淺談“3S”技術(shù)在林業(yè)數(shù)字化建設(shè)管理中的應(yīng)用

唐 建

（江蘇省蘇州市林業(yè)站 215000）

1 前 言

為了實(shí)現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，利用現(xiàn)有資源實(shí)現(xiàn)其生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，靠原先粗放的經(jīng)營(yíng)管理模式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，我們?cè)谡{(diào)查研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過充分論證，只有全面啟動(dòng)數(shù)字林業(yè)工程，利用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)林業(yè)才是唯一出路。目前，“3S”數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，在林業(yè)建設(shè)管理中利用“3S”技術(shù)來加強(qiáng)森林資源數(shù)字化管理是一項(xiàng)帶有根本性和全局性的基礎(chǔ)工作，對(duì)于林業(yè)建設(shè)管理而言，具有極其重要的作用。

2 “3S”技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)數(shù)字化建設(shè)管理的主要表現(xiàn)

2.1 推動(dòng)森林資源監(jiān)測(cè)工作的信息化

全面應(yīng)用“3S”技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)林業(yè)數(shù)字化資源信息的共享,這也是信息化時(shí)代發(fā)展的必然要求。眾所周知，林業(yè)資源一般大多分布于地理位置偏僻、自然地形復(fù)雜的山區(qū),對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行外業(yè)調(diào)查操作極為不便、工作量大,且調(diào)查成本高、費(fèi)工費(fèi)時(shí)。一旦實(shí)現(xiàn)了林業(yè)資源信息的共享,那么對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、林業(yè)部門決策與規(guī)劃、國(guó)家宏觀決策等方面都具有極為重要的作用。通過“3S”數(shù)字化技術(shù)（人造衛(wèi)星上的遙感儀器等）能夠準(zhǔn)確地在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)林業(yè)資源相關(guān)的地形、林業(yè)資源的空間分布, 土壤類型、坡向、坡度、河流、居民點(diǎn)、湖泊等元素也能夠?qū)崟r(shí)在計(jì)算機(jī)上顯示。例如在蘇州市森林資源二類調(diào)查質(zhì)量檢查中，針對(duì)現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)查全面采用了“3S”技術(shù)。利用新版l∶10000比例尺地形圖與IKNOS遙感像片作為工作底圖，現(xiàn)地區(qū)劃調(diào)繪，對(duì)影像模糊、新造林地和有位移的界線采取GPS實(shí)測(cè)。小班因子調(diào)查采用現(xiàn)地實(shí)測(cè)或目測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行判定：其中不規(guī)則片狀小班蓄積量采用角規(guī)測(cè)量方法，面積采用圖形輸入電腦，用電腦計(jì)算方法；線狀、條狀小班蓄積量采用標(biāo)準(zhǔn)段米尺實(shí)測(cè)胸徑方法，面積用GPS或米尺現(xiàn)地測(cè)量；四旁樹采用機(jī)械布設(shè)1×1公里樣地進(jìn)行實(shí)地抽樣量測(cè)推算方法。這些大大提高了本次調(diào)查精度，使成果更加真實(shí)可靠、科學(xué)實(shí)用。

2.2 為林業(yè)建設(shè)管理提供快速、準(zhǔn)確的信息服務(wù)

長(zhǎng)期以來林業(yè)都存在著生產(chǎn)周期長(zhǎng)、經(jīng)營(yíng)粗放,特別容易受社會(huì)、氣候、自然等因素影響,導(dǎo)致林業(yè)決策難以做到合理化、精確化。“數(shù)字林業(yè)”建成后,決策者可突破傳統(tǒng)決策的局限性,能夠快速及時(shí)地掌握林業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)、動(dòng)態(tài)變化、基礎(chǔ)數(shù)據(jù), 提高林業(yè)決策的科學(xué)性，減少盲目決策和主觀臆斷。實(shí)現(xiàn)林業(yè)各單位、各部門之間信息快速傳遞、微機(jī)化管理,起到方便部門間協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)共享、政務(wù)信息公開、為領(lǐng)導(dǎo)決策提供快速而準(zhǔn)確的信息。與此同時(shí)，“3S”數(shù)字化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)森林資源數(shù)據(jù)共享，制作成數(shù)據(jù)庫(kù)或者林業(yè)專題圖層庫(kù)，提高數(shù)據(jù)的直觀性和可識(shí)別性，使森林資源的管理、監(jiān)測(cè)和清查變得直觀快捷。

2.3 實(shí)現(xiàn)病蟲害和森林火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和應(yīng)急指揮

長(zhǎng)期以來,我國(guó)森林資源管理上都存在著對(duì)于資源現(xiàn)狀、消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)難以準(zhǔn)確掌握的問題,同時(shí)對(duì)亂砍濫伐、森林病蟲害防治的監(jiān)測(cè)都缺乏較為有效的手段。我們現(xiàn)在通過高分辨率的地理信息系統(tǒng)技術(shù)和衛(wèi)星影像識(shí)別技術(shù)，再加強(qiáng)森林資源的二類清查,能夠有效提高調(diào)查精度，林業(yè)勘測(cè)外業(yè)工作量也能夠減少很多。

應(yīng)用“3S”集成技術(shù)監(jiān)測(cè)森林病蟲害的基本流程是：利用RS提供的最新圖像作為森林病蟲害調(diào)查的數(shù)據(jù)源(或由GPS提供的點(diǎn)線空間坐標(biāo)作為數(shù)據(jù)源)，通過計(jì)算機(jī)將RS圖像進(jìn)行矢量化，并判讀出災(zāi)情發(fā)生點(diǎn)；利用GIS作為圖像處理、分析應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理和儲(chǔ)存的操作平臺(tái)，確定災(zāi)情發(fā)生點(diǎn)的精確地理坐標(biāo)、危害程度、發(fā)生范圍和面積等所需信息；利用GPS作為定位目的點(diǎn)位精確空間坐標(biāo)的輔助工具，可制定出測(cè)報(bào)點(diǎn)分布圖、踏查線路圖，并幫助地面實(shí)地調(diào)查人員找到蟲源地的準(zhǔn)確位置，三者緊密結(jié)合可為用戶提供內(nèi)容豐富的蟲情資料和及時(shí)精確的基礎(chǔ)資料。在用于害蟲監(jiān)測(cè)管理時(shí)，可以將地形地勢(shì)圖、土壤類型圖、植被類型圖、水系分布圖、病蟲分布圖等做成不同的圖層，簡(jiǎn)稱空間數(shù)據(jù)庫(kù)；把發(fā)生量、危害程度、各種氣象因子等建成相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，簡(jiǎn)稱屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。利用GIS的空間數(shù)據(jù)操作和圖形處理分析等功能，豐富了病蟲害暴發(fā)、危害、擴(kuò)散等信息，從而制定相應(yīng)的管理決策，開發(fā)更加有效的森林病蟲害監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)。

同時(shí)，因?yàn)椤癎IS”（信息系統(tǒng)）能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將不同的信息源進(jìn)行綜合分析和全面管理，所以它可以更加精確、形象、及時(shí)地將可能或正在發(fā)生的林火災(zāi)害的發(fā)生方向、發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展條件等進(jìn)行正確的綜合判定與分析，將經(jīng)過計(jì)算機(jī)分析之后的火險(xiǎn)分析報(bào)告及時(shí)提供給管理者。加之“3S”數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)⑦x用火險(xiǎn)等級(jí)分析模型、接收到的綜合地形地貌數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)狀況進(jìn)行綜合分析之后得出火險(xiǎn)等級(jí)數(shù)據(jù)圖形，以供森林防火指揮參考。

數(shù)字化林火監(jiān)測(cè)有微觀監(jiān)測(cè)和宏觀監(jiān)測(cè)，其數(shù)據(jù)都是及時(shí)準(zhǔn)確、且具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性，它有利于實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)的早期報(bào)警，有利于指揮員科學(xué)決策、組織快速撲救，有利于快速搜集各種信息，把森林防火提升到一個(gè)新水平，推向新的發(fā)展階段。

2.4 提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

“3S”數(shù)字化技術(shù)有效地節(jié)約資源調(diào)查和管理成本，利用“3S”數(shù)字化技術(shù)來整理內(nèi)業(yè)工作, 統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、描色、標(biāo)注、勾繪小班求面積、草圖等都能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)化,與人力相比大約可以節(jié)省5倍的經(jīng)費(fèi)；節(jié)省外業(yè)調(diào)查經(jīng)費(fèi),節(jié)省伐區(qū)設(shè)計(jì)的內(nèi)業(yè)經(jīng)費(fèi)；利用“GIS”更新之后的林相圖能夠制作成為立體林相圖,對(duì)于外業(yè)調(diào)查而言更為直觀有效。利用已有的林相基本圖和數(shù)據(jù),“GIS”也能夠節(jié)省專題圖制作費(fèi)，應(yīng)該利用“GIS”可以隨時(shí)制作任何林業(yè)專題圖,如成熟林分布圖、經(jīng)營(yíng)撫育實(shí)施圖、土地分布圖、造林規(guī)劃圖等。

“3S”數(shù)字化技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用于我國(guó)各地林業(yè)建設(shè)管理中，例如:福建建成了全省林業(yè)應(yīng)急視頻會(huì)商指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了視聽到村、會(huì)商到鄉(xiāng)。湖南實(shí)施“測(cè)土配方平臺(tái)建設(shè)”工程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林資源檔案數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理。江西開發(fā)了林權(quán)交易系統(tǒng)，打造了統(tǒng)一的電子商務(wù)平臺(tái)。吉林森工自主研發(fā)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、森林防火監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。廣東積極開展林權(quán)管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)了信息化與林業(yè)核心業(yè)務(wù)的有效融合。

3 基于“3S”技術(shù)的林業(yè)建設(shè)管理優(yōu)化方案

3.1 建設(shè)集管理和服務(wù)于一體的綜合信息平臺(tái)

各級(jí)林業(yè)管理部門應(yīng)該根據(jù)國(guó)家林業(yè)局對(duì)于數(shù)字林業(yè)建設(shè)的需要，加大硬件系統(tǒng)的資金投入，圍繞數(shù)字林業(yè)的信息獲取、信息處理、信息共享和信息利用，遵循數(shù)字林業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范開發(fā)出數(shù)字林業(yè)信息平臺(tái)，其中包括，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)（構(gòu)建一個(gè)高性能、穩(wěn)定、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其內(nèi)容包括城域網(wǎng)建設(shè)、信息中心建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等）、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息共享平臺(tái)（建立空間、屬性等林業(yè)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建分布式系統(tǒng)）、數(shù)字林業(yè)集成應(yīng)用支撐平臺(tái)三部分，并建立大型分布式空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、公共組件數(shù)據(jù)庫(kù)。例如黑龍江林業(yè)部門在最近兩年拿出兩三個(gè)億的資金，專項(xiàng)投入綜合信息平臺(tái)建設(shè)，使黑龍江林業(yè)的信息化水平有一個(gè)大的提高，走向全國(guó)前列。

3.2 加強(qiáng)數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、提高資源數(shù)據(jù)的兼容性

目前各地開展的數(shù)字林業(yè)存在著各自為政，數(shù)據(jù)交換格式、接口規(guī)范要求、術(shù)語(yǔ)定義、數(shù)據(jù)編碼、體系結(jié)構(gòu)等都各不相同，資源數(shù)據(jù)出現(xiàn)不能兼容的問題。針對(duì)這個(gè)問題，筆者建議應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、提高資源數(shù)據(jù)的兼容性。統(tǒng)一接口規(guī)范要求、統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)定義、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換格式、統(tǒng)一設(shè)計(jì)與實(shí)施方法、統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述、統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一空間定位、統(tǒng)一數(shù)據(jù)編碼、統(tǒng)一數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求，設(shè)置全國(guó)范圍的標(biāo)準(zhǔn),為林業(yè)信息的決策服務(wù)、信息共享和標(biāo)準(zhǔn)化管理服務(wù)。力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)用一套數(shù)據(jù)適用多個(gè)領(lǐng)域、一張圖表承載多項(xiàng)信息、一個(gè)入口登陸多個(gè)系統(tǒng)，做到了從任一系統(tǒng)點(diǎn)擊任一林地的電子地圖，都可獲得該林地立地、類別等靜態(tài)信息和營(yíng)造林、防火、防蟲等動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不打架、不同環(huán)節(jié)之間數(shù)據(jù)不割裂。

同時(shí)，還應(yīng)該擴(kuò)大數(shù)字林業(yè)的應(yīng)用范圍，逐步實(shí)現(xiàn)視頻電話、視頻會(huì)議、公文處理、森林資源信息化管理，加快數(shù)字林業(yè)建設(shè)步伐，最終實(shí)現(xiàn)林業(yè)政務(wù)辦公自動(dòng)化。

3.3 細(xì)化林業(yè)管理的流程，對(duì)林業(yè)企業(yè)管理全面數(shù)字化

為了真正改變林業(yè)的粗放式管理，應(yīng)該對(duì)林業(yè)管理的流程進(jìn)行了細(xì)致的研究分析，確定了林業(yè)數(shù)字化的過程，做到管理過程由人治到機(jī)治的轉(zhuǎn)變。

首先，以林業(yè)資源為主線，結(jié)合數(shù)字林業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，以林業(yè)專題的形式，分級(jí)分別的進(jìn)行管理；主要包括：森林資源林政管理、營(yíng)造林管理、重大工程監(jiān)測(cè)、森林重大災(zāi)害防治、野生動(dòng)植物保護(hù)、森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)、天然林保護(hù)、林業(yè)局自然概況和木材生產(chǎn)銷售數(shù)字化管理。

其次，以專家系統(tǒng)為副線，通過對(duì)專家系統(tǒng)的管理和分析，應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)林業(yè)管理領(lǐng)域多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬專家的決策過程，有效地提高決策的科學(xué)性和合理性。

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