淺談3S技術(shù)在林業(yè)、環(huán)境保護(hù)等地的應(yīng)用研究

李垚?董軍?趙江?吝新龍

摘要：3S技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，在很多領(lǐng)域都取得了成功并產(chǎn)生了巨大的價(jià)值。本文簡要介紹了3S技術(shù)發(fā)基本概念和發(fā)展現(xiàn)狀，淺談了3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了3S技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為未來3S技術(shù)在林業(yè)中的運(yùn)用和發(fā)展提供戰(zhàn)略思考。

關(guān)鍵詞：3S;林業(yè);現(xiàn)狀;趨勢

一、前言

3S即地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)（RS）的總稱[1]。3S技術(shù)及其集成是當(dāng)前定位技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、測繪技術(shù)、地圖制圖技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)的結(jié)合與綜合運(yùn)用[2]。本文通過查閱參考文獻(xiàn)，研究3S技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用現(xiàn)狀，同時(shí)了解其在林業(yè)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

二、3S技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

（一）概念解析

1.地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的支持下，對整個(gè)或部分地球表層空間中有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[3]。GIS最初運(yùn)用于地質(zhì)體的建模、數(shù)據(jù)管理方面，后來開始運(yùn)用了邊坡監(jiān)測等方面，運(yùn)用范圍逐漸擴(kuò)大。

2. 全球定位系統(tǒng)（GPS）

GPS是一種以軍事為主要目的兼顧民用的全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)，由衛(wèi)星星座、地面控制以及用戶設(shè)備三個(gè)部分組成，由美國軍方研發(fā)[4]。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)投入正式運(yùn)行，標(biāo)志著中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)初步建立;截至到2016年，中國已發(fā)射了23顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星[5]。

3.遙感技術(shù)（RS）

遙感即在遠(yuǎn)距離或高空利用傳感器采集地面輻射的電磁波譜信息，根據(jù)地物產(chǎn)生的波普信息進(jìn)行地物識(shí)別、分析與應(yīng)用。遙感技術(shù)即相當(dāng)于在高空中的一雙“眼睛”，對地物實(shí)行信息采集與獲取。

（二）3S技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3S技術(shù)在上世紀(jì)90年代被提出，在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1.林業(yè)

3S技術(shù)在林業(yè)技術(shù)方面的突破口可歸為三個(gè)方面：①在常規(guī)育種技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合方面有所突破，以解決林木生長率較低、森林質(zhì)量較差和人工林病蟲害較嚴(yán)重等問題，達(dá)到"高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和穩(wěn)定”。②在森林資源管理與信息技術(shù)相結(jié)合方面有所突破，通過發(fā)展”3S”技術(shù)，在森林資源調(diào)查、監(jiān)測和圖像處理方面有較大的進(jìn)步，不僅在全國森林資源管理上得到推廣應(yīng)用，同時(shí)逐步普及到縣（市）林業(yè)局和林場生產(chǎn)管理上;③在多目標(biāo)的森林資源培育技術(shù)方面有所突破，形成森林資源培育、農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營、防護(hù)林建設(shè)等森林資源環(huán)境綜合配套技術(shù)體系。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，我國森林資源管理在航天遙感、航空遙感、雷達(dá)遙感、GPS定位技術(shù)及GIS地理信息系統(tǒng)等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)革命性的飛躍，加速了我國森林資源經(jīng)營管理由粗放型向集約型方向的轉(zhuǎn)移，使我國的林業(yè)信息技術(shù)逐步向世界先進(jìn)水平靠攏。計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)代三大高新技術(shù)之一，隨著以電子計(jì)算機(jī)為中心的”3S一體化"技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，以其為技術(shù)手段的森林資源綜合管理的可操作性越來越明顯，展示了廣闊的發(fā)展前景。建立區(qū)域性森林資源地理信息系統(tǒng)（GIS），以高時(shí)空分辨率，多層次、動(dòng)態(tài)描述森林資源的時(shí)空分布特征，描繪森林資源的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，研究和探索森林資源在區(qū)域內(nèi)的空間分布狀況以及相應(yīng)的時(shí)空演替規(guī)律，為科學(xué)合理地經(jīng)營管理，實(shí)現(xiàn)森林資源的持續(xù)發(fā)展和分類經(jīng)營提供依據(jù)。運(yùn)用GIS技術(shù)，將調(diào)查數(shù)據(jù)、基本地理要素、小班區(qū)劃界線、專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)等有機(jī)地結(jié)合起來，應(yīng)用在森林資源調(diào)查、資源分析及森林經(jīng)營管理等各項(xiàng)林業(yè)活動(dòng)中，將會(huì)產(chǎn)生巨大的效益?！?S一體化”技術(shù)在多資源綜合調(diào)查及動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線電技術(shù)以及地球環(huán)境科學(xué)的發(fā)展從各自相對獨(dú)立發(fā)展階段進(jìn)入相互融合、相互滲透和共同發(fā)展階段?！?S一體化"技術(shù)為森林資源清查、野生動(dòng)植物資源等多資源調(diào)查提供有力的技術(shù)手段，通過不同年度衛(wèi)片光譜特征性質(zhì)的分析來進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。同時(shí)，地理信息系統(tǒng)可以將森林的自然及社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性轉(zhuǎn)述為數(shù)字形式，從而為森林資源全方位多層次的綜合管理提供有力的技術(shù)支持，在遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善森林資源清查、災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報(bào)、森林信息動(dòng)態(tài)更新的”3S”一體化技術(shù)與分析處理系統(tǒng);開發(fā)網(wǎng)絡(luò)GIS與微型GIS系統(tǒng)，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)為傳輸工具、網(wǎng)絡(luò)GIS為傳輸平臺(tái)、微型GIS為林業(yè)數(shù)據(jù)管理、遙感為數(shù)據(jù)更新信息源的林業(yè)信息共享服務(wù)信息產(chǎn)業(yè)，為林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報(bào)等提供遙感制圖、信息更新、輔助決策等信息技術(shù)服務(wù)，提高林業(yè)生產(chǎn)整體水平。

2.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

利用 3S 技術(shù)，結(jié)合 RS 遙感影像數(shù)據(jù)以及地形、氣象等其他觀測數(shù)據(jù)，構(gòu)建評(píng)估模型，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。我國學(xué)者利用 3S 技術(shù)在生態(tài)方面進(jìn)行了諸多研究：肖榮波等人利用 3S 技術(shù)對城市綠地進(jìn)行覆蓋清查、三維量估測、生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測等研究，將 3S 技術(shù)用于城市綠化生態(tài)監(jiān)測[6];胡廣錄等人利用 3S 技術(shù)構(gòu)建模型模擬方法，分析干旱荒漠區(qū)斑塊狀植被空間格局及其防沙效應(yīng)研究，將其應(yīng)用于土壤風(fēng)蝕研究領(lǐng)域[7];朱衛(wèi)紅等人利用 3S 技術(shù)構(gòu)建濕地生態(tài)安全預(yù)測模型，對圖們江流域濕地生態(tài)安全進(jìn)行預(yù)測研究[8]。

3.土地資源管理

3S 技術(shù)在土地資源管理領(lǐng)域主要被應(yīng)用于土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和土地利用規(guī)劃。3S 技術(shù)可以利用遙感手段快速收集地表信息直觀反應(yīng)地表變化，配合 GNSS獲取地物坐標(biāo)信息，將解譯數(shù)據(jù)導(dǎo)入 GIS 數(shù)據(jù)庫，高效精確地管理土地資源信息，節(jié)省大量人力與時(shí)間成本。

參考文獻(xiàn)：

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