基于遙感技術的林業調查規劃設計研究

韋星宇

摘要：本文主要對基于遙感技術的林業調查規劃設計進行研究。在研究過程中首先明確林業調查規劃應用遙感技術的主要類型，包括森林資源調查、生態環境監測、林業病蟲害監測以及林業火災監測等方面。通過林業調查規劃實際案例，分析基于遙感技術的林業病蟲害監測系統設計情況，明確設計思路與設計要點。最后，探究了系統設計實際應用效果。本次研究結果表明：遙感技術在林業調查規劃設計中具有顯著的積極作用，可進一步提高林業調查規劃工作效率與質量，提高國土資源管理綜合水平。希望本次研究結果為林業調查規劃設計應用遙感技術提供一定借鑒幫助。

關鍵詞：遙感技術；林業調查規劃；設計研究

森林資源作為生態系統中十分重要的自然資源，對于地區經濟與生態環境的建設均具有直接的影響作用，黨和政府在社會發展的過程中也始終關注森林資源管理工作，尤其是林業調查規劃設計。在信息技術等新技術廣泛應用的背景下，遙感技術等先進技術的創新應用顯著提高了林業調查規劃設計水平，其具有多光譜信息獲取、時空分辨率高以及無接觸式監測的特點，在林業調查規劃設計中的作用逐步提升?；诖?，本文對遙感技術在林業調查規劃設計中的具體應用情況進行分析，并從中選擇具體應用作了實例分析，進而為林業現代化發展提供參考。

1 遙感技術在林業調查規劃中的應用

1.1 森林資源調查

遙感技術在林業調查規劃設計中扮演著至關重要的角色，特別是在森林資源調查評估方面，展示出了顯著的積極效果。第一，借助獲取的高清晰度和持續更新的遙感信息資料系統，能夠有效探測并追蹤森林覆蓋率、樹種區分、林木年齡及林木高度等多種復雜信息，確保了森林資源調查的全面性、實時性以及高效性[1]。第二，遙感圖像解析技術通過執行圖像分類、辨識和差異分析等功能，有助于明確森林資源的種類、構造及其變遷情況，為后續林業調查規劃設計提供了真實可靠的信息基礎。第三，將遙感技術和GIS技術、GPS技術緊密結合，利用遙感技術提供最新的圖像信息，利用GPS提供圖像信息中的“骨架”位置信息，利用GIS為圖像處理、分析應用提供技術手段，進一步提高林業調查規劃的精度和效率。

1.2 生態環境監測

在林業調查規劃的設計實踐中，遙感技術的融入能有效促進對林業生態系統的全方位觀測與評價。第一，借助其獲取的高清晰度遙感圖像資料，能夠詳細分析森林覆蓋狀況、林區構造以及生物多樣性的各種環境參數。第二，遙感技術能實時監控森林火警、病蟲害侵襲及人為影響等環境變動，及時發出預警信號，從而支持有效的預防和管理策略，以維護森林生態系統的穩定與健康[2]。最后，基于遙感技術還能通過評估森林在水土保持、氣候調節等方面的服務效能，為林業調查規劃設計提供堅實的科學基礎，進而促進可持續且環保的林業發展路徑。第三，將遙感技術與GPS、GIS結合應用，由遙感技術獲得的圖像信息源、GPS系統獲取空間坐標定位為GIS提供地勢圖形信息，通過數字圖像處理和模式識別等技術，使遙感圖像的應用信息直接進入GIS系統，為GIS數據的現勢性提供新的數據接口，最終得到圖表輸出的專題制圖和圖形信息成果，方便分析和提供決策依據。

1.3 林業病蟲害監測

遙感技術不僅在林業調查規劃中發揮著極其重要的作用，同時，在森林病蟲害監測效果顯著。借助遙感圖像能夠有效實施林區病蟲害的監測、預報及提出應對策略建議等，為林業病蟲害研究和預防措施設計提供至關重要的信息基礎。同時，基于遙感技術能獲取高時間和空間精度的圖像數據，實現對林區植被生長情況的實時監控，做到早發現、早防治。遙感影像能夠揭示病蟲害發生的具體地理位置和嚴重性，有利于預警系統的建立以及制定科學完善的防治措施[3]。其次，通過對這些影像的數據解析，可提取病蟲害相關指標，進行發展趨勢的剖析，進而為林業規劃提供關于病蟲害可能爆發的風險評估和密度估計。再者，遙感技術還能整合氣象資料、地理信息系統等多種數據源，打造一個多維度的病蟲害監控和防御體系，以此提升病蟲害檢測的精準度和可信度。

1.4 林業火災監測

在林業調查規劃設計工作中，需要對遙感技術的特征與應用要點進行全面分析，結合技術優勢與工作需求制定科學合理的工作方案。可將其應用到森林火災的監控領域，它貢獻了一種高效且及時的檢測和預警方法。首先，遙感技術利用其獲取的高時間和空間精度的遙感圖像資料，能有效地實現實時火情監控及迅速辨識火源。這些圖像揭示了火災發生的具體位置及其蔓延態勢，為監控團隊提供了寶貴的預警和應急響應依據[4]。其次，通過對遙感圖像的數據解析，提取火災相關參數并分析火勢發展趨向，可對潛在的火災危險和易燃危險區域做出科學精準的預測評估，進而為林業規劃工作開展提供精確的火險預報信息。最后，基于遙感技術還能整合氣象信息、地理信息系統等多種數據來源，建立一個多維度的數據集成平臺，以提升火警探測的精準度和可信度，為林業調查規劃設計提供全方位的支持。

2 基于遙感技術的林區病蟲害監測

為進一步探究遙感技術在林業調查規劃中的設計應用，以甘肅省白龍江林區病蟲害調查項目為例分析。白龍江林區地處青藏高原東部區域，是國家級重點林區，其中包括20多種珍稀林木樹種。對林區內舟曲、姚河、白水江等國有林場中的林木資源進行調查分析，發現林區內存在40余種病蟲害，其中，以云杉、冷杉、柳樹以及落葉松等受到的病蟲害最為嚴重，并集中在2 040～2 920 m高度地區，包括狹冠網蝽、落葉病、葉銹病等。經過綜合分析后，選擇遙感技術對林區病蟲害進行監測。

2.1 系統設計

2.1.1 設計思路

基于遙感技術可以實現對林區內同一時間段、同一區域的林木健康狀態進行全面信息收集與處理，對存在病害的林木與健康林木進行對比分析，并將其上傳到電子信息系統中形成遙感影像，基于專業識別技術分析不同狀態樹木信息的差異情況[5]。同時，結合遙感影像信息資料與實際工作查看情況，病蟲害現象達到一定程度后會導致馬尾松、冷杉和云杉等針葉林的顏色從綠色變為褐黃色，在嚴重情況下還會導致針葉脫落。結合病蟲害發生規律與實際調查數據可以得知，通過時間序列模型分析能夠更加精準清晰地查看到病蟲害樹木的真實情況。

2.1.2 遙感監測指標選擇

時間序列模型的首要構建步驟就是選擇合適的模型指標，將地形地貌和天空云朵等因素對指標的影響剔除，進一步強化調查信息的真實可靠性。針對不同指標存在的適應性與局限性問題，結合林木生長情況、林木種類以及地理區域特征等因素，定量描述不同情況下的林區植被生長情況。

現階段比較常見的森林病蟲害指標包括比值植被指數（RVI）、增強型植被指數（EVI）和歸一化差異植被指數（NDVI）三種，其中，歸一化差異植被指數是利用紅光波段與近紅外波段之間的差異對植被的生長情況進行定量化分析，可以通過時序變化曲線對土地資源利用類型與覆蓋類型進行深入分析，進而了解到植被的變化特征。具體計算公式如下：

其中，代表近紅外波段反射率；代表紅光波段反射率。NDVI的整體取值區間為{-1，1}，綠色植被區的NDVI取值范圍處于0.2～0.8。

EVI指標具備較高的抗噪聲能力與抗大氣干擾能力，在植被茂盛，具有大量葉綠素的地區具有良好的應用效果，如非山區地帶，具體計算公式如下：

其中，代表藍光波段反射率。

RVI指標屬于一種基于影響特征的指數，依據影像中非植被區域和植被區域的反射率的比值進行計算，可以反映出植被反射率的相對差異情況，對植被狀況進行有效評估。具體計算公式如下：

通過上述三項指標基本特征情況，同時綜合地面調查數據、林木種類、地區病蟲害特征等信息指標，最終確定以NDVI指標作為病蟲害監測指標。在實際應用環節對監測影像進行預處理，將NDVI影像提取出來，同時結合白龍江林區林業地面調查數據等官方數據信息，構建病蟲害信息模型。

2.1.3 監測評估模型

NDVI變化率公式如下：

其中，代表t1時間段的遙感影像，此時林木植被并未遭受病蟲害；代表t2時間段的遙感影像，此時林木已經遭受病蟲害影響。

工作人員通過GPS技術開展外業調查工作，同時，結合地區氣候條件對監測區域樹種進行實地勘察分析，以對角線路線對林木受害情況與實際面積等信息進行收集整理，進而得到林木受害統計表[6]。以20 m×20 m作為一個標準大小，對同一條件下的林木感病指數與被害率進行記錄，分析病蟲害影響程度與具體類型，以此開展后續規劃工作。

以林區云杉樹種為例展開深入分析，對云杉受害程度與NDVI變化率情況進行相關性分析，具體計算公式如下：

其中，i代表地面調查驗證點數；xi代表第i個調查點的預估值；yi代表第i個地面調查點的實際數值。r值在0.01或者0.05時，代表上述兩個指標具有顯著的相關性，對應的模型具有較高的可信度，能夠為后續研究提供有力支持。

對多個地面調查點數據信息收集分析，從中隨機抽取一部分數據進行回歸分析，利用F檢驗法檢驗模型的實際實用性。該方法將林木病害登記與地面調查點的受害程度設定為自變量x與因變量y，符合現行回歸方程關系。具體計算公式如下：

如果F＞F（m，n-m-1，a），代表自變量與因變量之間具有顯著的相關性，同時符合線性回歸規律。為進一步驗證上述模型的實用性，需要進一步驗證剩余實地調查點的真實數值，具體計算公式如下：

Ei代表地面調查點的預測精度。

2.2 監測系統應用

2.2.1 地面調查信息

對白龍江地區病害情況進行綜合分析，可以發現云杉落葉病為主要病害。選取舟曲林業局管理區域作為實際觀測地區，在7—9月份進行調查，設定監測地點60個，部分地區的數據情況如下表所示。

2.2.2 模型驗證

基于回歸分析結果可以發現，置信系數為0.01時，模型具有較高的可靠性與科學性，此時利用E檢驗法對模型進行驗證分析，可以得到預測模型檢驗結果如下表2所示。

2.2.3 監測結果對比分析

對監測地區遙感技術監測數據與地面調查數據對比分析，具體情況如下表4所示。

通過數據分析可以發現，以地面調查數據為基礎，基于遙感技術獲取的數據值與正常值之間的誤差約為4.64%，整體偏小，代表遙感監測數據結果具有良好的可信度與真實性[7]。通過遙感技術構建的林業調查規劃設計系統能夠為后續工作提供有力支持。

3 結論

通過本次研究可以看出，遙感技術在林業調查規劃設計中應用具有顯著的積極作用，可以充分發揮遙感技術的先進性，進一步提高林業調查規劃工作效率與結果精度，通過模型構建為后續工作提供有力支持。所以，林業調查規劃設計中應靈活運用遙感技術，做好相關管理工作，進一步推動我國生態環境資源保護工作的創新發展。

參考文獻

[1] 潘軍，胡遠春.林業調查規劃設計中3S+無人機關鍵技術分析及應用[J].造紙裝備及材料，2023，52（4）：151-153.

[2] 鄭升艷.林業調查規劃設計中3S技術的應用[J].林業科技情報，2022，54（3）：112-114.

[3] 陳樹彪.林業調查規劃設計中3S+無人機技術的應用[J].中國林業產業，2022（8）：87-88.

[4] 史瑞軍.林業調查規劃設計中“3S”技術的實際應用[J].中國林副特產，2022（4）：104-105+108.

[5] 張福民.林業調查規劃設計中3S+無人機技術的應用[J].中國林副特產，2022（2）：106-107+110.

[6] 馬莉.論“3S”技術在林業調查規劃設計中的應用[J].廣東蠶業，2021，55（11）：95-96.

[7] 辛磊，陳長燕，郭靜靜.基層林業調查規劃設計工作現狀與應對策略探討[J].山西農經，2021（9）：144-145.