“3S”在林业调查规划设计中的应用

杜家斌,陈翠芬

(武汉市黄陂区林业技术推广服务中心,湖北武汉430300)

1 “3S”概述

RS(Remote Sensing)即遥感,是一种以物理手段(传感器、平台及信息获取与传输)、数学方法(包括计算机图像处理、地学计量分析、数理统计等)和地学分析(指以地学规律为基础的地学处理过程)为基础的综合探测技术,通过对目标进行探测,获取目标信息,然后对所获取的信息加工处理,从而实现对目标进行定位、定性、定量的描述[1]。GPS(G lobal Positioning System)即全球定位系统。是由美国军方研制的第2代卫星导航系统。GPS接收机通过同时接收空中几颗卫星发射的信号,采用三角测量的原理确定出地球空间任意位置的精确空间坐标。其民用核心功能是定位、导航和距离、面积的求算[2]。G IS(Geographic In formation System)即地理信息系统。是在计算机软、硬件支持下,使描述客观世界的各种数据,按其地理坐标或空间输入计算机,并在其中贮存更新、查询检索、量测运算、分析处理、综合应用、显示制图和输出的一种技术系统[3]。

2 “3S”在林业调查中的应用

2.1 样地定位

样地(固定样地和随机样地)定位相关内容,在森林资源调查中占有十分重要的地位,我国现行森林林资源连续清查(一类清查)和森林林资源规划设计调查,都要进行固定(或随机)样地调查,因而必须涉及到样地定位。传统的调查方法中,一般使用罗盘仪,由明显地物引点。在地形图上量取由明显地物点到样地标识点(中心点或角点)的方位角、水平距,除应用地形图、软盘仪定位外,还要凭借经验,逐个地形对照,方能准确无误。往往在图上确定测量点后,在地面上确认时,会有一定误差,而且受地形、植被的影响,实际测量点会有位移,造成主、客观方面的误差。

利用GPS的定位和导航功能可以方便地进行样地定位。先将样地标识点(中心点或角点)坐标输入GPS,将该点设为导航目标,开启GPS导航功能,进入导航状态,GPS将显示到该点的方向和距离,引导调查队员寻找到目标点。理论上,当GPS显示的距离为“0”时,即是到达目标点。实际上当距离小于“5”(或10)时,GPS就发出到达警示,此时就可以认为已经到达目标。这种方法可以大大减少劳动强度,显著提高工作效率,而且能保证定位的准确性。

2.2 小班调查

传统的小班调查,是依据小班区划条件,现场进行目测区划,在地形图上勾绘,然后利用方格纸,进行“数格子”式的面积求算,最后手工进行各项分类数据处理。这种方法不仅劳动强度大,费时费力,而且因调查人员业务能力的差异,导致主客上的误差很大,不能保证调查精度。引入“3S”技术以后,就可以从定点、区划、求积、数据分析统计等方面,用电脑进行处理。

(1)GPS确认小班边界,特别是重要节点。在需要区划小班的边界线上,特别是小班线的转折点,现场利用GPS的精确定位功能确定坐标,并标注在地形图上,就可以连线构成小班。特别是针对平原地区,地貌特征不明显、没有明显地形地物做参照的情况下,解决了无法确认小班边界的难题。从根本上避免了小班形状不准、面积误差、位置移动等错误的出现。

(2)引入遥感影像进行目视判读,提高小班区划效率和准确度。2008年的二类清查,引入了TM 遥感影像,通过反复实地核对,建立图面判读标准后,就可以通过 TM影像的色调、光泽、质感、几何特征、结构纹理、地理位置和地理相关性等特征,进行初步判读、区划,即目视判读。然后只需在现场进行核实和核对,这样很大程度上提高了工作效率,也保证了小班区划、特别是小班边界的准确程度。

(3)充分利用GIS的强大功能,进行后期数据汇总、统计、分析及成图。在完成小班判读、区划以后,完整记录下小班调查因子。这时,就可以在GIS平台上,利用GIS的强大功能,电算化进行面积求算、数据汇总、统计和综合分析以及后期成图处理。把小班因子输入计算机,在G IS中作为属性赋值给小班,电脑就可以依据小班属性,进行任意目标属性值的分类统计和数据分析,同时,GIS的强大制图功能可以按属性把小班进行分色处理,从而自动完成成图操作,按照不同目标,制成相应的专题地图,如基本图、森林资源分布图、林相图等。其最大优点在于：面积求算准确、数据处理能力强、成图效率高、图面整洁美观。彻底改变了以往人工绘图烦琐、低效的局面。

2.4 林业专题调查

林业专题调查,是林业调查规划设计部门的日常工作。林地征占用、林业生产规划设计、造林作业设计、采伐作业设计等,都需要进行专题调查。传统的调查方法,基本上是按“林业三类调查”标准,进行人工作业,因而与“一类”、“二类”相似,同样存在工作量大、精度较粗的问题。引入“3S”技术以后,按照GPS定位、划线、确定小班,用 TM 影像校正、检验,然后在GIS平台上求算面积、处理数据,并绘制专题图。全套作业流程化,不仅工效高,而且准确、规范。

3 结语

“3S”技术涉及学科广泛,技术处于不断丰富和发展之中,同时,还有一些硬、软件方面的配套问题,需要在工作中不断完善和发展。“3S”技术学科理论广泛而深奥,涉及地学、林学、生物学和计算机应用等专业学科,在林业上的应用是对传统技术手段的革新,目前从业人员理论基础较差,操作、应用不够娴熟,而高校在学科设置方面不够全面和系统,造成专业人员生缺乏,不能高效、全面发挥技术手段的作用。因此,需要林业调查规划设计系统,以应用为目的,从实际出发,组织系统而全面的人才培训,特别是GPS应用和GIS操作能力,以提高行业技术水平。

“3S”技术中,由于特殊原因,相当部分的核心技术,特别是GPS精度,受制于国外,按照林业行业应用要求,基层调查设计院(队)需要提高GPS精度,借助地方测绘系统,校正GPS,并进行后差分处理。目前我们及其它地方,部分使用“3S”技术应用于林业调查规划设计,仅是一种探索和尝试,没有统一的标准和行业规范,特别是各地使用的、甚至同一地方使用的地图制式不一样,造成坐标系统有差异、制图出图不统一等,需要有一套规范、统一的执行标准。

“3S”技术引入林业调查规划设计,目前还不能完全取代传统模式,有很多需要改进、完善的地方,但作为一项全新的技术手段,由于它快速、实时的空间信息获取与分析能力,强大的数据处理功能,规范、高效的制图出图能力,必将广泛应用于包括林业调查规划设计在内的诸多行业。

[1]朱述龙,张占睦.遥感图像获取与分析[M].北京：科学出版社,2000.

[2]李德仁.论 RS、GPS、GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报,1997,1(1)：64～ 68.

[3]邬 伦,刘 瑜,张 品,等.地理信息系统[M].北京：科学出版社,2001.