陶威龍

（湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院 湖南長沙 410000）

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中3S技術(shù)的應(yīng)用

陶威龍

（湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院 湖南長沙 410000）

所謂3S技術(shù)，即GIS、RS、GPS的合稱，是集合地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)的全新技術(shù)，3S已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可，發(fā)揮了巨大作用，而在林業(yè)資源調(diào)查是一項極為繁重的工作，本文主要分析了林業(yè)資源調(diào)查中3S技術(shù)的實踐應(yīng)用。

林業(yè)；調(diào)查；規(guī)劃設(shè)計；3S技術(shù)

1 引言

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，它在環(huán)境保護(hù)工作中占據(jù)著舉足輕重的地位。對森林資源進(jìn)行合理開發(fā)與科學(xué)管理，是提高生態(tài)效益與社會效益的有效保障。但是，森林資源具有廣闊性、動態(tài)性等特征，全面掌握森林資源的狀況難度較大。近些年，隨著信息技術(shù)在林業(yè)工作中的普遍應(yīng)用，3S技術(shù)也逐步變成林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計的主要技術(shù)，它將森林資源的調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計工作推向了一個更高的領(lǐng)域。

2 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計在林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中的重要性

2.1 有利于森林資源保護(hù)工作的開展

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。近年來人們對森林資源的保護(hù)意識也逐漸增強(qiáng)。但僅僅有森林保護(hù)意識還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，關(guān)鍵在于科學(xué)的指導(dǎo)。要實現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)工作的持續(xù)發(fā)展，必須全面掌握森林的相關(guān)信息，此時，林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計的重要性就逐漸突顯出來。通過對林木數(shù)量、質(zhì)量以及地理環(huán)境等信息的采集，為林業(yè)部門制定出有效的森林保護(hù)措施提供了決策依據(jù)。

2.2 為林業(yè)生產(chǎn)提供參考

林業(yè)生產(chǎn)屬于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要組成部分。林業(yè)在人們的生產(chǎn)生活中也發(fā)揮著重要的作用，比如，家具、造紙業(yè)等都需要耗費大量的木材。然而，多年來國內(nèi)林業(yè)管理規(guī)范性比較欠缺，一味追求經(jīng)濟(jì)利益而采用掠奪式開發(fā)，忽視了對林業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。在很多造林難度大的地區(qū)，盲目開發(fā)現(xiàn)象更普遍，直接將林地變成了荒地，嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡。林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計是從科學(xué)的角度出發(fā)，對一個地區(qū)的林地狀況作出綜合評估后提出預(yù)見性的規(guī)劃。這有助于林業(yè)主管部門發(fā)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)中存在的問題，采取有效的措施，從而實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的均衡發(fā)展。

2.3 有助于對個人權(quán)益的保護(hù)

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計除了對林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)與森林保護(hù)有著重要意義，也對個人權(quán)益的保護(hù)也有著很大的意義。隨著林改的深化，林地承包現(xiàn)象也日益普遍，特別是經(jīng)濟(jì)林更是如此。但隨之而引起的經(jīng)濟(jì)糾紛也逐漸增多，主要涉及到林地承包所有者與使用者之間的權(quán)益問題。林業(yè)調(diào)查可從公平的角度來區(qū)分林業(yè)的所有權(quán)以及使用權(quán)，從而為林地所有者與使用者的平等協(xié)商提供了有效依據(jù)。這既能維護(hù)各方利益，也能保障國家與個人的利益不受侵犯。

3 3S技術(shù)分析

3S技術(shù)包含遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)。遙感技術(shù)（RS），是一種以物理手段、數(shù)學(xué)方法、地理分析為基礎(chǔ)的綜合探測技術(shù)，主要用在地球中環(huán)境和資源的綜合性監(jiān)測，具有快速、準(zhǔn)確、成本低等優(yōu)勢。我國GIS作為綜合應(yīng)用系統(tǒng)，最近幾年才剛剛興起，其可以將地理位置同相關(guān)視圖信息結(jié)合在一起，并融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、幾何學(xué)、地理學(xué)以及多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過計算機(jī)圖形以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，進(jìn)行地理圖形以及屬性數(shù)據(jù)的輸出。最后，系統(tǒng)會通過對數(shù)據(jù)的分析、篩選，最終以最為直觀的方式展現(xiàn)在用戶眼前。而3S技術(shù)則是將GIS、RS、GPS三位合一，這種緊密結(jié)合的一體化技術(shù)也開始在我國林業(yè)管理工作中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢，發(fā)展前景十分廣闊。通過將三種技術(shù)的部分功能有機(jī)結(jié)合，可以構(gòu)成系統(tǒng)性的技術(shù)體系，從而實現(xiàn)對空間、環(huán)境信息的準(zhǔn)確、快速采集、處理。作為信息技術(shù)的重要構(gòu)成，3S技術(shù)應(yīng)用主要有三個階段。首先是數(shù)據(jù)采集，通過3S技術(shù)可以為森林資源管理提供專業(yè)數(shù)據(jù)；其次構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，3S技術(shù)可以將采集的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行歸類劃分并加以存儲，建立空間、資源屬性數(shù)據(jù)庫，從而令管理者可以準(zhǔn)確把握資源質(zhì)量、數(shù)量以及分布狀態(tài)；最后為知識發(fā)現(xiàn)，在多方面數(shù)據(jù)分析后，3S技術(shù)會向管理者提供多種方案，并建立相關(guān)模型，為森林資源的管理、經(jīng)營提供可靠的數(shù)據(jù)，從而提高管理決策水平。

4 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的3 S技術(shù)的應(yīng)用

4.1 3S技術(shù)在林業(yè)規(guī)劃設(shè)計外業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用

①手執(zhí)GPS機(jī)的應(yīng)用。手執(zhí)GPS機(jī)在林業(yè)規(guī)劃設(shè)計外業(yè)調(diào)查中，可結(jié)合外業(yè)調(diào)查地形圖進(jìn)行使用，應(yīng)用于定位以及地圖繪制，還能獲得調(diào)查區(qū)域的海拔等地理信息。在外業(yè)調(diào)查要求較低的情況下，還能進(jìn)行簡單面積的計算。在手執(zhí)GPS機(jī)的坐標(biāo)點導(dǎo)出工作中，若外業(yè)調(diào)查的工作內(nèi)容較多，且機(jī)子的內(nèi)存儲信息量較大，還可應(yīng)用一些輔助軟件進(jìn)行批量導(dǎo)出。②遙感衛(wèi)星圖片與地形圖的應(yīng)用。在外業(yè)調(diào)查的前期工作中，若能將遙感衛(wèi)星圖片與地形圖有效結(jié)合應(yīng)用，則可大大提升工作效率。實際操作過程中，可充分運用谷歌地圖等免費資源，但運用時必須進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以確保坐標(biāo)系統(tǒng)與地圖坐標(biāo)保持一致。③遙感影像圖的應(yīng)用。利用遙感影像圖進(jìn)行實地核對，建立圖面判讀標(biāo)準(zhǔn)后，可通過影像的顏色、質(zhì)感、地理位置等信息進(jìn)行初步判讀。這一過程中，只需在現(xiàn)場進(jìn)行核實，能夠有效提升工作效率，提高小班區(qū)劃的精確度。遙感工作原理如圖1所示。

圖1 遙感技術(shù)工作原理示意圖

4.2 3S技術(shù)在林業(yè)規(guī)劃設(shè)計內(nèi)業(yè)分析中的應(yīng)用

①地理信息定位，如圖2所示。通過外業(yè)調(diào)查工作中所獲取的資源，可清晰的顯現(xiàn)于ARCGIS10.0等軟件上，同時還可精準(zhǔn)的在軟件上顯示坐標(biāo)，并在坐標(biāo)點上輸入相關(guān)數(shù)據(jù)以做標(biāo)記。例如，在產(chǎn)業(yè)項目典型樣本的調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計中，可將典型樣本以點的方式在矢量地形圖中表達(dá)出來，此點不僅包含了相對應(yīng)的地理空間信息，還能在各點中輸入其他諸如時間、區(qū)域特點等文字。外業(yè)調(diào)查后，進(jìn)行拐點坐標(biāo)定位時，還可利用連接拐點坐標(biāo)計算投影面積，相比于傳統(tǒng)的方格紙計算則更為方便。②空間分析。在空間距離分析方面，應(yīng)用ARCGIS10.0軟件中的分析功能，可快速獲得不同項目區(qū)的距離成本，尤其是在大數(shù)據(jù)計算工作中，此分析法的應(yīng)用優(yōu)勢更為顯著。項目區(qū)與臨近水系、保護(hù)區(qū)等空間距離的關(guān)系，也可應(yīng)用此分析法獲得。在空間位置分析方面，應(yīng)用ARCGIS10.0軟件中的識別功能，能夠快速審核已有圖層中各信息的準(zhǔn)確性，并自動將核對的數(shù)據(jù)添加到規(guī)劃項目中。另外，ARCGIS10.0軟件中的緩沖功能，能將林業(yè)規(guī)劃區(qū)的影響用線性距離向外散開，便于直接在圖像上顯示出規(guī)劃區(qū)與其他要素的聯(lián)系。然后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。目前，我國可實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)操作的軟件較多，林業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的軟件主要有ARCGIS、Supermap、Mapgis等。不同的應(yīng)用軟件，其數(shù)據(jù)的存儲格式也存在一定的差異性，因此應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。此外，還應(yīng)進(jìn)行不同坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，谷歌地圖采用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，國內(nèi)地圖主要采用的是2000國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，因此必須進(jìn)行不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。

圖2 GPS系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

4.3 其他

4.3.1 監(jiān)測森林資源

資源監(jiān)測是林業(yè)資源調(diào)查的重要組成部分，3S技術(shù)在該方面也有著重要的應(yīng)用。目前在森林資源連續(xù)清查工作中，3S技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了不可替代的作用。當(dāng)前針對林業(yè)資源進(jìn)行的資源監(jiān)測形式主要有三種，即森林資源一類清查和二類清查以及面向作業(yè)的三類調(diào)查。國家想要詳細(xì)了解森林資源狀態(tài)最好的方式便是通過林業(yè)資源清查。森林資源調(diào)查的主要內(nèi)容包羅森林的面積、分布以及林分蓄積。

4.3.2 預(yù)防、監(jiān)測災(zāi)害

林業(yè)發(fā)展中較為常見的災(zāi)害包括自然災(zāi)害和人為災(zāi)害，但無論哪種都會危及森林的生存發(fā)展，其中病蟲害、泥石流以及水害、火災(zāi)等危害最大。在災(zāi)害監(jiān)測中RS技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，通過遙感影像技術(shù)分析各個波段光譜，從而對森林災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測。RS技術(shù)最早應(yīng)用在災(zāi)害監(jiān)測中主要是對病蟲害進(jìn)行檢測，采用的是紅外航空影像數(shù)據(jù)。而在火災(zāi)檢測中，主要使用的衛(wèi)星監(jiān)測，這是由于衛(wèi)星監(jiān)測具有很好的時間分辨率，但是由于其空間分辨率相對較低，因此只能監(jiān)測大尺度火災(zāi)以及中尺度火災(zāi)的發(fā)展態(tài)勢。

4.3.3 林業(yè)決策與管理

針對森林資源的管理以及決策是林業(yè)工作者最重要的工作內(nèi)容，而決策、管理均需要建立在詳細(xì)了解森林資源的基礎(chǔ)之上，即森林的培育、營林以及采伐都需要一森林資源監(jiān)測數(shù)據(jù)作為依據(jù)。從而保證森林能夠健康持續(xù)發(fā)展，更好的服務(wù)于人類社會建設(shè)。在森林資源監(jiān)測中GIS技術(shù)的應(yīng)用有效提高了監(jiān)測工作效率，通過GIS能夠更加直觀的顯示森林監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)管理，并且利用空間屬性數(shù)據(jù)，可以建立起針對經(jīng)營、生長以及預(yù)測的模型，可以更加直觀的表現(xiàn)出管理各個階段的森林狀態(tài)，并加以比較，令森林資源決策管理工作更加便捷。另外將GIS同RS共同用于區(qū)域性的森林資源監(jiān)控，還能獲得動態(tài)變化數(shù)據(jù)，實時了解森林資源發(fā)展?fàn)顩r。

5 結(jié)束語

綜上所述，3S技術(shù)在我國的發(fā)展時間較短，在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用尚不成熟。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，以及林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計的精密要求下，相信3S技術(shù)在林業(yè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍將會越來越廣泛。

[1]劉文陽.林業(yè)規(guī)劃設(shè)計與調(diào)查方法的建議[J].民營科技，2016（4）：221.

[2]何珊珊.林業(yè)信息系統(tǒng)設(shè)計中運用的3S技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014（28）：256.

[3]侯曉巍.3S技術(shù)在寧夏森林資源連續(xù)清查中的應(yīng)用[J].陜西林業(yè)科技，2011（6）：57～59.

S757.4

A

1004-7344（2016）23-0212-02

2016-4-27

陶威龍（1988-），男，助理工程師，大專，主要從事林業(yè)調(diào)查工作。