3s集成及其在林业中的应用

许慧琳

摘要：3S 集成技术是当前空间信息采集、处理较先进的技术。本文介绍了3S的概念及其三者的关系。3S 技术已广泛应用于各个领域中，本文简要介绍其在林业上的应用。

关键字： 3S集成 林业

一.前言

“3S”是指以遥感（RS） 、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS） 为主的、与地理空间信息有关的科学技术领域 空间技术交叉渗透， 信息科学技术蓬勃发展， 3S 集成理论正在得到不断的发展， 并已逐步在土地、资源、森林、水利、城建、环境、人口等领域得到了应用。本文浅淡3S 集成技术在林业中的应用。

二.3S 集成的概念

3S集成技术在发达国家已经得到了广泛的应用， 在我国也得到高度重视，随着计算机技术的广泛应用， 空间技术的交叉渗透，信息科学勃发展，3S 集成技术正在不断地完善和发展，应用领域越来越广。

2.1 RS与GIS集成

利用RS信息、經纠正、处理成正射影像图，进一步目视判读后，可编出各种专题图，经过扫描或手扶跟踪数字化后成为数学地图，进入到GIS中，实现多种信息的综合分析，派生出新的图形、图件。理想状态下，将RS作为GIS的数据源， 将RS的分类图像数据直接顺利进入GIS中，经过栅矢转化，形成空间矢量结构数据以满足GIS 的多种应用和需求。

2.2.GPS与RS集成

GPS与RS都是GIS有效数据源。GPS数据精度高、数量少， 侧重提高特征点位的几何息、3维坐标， 发挥定位和导航的功能。而RS则数量大， 精度低， 侧重从宏观上反映图像信息、几何特征。把GPS与RS有机地结合起来， 可实现定性、定位、定量的对地观测。DGPS实时数据实时进入RS系统，可实时显示、纠正、校正RS图像。利用GPS可以实现RS卫星姿态角度测量、摄影测量内外元素的测定、航测控制点定位、RS几何纠正点定位、数据配准、样地定位、同步地物光谱值测地定位等。

2.3.GPS与GIS集成

GPS与GIS集成是最有发展前景的集成， 也是易于实现的集成。这种集成的基本思路是把GPS的实时数据通过串口实时进入GIS中， 在数字地图上实时显示、定位、纠正线长、面积、体积等空间参数的实时计算、显示、记录。

2.4.3S 集成

3S集成不是GPS ， RS ，GIS 的简单组合， 而是一种利用现代测绘技术、遥感技术、定位技术、图像和图像处理技术与计算机技术于一体， 向GIS 和RS数字图像处理系统提供足够的数量、精度、可靠性、完备性的空间数据， 通过空间分析、预测、决策， 确保地理信息问题的优化系统地解决。3S 集成是高度自动化、实时化、智能化的对地观测系统， 并有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能。

图1 3S 之间相互作用关系

三.3S 在林业中的应用

3.1.森林火灾的监测

利用3S技术不但可以对森林火灾进行实时监控，还可以对灾后的损失进行评估。RS影像作为森林火灾监测的主要信息源，一旦发生森林火灾，利用GPS可以迅速、准确地进行火灾现场定位，GIS可以对各种来源的数据信息进行汇总，并可以对某一时间火势的发展方向进行模拟，以便制定有效的扑火措施；同时，利用GPS对救火队进行实时的导向，从而引导扑火队及时、准确地到达火场。运用基于3S 集成技术的森林资源监测系统模式，并对其进行加工和改造，可以进行森林的火险预测预报、林火等级区划、灭火技术战术决策、过火面积测量、火灾损失估算等。

3.2.各种林业专题图的编制

传统的林业制图一般都以地形图作为制作专题图的基本图，成图周期长，精度低，投入高，且多采用手工绘制，在一些无地形图的地区更是无法进行工作。3S集成技术中的RS图像含有巨大的信息量，GPS可以精确地导航定位，利用GIS强大的制图功能，可以根据用户需要快速、精确地满足多种专题图制作的要求。3S集成技术的应用，使传统手工绘图被计算机所取代，是林业制图的一次伟大变革。

3.3.病虫害监测

由于植物的反射光谱受季节、树种、健康状况等因素的影响，通过不同时相的RS 影像对比，可以及时发现林木病虫害的动态变化。当林区发生病虫害时，受害林区的反射和辐射光谱就会发生变化，在RS影像上能够体现出来，结合灾区的地形因素、气候状况等，通过计算机处理。利用GIS 对病虫害进行预测、预报、分析和评估，受害林区范围的确定和飞防，也可利用GPS 进行导航定位，从而节省大量的人力和物力，提高了工作效率。

3.4.精确林业

精确林业的出现，使定量获取影响树木生长势状况的因素及最终生成的空间差异性信息，实施可变量投入，实现低成本、低消耗、高效率、环保好等目标成为可能。其实施过程可描述为： 带GPS和实传感器的作业机械随时间和空间变化自动采集林间定位及对应林班的树木生长势状况数据→通过GIS绘制电子地图，生成林木生长势状况分布图，分析此图，获得林区内树木生长势的差异程度→根据该图，对影响树木生长的各项因素进行分析，将地形、土质、土壤肥力、土壤含水量、气候因子、病虫害发生状况空间数据输入计算机，利用树木生长发育模型、相关作业的专家知识库等建立空间智能决策支持系统，确定造成生长势差异的原因，生成林木管理处方图→根据处方图，生成相应林业机械的智能控制软件，按照需要投入、区别对待的原则，利用可变量控制技术实施施肥、喷药等操作→对其执行效果进行评估.

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