測繪地理信息技術在林業督查管理中的應用研究

邵 寧

(甘肅省基礎地理信息中心，甘肅 蘭州 730000)

良好的生態環境是人類生存和發展的基本前提。2012年11月，黨的十八大從新的歷史起點出發，做出“大力推進生態文明建設”的戰略決策[1]，由此可見國家對生態環境的保護高度重視。森林資源是人類賴以生存的資源，其在生態環境保護中扮演著極為重要的角色，對森林資源的保護也成為生態環境保護工作的重中之重。而森林督查則是目前最為有效保護森林資源的手段，對森林資源進行有序、科學的管理，并對破壞森林資源行為進行嚴格的查處與整改，從而建立起有效的森林資源保護和監督管理機制[2]。

森林督查管理，離不開先進技術的支撐，測繪地理信息技術是自然資源部門獲取基礎地理信息資源的精確方法[3]，其在林業管理中的應用，優勢顯著。目前已有學者針對測繪地理信息技術在林業方面的應用開展相關研究。步少立[4]對GPS技術在林業測繪工作中的提升作業效率、作業精度，控制作業成本，節約作業時間方面的優勢特點進行了探討。李澤潤[5]對無人機技術在林業調查規劃設計中的應用價值進行了分析，并對其應用前景做出展望。徐樂樂等[6]對中高分辨率遙感影像在林業中的應用現狀進行了研究，并對優化方向提出了建設性意見。張麗云等[7]研究遙感變化檢測技術在森林資源、森林災害防控及林業重點工程監管3個方面的應用情況，展望遙感變化檢測技術在林業上的應用前景。

本文主要針對測繪地理信息技術現有數據資源及技術手段對林業資源數據庫建設，信息化平臺管理、林地專題地圖制作、森林動態遙感監測等方面的優勢特點展開研究分析，為森林督查管理工作提供實時可靠的技術手段。

1 新時期測繪地理信息技術的優勢

測繪地理信息技術主要包括全球定位系統(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(GIS)3種技術(簡稱3S技術)[8]。GIS主要用于數據采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述，其技術優勢在于它的數據綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規方法或普通信息系統難以得到的重要信息，實現地理空間過程演化的模擬和預測[9]。RS以航空攝影技術為基礎，主要用于獲取大范圍數據資料，其獲取信息的手段多、信息量大，獲取速度快、周期短[10]，獲取信息受條件限制少。GPS是一種結合衛星及通訊發展的技術，主要利用導航衛星進行測時和測距，其特點是全天候、全球覆蓋、高精度、自動化、高效益、可移動定位等。3S技術的主要優勢特點如下。

1.1 坐標系統統一

國家大地坐標系是測制國家基本比例尺地圖的基礎。我國于20世紀50年代和70年代分別建立了1954年北京坐標系和1980年西安坐標系，測制了各種比例尺地形圖，在我國經濟建設、社會發展、國防建設和科學研究中發揮了巨大作用。隨著社會的進步，國民經濟建設、國防建設和社會發展、科學研究等對國家大地坐標系提出了新的要求，迫切需要采用原點位于地球質量中心的坐標系統[11]作為國家大地坐標系。采用地心坐標系，有利于采用現代空間技術對坐標系進行維護和快速更新，測定高精度大地控制點三維坐標，并提高測圖工作效率。

2008年3月，由原國土資源部正式上報國務院《關于中國采用2000國家大地坐標系的請示》[11]，并于2008年4月獲得國務院批準。自2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標系，10年過渡期滿后，2018年7月1日自然資源部全面啟用2000國家大地坐標系，并完成存量數據轉換。空間坐標系統單一化，使得測繪管理和成果使用更簡化、高效。在林業督查管理工作中，統一坐標系統的數據，剔除了不同系統中轉換數據造成的困惑和浪費，使得協同和工作效率進一步提高。

1.2 數字化采集技術裝備高效

現代測繪地理信息工作中，全站儀、三維激光掃描儀、無人機等設備的應用更加普遍，設備智能化程度的提高，使得數據采集效率更高。在林區測繪時，全站儀為林地調查、林分測量、樹高測量等方面，提供了高精度和高效率的測量數據。三維激光掃描儀能夠快速獲取三維空間數據以及樹木影像數據，大大提高了采集信息的精準性，提升勞動效率，為森林資源的動態監測奠定基礎。無人機遙感技術的像控點精度與DOM精度高，可實現林業區死角及較為隱蔽的地方測繪[12]。無人機低空巡航監控及其他感知系統，也可對目標區域的林業資源進行監測管理，實現提前預警、精確定位、科學調度和及時處理。

1.3 可利用數據資源豐富

現代遙感數據豐富多源，可利用的衛星數據愈加品種多樣，分辨率更高，時段更新，申請渠道更開放；高分辨率高精度航空攝影數據覆蓋面不斷翻新，限制條件進一步放寬，無償重復利用受到鼓勵。借助對高分辨率、多層次、動態衛星遙感數據的判讀識別和對比分析，可實現森林資源的準確化、精細化、實時化和高效化監測管理。此外，測繪地理信息數據庫充實可靠，基礎測繪數據庫、遙感影像數據庫、國土三調數據庫、城市國土空間監測數據庫、實景三維數據庫等應用潛力多，有利于提高工效，降低作業成本，為森林督查暨森林資源管理“一張圖”建設提供強有力數據支撐。

1.4 數據分析反應快速

3S技術功能強大，如定位導航、智能解譯、空間分析、疊加分析、三維分析、緩沖分析等。在林地界定和標注、林業資源調查和監測、林業災害監測和預警、森林資源評估、林地利用和規劃、空間決策支持等方面，可以大顯身手。借助3S技術手段，對林業數據進行快速矢量化處理、數據整合和分析等，以便于了解林區土地利用變化、土地整理、林地使用、開墾林地、林木采伐等情況，為開展林業督查管理工作提供便捷高效的技術支持。

2 測繪地理信息技術在林業督查管理中的應用

2.1 整合已有數據資源

數據整合是指將不同來源、不同格式和不同時間節點的地理信息數據進行匯總、合并和轉換的過程。數據整合的方法包括數據連接、數據融合、數據裝載等。

隨著全國地理國情普查，第三次全國國土調查工作的相繼開展，自然資源部門已掌握了最新的、詳實的、可靠的土地利用數據，在此基礎上，結合基礎測繪數據、DEM[13](數字高程模型)、DSM[14](數字表面模型)、遙感影像數據、傾斜攝影、三維激光掃描數據及實景三維數據等數據資源，實現地理信息的多源數據整合，為林業督查管理提供豐富的基礎地理信息成果，為建立數字林業數據庫提供可靠的數據支撐。

2.2 建立林業資源數據庫

結合基礎地理信息數據資源，根據不同的林業數據類型和性質，按照統一的技術標準和空間基礎，建立不同類型的數據庫，以便于林業數據存儲、管理、更新、維護、數據共享、數據安全和提高系統工作效率。如，建立衛星遙感影像數據庫、解譯樣本庫、林業數字矢量基礎地理數據庫、森林資源數據庫、專題數據庫、林業社會經濟數據庫、政策法規數據庫、文獻資料數據庫和其他相關數據庫等。為林業督查管理提供快速、準確的數據查詢和分析功能，實現林業數字化，推動森林資源的全面智能化管理。

2.3 建設時空信息云平臺

建設時空信息云平臺，是提升林業督查管理數字化、信息化的關鍵。以基礎地理信息數據為基底，結合大數據、物聯網、云計算、區塊鏈等先進信息技術，以互聯網大數據四維、數據挖掘等信息技術與林業督查管理深度融合，整合完善現有應用系統，遷入數字林業數據庫管理平臺，開展林業督查信息化時空云平臺建設。實現多源林地資源要素的歸集和共享，并通過云計算技術實現數據的共享和傳遞，避免數據的重復采集和存儲問題。也可以實現林地資源信息的實時更新和動態調整，及時收集和整理變化圖斑，快速反映林地實際情況。建立時空信息云平臺，為實現“林業監管實時化，資源管理精準化，產業服務智慧化，生態文化大眾化”打下基礎。

2.4 林業專題地圖制作

專題地圖，又稱特種地圖，是在地理底圖上按照地圖主題的要求，突出并完善地表示與主題相關的一種或幾種要素，使地圖內容專題化、表達形式各異、用途專門化的地圖[15]。可以結合森林督查的具體工作與現狀，以測繪地理信息基礎數據為地理基礎，表達主題要素的空間位置與地理背景信息；融合林業資源專題數據，編制林業專題地圖，呈現方式多樣，可以是影像圖、掛圖、數字專題圖等，可以滿足林業部門對多樣化地理信息產品的需求，為林業督查管理提供直觀的參考。

2.5 森林資源動態監測

運用測繪地理信息技術開展對森林資源的動態監測，對林區資源進行定期、長期的跟蹤觀測和數據記錄，了解林區資源的動態變化情況，為保護和管理提供實時數據支持，幫助發現森林資源的變化趨勢，進而制定相應的保護措施。

利用遙感技術獲取大范圍、高分辨率的影像數據，結合解譯樣本庫，利用遙感圖像的分類與變化檢測技術，實現對森林資源的動態監測和變化分析；通過GPS定位技術獲得準確的地理坐標，計算森林覆蓋面積和邊界長度；通過激光雷達技術獲取高精度的地面高程模型，用于評估森林地形和地貌；結合前3點獲取的數據，進行如點云處理、圖像分割、分類、變化檢測等數據處理，提取有用信息，可以更準確地監測和評估森林資源的狀態。通過不斷完善測繪地理信息技術，進一步提高數據處理和綜合評價的精度、可靠性，能更好地滿足森林資源管理的需求，為生態環境的可持續發展作出貢獻。

2.6 時空信息賦能

數字化時代測繪地理信息事業轉型升級，是大勢所趨。只有轉型升級，才能充分發揮時空信息數據的要素戰，全面有效地支撐高質量的發展。通過提供無所不斷的時空連接，無時不用時空計算，無所不及的時空智能，建立以全面動態感知、系統精準認知、全域智慧管控為主線[16]的技術邏輯，打造標準統一、高速泛在、多維動態、智能敏捷、云網融合、空天海地一體的時空信息技術體系，從而實現資源動態感知、數據深度融合、跨域充分共享、業務高效協同、決策智能科學。支撐實現信息化條件下的自然資源科學管理與國土空間高效治理，助力林業督查管理科學化發展。

3 結束語

森林資源是人類生存和發展的重要組成部分，保護森林資源是全人類的責任，合理管理和利用森林資源對于維護生態平衡和推動可持續發展至關重要。運用現代科技對森林資源進行調查和監測，是對森林資源現狀進行科學管理的重要手段，也是必然趨勢。

測繪地理信息技術作為現代科技的重要組成部分，其豐富的數據基礎和強大的技術手段，在林業資源督查管理中的實際應用，不僅可以提供精準和全面的數據支持，還能夠促進林業管理的智能化和信息化，實現數字林業、精準林業及智慧林業等。可見在林業督查管理中，測繪地理信息技術的基礎性作用，及其顯著優勢不可替代。測繪地理信息技術應以3S技術為家底，通過不斷的更新迭代，用更優化、更便捷的技術服務于林業督查管理工作，為精準提升森林質量，加強生態保護，建立生態安全屏障，推動可持續發展提供后勁力量。