 林業(yè)管理決策

通過開展森林資源監(jiān)測,獲取全面數(shù)據(jù)信息,為林業(yè)管理提供重要依據(jù),并于開展造林營林采伐等各項決策工作。在3S技術的支持下,進一步完善林業(yè)資源經(jīng)營管理系統(tǒng)的建設,隨著各項技術進一步發(fā)展,3S技術也走向了集成方向。 GPS為RS提供地面或空中控制它的結果是GIS的數(shù)據(jù)源。RS是GIS的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)更新手段,而GIS是RS數(shù)據(jù)分析評價的一個工具。在管理工作中借助3S技術構建完善系統(tǒng),獲取森林資源的動態(tài)信息。高分辨率衛(wèi)星遙感影像滿足森林資源調查中某些監(jiān)測因子對判讀影像的要求,及時更新GIS數(shù)據(jù)庫,了解林業(yè)資源現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)其中存在的問題,為決策提供依據(jù)。

3.5 優(yōu)化森林空間格局配置

在林業(yè)資源調查工作中應用3S技術,可以了解森林資源的種類、數(shù)量、空間分布情況。根據(jù)測樹因子可了解平均高、蓄積等。結合這些數(shù)據(jù),開展有效的空間分析,了解森林空間格局配置現(xiàn)狀。森林空間格局是一種基于連續(xù)三角網(wǎng)的三維空間分布,三角網(wǎng)一個點的三維坐標,可以借助全站儀GPS技術進行測量,每一個三角點上有一棵樹,測量三角網(wǎng)和網(wǎng)點數(shù),構建數(shù)據(jù)模型?？梢苑治鲈撃Ｐ褪欠褡顑?yōu),然后從數(shù)量、空間分布、質量等各方面出發(fā),達到最優(yōu)化,建立最佳的森林空間格局。

4 3S技術在林業(yè)資源調查與管理中的應用前景

4.1 自動化監(jiān)測

3S技術的集成一體化應用也對林業(yè)資源調查管理工作提供了一定的支持,實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測的集成化一體化和自動化。通過合理布控,運用雙向通信電臺,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心,開展實時處理繪制現(xiàn)勢圖。在這一過程森林資源發(fā)生動態(tài)變化,在3S技術的支持下,獲取動態(tài)信息及時更新數(shù)據(jù)庫,可自動進行數(shù)據(jù)的對比分析,從而反映林區(qū)區(qū)域內各項監(jiān)測指標的變化情況。提高工作效率,便于各項措施的有效落實,達到良好的監(jiān)測效果。

4.2 構建預測性模型

在監(jiān)測工作中應用3S技術構建完善的森林分布圖,能夠了解到森林面積的變化情況。根據(jù)這一特點,在未來發(fā)展中可應用3S技術構建預測性模型。加強動態(tài)監(jiān)測,并結合社會經(jīng)濟因子及其他變量,了解森林變化的各種過程,形成解釋這些現(xiàn)象的理論制定預測性模型。在該模型的支持下,可將現(xiàn)有的測量數(shù)據(jù)錄入其中,進行分析預測,為森林布局,林業(yè)規(guī)劃,森林培育等提供一定支持。

4.3 多技術全球定位系統(tǒng)和GIS應用軟件

原有的森林資源調查和管理處于單一封閉式研究, 而隨著 GPS的進一步發(fā)展,解決了我國的全球定位問題,實現(xiàn)了地域性區(qū)域性的開放式研究。同時與其他國家合作構建一體化系統(tǒng),突破技術難題,改善GPS定位精度問題。

GIS在林業(yè)應用范圍十分廣泛,它本身具有的空間分析功能為病蟲害防治、森林培育、資源管理等提供重要依據(jù)。原有的GIS軟件屬于通用軟件,這就使得GIS在基層林業(yè)生產(chǎn)中的應用受到限制。隨著技術水平不斷提升,3S技術的綜合應用等,構建起了專業(yè)的GIS應用軟件,滿足林業(yè)管理和決策需求,完善系統(tǒng)建設。

在先進技術的支持下,由原有的單機模式向網(wǎng)絡模式發(fā)展。基于網(wǎng)絡構建完善的管理系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和信息的發(fā)布,便于掌握森林資源的動態(tài)情況,從多個角度入手進行分析處理,判斷對森林存在的影響因素,為決策提供重要依據(jù),也能降低管理決策的成本。

5 結束語

綜上所述,在林業(yè)資源調查和管理過程中,3S技術的應用能夠拓展覆蓋范圍,獲取全面數(shù)據(jù)信息提高測量精度。基于3S技術,進一步優(yōu)化林業(yè)資源監(jiān)測方式,構建完善系統(tǒng)加強對森林資源的把控工作,有效控制各類影響因素,開展實時監(jiān)測,獲取動態(tài)信息,為森林資源經(jīng)營決策提供重要依據(jù)。應用于災害監(jiān)測工作,進行有效預防和及時救援,控制災害對森林的影響。而在未來發(fā)展中,3S技術朝著集成化一體化的方向發(fā)展,也使得森林監(jiān)測管理更加自動化集成化,構建預測性模型,或許動態(tài)數(shù)據(jù)信息,優(yōu)化空間布局,掌握林業(yè)資源現(xiàn)狀,做好有效管理。