李振東

摘要：林業(yè)部門在進行森林資源調(diào)查監(jiān)測分析的過程中不斷加強現(xiàn)代化信息技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用，3S技術(shù)相對發(fā)展成熟，在調(diào)查工作中能夠發(fā)揮巨大作用，提升林業(yè)調(diào)查監(jiān)測工作的效率和質(zhì)量，降低各項監(jiān)測成本，加強林業(yè)部門對森林資源信息的掌控與分析，全面實現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)的良性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)收集；生態(tài)系統(tǒng)；航拍技術(shù)；三維模型

引言：

傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查監(jiān)測工作多是由人工進行完成，所收集的數(shù)據(jù)與實際情況存在一定的偏差，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)難以為林業(yè)生產(chǎn)提供支持，工作效率難以提升。森林是完整生態(tài)系統(tǒng)組成的重要內(nèi)容，對人類生存環(huán)境具有較大影響，在，對我國的社會經(jīng)濟發(fā)展具有積極的促進作用，當(dāng)前形勢下互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)高度發(fā)展，森林資源調(diào)查監(jiān)測應(yīng)當(dāng)逐漸加強信息化建設(shè)，提升信息收集的精確性，為林業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持。

一、森林資源調(diào)查監(jiān)測信息化的技術(shù)分析

傳統(tǒng)的森林資源調(diào)查監(jiān)測工作需要林業(yè)部門的相關(guān)人員對地理環(huán)境和森林資源分布進行實地勘測，整個過程較為耗費時間與精力，并且數(shù)據(jù)精確性較低。現(xiàn)階段森林資源調(diào)查監(jiān)測信息化技術(shù)逐漸的將全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)進行有效結(jié)合，形成了當(dāng)前的3S技術(shù)，所采用的調(diào)查監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)更為先進，逐漸的形成了空間一體化發(fā)展趨勢，利用監(jiān)測衛(wèi)星對森林資源覆蓋區(qū)域進行有效的信息收集，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳輸設(shè)備傳遞至計算機或是移動終端，技術(shù)人員利用相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進行分析，最終以圖文的形式呈現(xiàn)出來，所得到數(shù)據(jù)的精確性能夠得到有效保證。

二、森林資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)劃分及實踐應(yīng)用

1、手持式數(shù)字化多功能電子測樹槍與MINI測數(shù)超站儀

北京森林大學(xué)精準(zhǔn)森林北京市重點實驗室研制了一種手持式數(shù)字化多功能電子測樹槍，該設(shè)備以 MEMS（Micro-electro- mechanicalsystems）測角傳感器激光測距傳感器電子羅盤等主要硬件為基礎(chǔ)，通過測量距離傾角方位角 3 個參數(shù)，基于三角函數(shù)原理，嵌入操作軟件，實現(xiàn)了樹高測量林分平均高測量株數(shù)密度測量角規(guī)繞測任意高度直徑測量基本測量 6 項功能。距離測量，附加反射片時測量范圍為0.5～100m，樹體自身反射時測量范圍為 0.5～60m，最小顯示單位為 1mm，激光等級為級，測量誤差 5mm 傾角測量范圍為-75°～75°，測量精度為±0.3°。方位角測量范圍為0°～360°，測量精度為 1°。

2、立木精確測量系統(tǒng)技術(shù)

（1）測樹電子經(jīng)緯儀 FET-2

在森林資源監(jiān)測過程中，伐倒解析是精確度較高的測量方法，但是其成本高，工作效率低，并不適合大規(guī)模的森林資源清查工作，且損耗了很多樹木，特別是對于珍稀寶貴樹種，選擇無損精立木材積測量是保護瀕危物種的有力措施。利用 FET-2 型測樹電子經(jīng)緯儀在無伐倒無破壞的情況下對活立木進行了無損精測與樣地試驗該儀器測角精度為±0.5，通過高精度測量活立木的物理特性，如：胸徑、樹高、冠幅、材積自動測量任意高度處直徑等，建立一元、二元、甚至多元材積表，為國家森林調(diào)查提供了依據(jù)。

（2）三維激光掃描系統(tǒng)森林植被冠體提取

三維激光掃描系統(tǒng)在森林資源調(diào)查監(jiān)測中有著廣泛的應(yīng)用價值，它也稱為三維激光成圖系統(tǒng)，主要由三維激光掃描儀和系統(tǒng)軟件組成，其工作目標(biāo)就是快速、方便、準(zhǔn)確地獲取近距離靜態(tài)物體的空間三維模型，以便對模型進行進一步的分析和數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)具有掃描范圍大、速度快、精度高和易于建模等優(yōu)點，因此也成為當(dāng)前森林調(diào)查中的重要裝備地面三維激光掃描系統(tǒng) TerrestrialLiDAR（TLiDAR）由地面三維激光掃描儀 FAROPhoton120 數(shù)碼相機配準(zhǔn)球支架以及附屬設(shè)備構(gòu)成，通過非接觸激光測量方式獲取目標(biāo)物表面點云數(shù)據(jù)。

3、小型無人飛行器監(jiān)測技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使無人機航拍技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，在森林資源調(diào)查工作中被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段所生產(chǎn)制造的無人機操作較為便捷，可監(jiān)測距離較遠(yuǎn)，并且成本相對較低，在技術(shù)人員的操作下能夠進行有效的實時監(jiān)測，無人機在技術(shù)配備上具有高清攝像裝置，能夠及時的將采集的森林資源信息進行傳遞，被地面技術(shù)人員能夠有效利用。無人機在操作方面具有較強的優(yōu)勢，在短時間內(nèi)能夠快速升空，按照技術(shù)人員操作或是預(yù)定的監(jiān)測航線進行飛行拍攝，專業(yè)用于檢測拍攝的無人機飛行高度最高可達(dá)一千米，且飛行過程較為平穩(wěn)，具有高效機動靈活的特點，在通過長期的實踐證明中，無人機航測系統(tǒng)具有高效精確的優(yōu)勢，能夠為森林資源調(diào)查監(jiān)測提供有效支撐。

三、森林資源采伐調(diào)查規(guī)劃設(shè)計

1、森林資源采伐規(guī)劃設(shè)計

采伐設(shè)計的合理化與最優(yōu)化成為森林三調(diào)的重點。在傳統(tǒng)的森林資源三類調(diào)查中，需要對伐區(qū)內(nèi)的林木進行每木檢尺，然后進行采伐設(shè)計，其工作量大，周期長。北京森林大學(xué)精準(zhǔn)森林北京市重點實驗室研制的 3D 角規(guī)有別于傳統(tǒng)的水平抽樣和垂直抽樣角規(guī)，是一種更加快捷測定林分參數(shù)的儀器。3D 角規(guī)可量測并記錄計數(shù)木的樹種胸徑樹高相對坐標(biāo)等信息，通過結(jié)合森林一元材積表、二元材積表、樹高胸徑模型等常用森林?jǐn)?shù)表，實現(xiàn)采伐小班密度、林分平均高及徑階平均高平均胸徑及徑階胸徑的計算，進而計算林分出材率、廢材率等。該方法工作量只有傳統(tǒng)工作量的 1%～2%，且精度整體上相當(dāng)，可有效減少工作量，提高工作效率。

2、造材設(shè)計

GIS 的發(fā)展，造材設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)已日趨完善，造材模型的設(shè)計也有了發(fā)展。早在 1994 年，李福秀等應(yīng)用計算機技術(shù)對供造林設(shè)計使用的計算機造林設(shè)計系統(tǒng)進行了探討；吳發(fā)云研究了基于 GIS 的北京造林規(guī)劃設(shè)計及管理系統(tǒng)。目前，在造材設(shè)計中采用較為先進的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法（ANN-CA）能夠擬合出更為準(zhǔn)確的造材模型。

3、森林資源調(diào)查監(jiān)測GIS平臺的構(gòu)建

森林 GIS 平臺的研建是將地面儀器精準(zhǔn)測量輕小型無人機攝影測量以及衛(wèi)星遙感影像三方面數(shù)據(jù)集中在一個統(tǒng)一管理的信息系統(tǒng)中并能相互調(diào)用，以此有效地將外業(yè)測量獲取的數(shù)據(jù)在 GIS 平臺上進行精準(zhǔn)、高效、快速的處理，并能在各比例尺上對森林資源進行動態(tài)地精準(zhǔn)觀測，及時有效地做出相關(guān)造林決策，實現(xiàn)森林資源信息管理以及動態(tài)監(jiān)測。能夠?qū)α值孛娣e計算、單木材積計算、每公頃斷面積計算、每公頃株數(shù)計算、林分蓄積量計算、林分生物量計算、導(dǎo)線測量坐標(biāo)放樣處理以及各相應(yīng)功能的統(tǒng)計圖統(tǒng)計表輸出等工作，實現(xiàn)森林資源調(diào)查的一體化、智能化集成化。

結(jié)語：

森林資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展對于林業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化具有重要的促進作用，森林資源調(diào)查監(jiān)測信息化是多種現(xiàn)代技術(shù)的有機結(jié)合，促進了遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)下的林業(yè)資源調(diào)查奠定發(fā)展基礎(chǔ)，在森林資源信息收集工作中加強對信息的分析，促進良好森林生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。

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