GPS技术在洮河国家级自然保护区森林管护中的应用探析

王 娜

（甘肃洮河国家级自然保护区管护中心，甘肃洮河 747600）

森林资源是促进人类社会高质量发展的重要绿色资源。近年来，在我国经济快速发展过程中，部分地区持续出现森林资源乱砍滥伐、管理不善等问题，为进一步保障森林资源安全，多样性的森林管护技术成为森林保护的必然选择。在森林资源管护开发过程中，大部分地区采用GPS技术，并将GPS技术与智能化GPRS技术（通用分组无线业务）、GIS技术（地理信息技术）等融合，将云计算和大数据处理相融合，有效实现了GPS智能化森林防护风险监测系统的运行。

1 GPS技术在森林管护中的应用开发

GPS技术在森林管护中的应用开发主要指的是GPS技术如何实现高效能的森林管护应用。当前，GPS技术已摆脱了单纯依靠无线射频识别技术（RFID）来进行森林管护的模式，正朝综合化、智能化、联网一体式巡检和风险防控化方面建设[1]。目前，GPS已与GPRS、GIS技术进行统一融合，实现了三方互联互通，并将所采集到的数据同步至云端，实现了信息系统处理的高效化，通过云计算丰富了GPS技术的应用空间[2]。

在森林防护综合巡检系统开发过程中，GPS技术与GPRS技术结合，可有效实现森林防护信息通信、数据传输、数据积累、数据分析[3]。此外，GPS技术与GIS技术相组合构建了森林防护地理空间信息采集、数据传输和数据自动分析机制[4]。这些模块经过综合化数据运算，可实现高效的数据识别，且能在森林管护系统平台中实现图像上传、信息踩点收集和地理建模，从而大幅提升森林管护效率，构建高效的森林防火实时监控、自动化应急预警、智能化网络数据分析过程[5]。同时，在森林病虫害防护、防止偷盗砍伐、记录森林管护人员实时监测数据等方面，构筑系统完整的开发框架，使森林管护得到高质量保障[6]。

2 GPS技术在洮河国家级自然保护区森林管护中的应用

洮河国家级自然保护区位于甘肃省南部，地跨甘南藏族自治州的卓尼县、临潭县、迭部县和合作市，地处洮河南岸的迭山北坡，土地总面积28.78万hm2。近年来，为进一步提高森林防护管理水平、防范盗砍盗伐森林资源、防止病虫害蔓延、确保森林防灾减灾得到有效贯彻落实，洮河国家级自然保护区结合发展实际，逐渐在森林日常防护管理中应用GPS技术。

2.1 森林巡检保护应用

洮河国家级自然保护区通过实施GPS辅助下的森林巡检保护制度，有效提高了森林防护效率，不断推动GPS技术主导下的防火、防灾、防病、防害风险预警和信息采集，为自然保护区的森林管护提供了新的发展保障。在森林巡检保护过程中，洮河国家级自然保护区通过GPS一体化巡检平台的建设，确保了森林巡检的高效率推进[7]。

2015年，洮河国家级自然保护区引入新一代融合型GPS森林巡检保护系统，整合原有的人工巡检、RFID巡检和GPS点位巡检，同时引入GPRS系统，建成了洮河国家级自然保护区GPS融合化巡检预警管理系统平台。通过该平台，洮河国家级自然保护区充分应用线上线下综合化森林保护巡查监督的方法，有效提高了辖区森林防护效率。在线下，洮河国家级自然保护区对核心区、缓冲区、试验区等不同区域采取不同的森林防护管理巡检机制，派出23名线下森林巡检数据采集人员进行森林防护数据采集，防护人员使用手持式GPS巡检信息采集器，对洮河国家级自然保护区进行线下森林数据的收集整理。在线上，洮河国家级自然保护区通过影像导入、地图覆盖、电子标注，对不同的森林保护区点位进行系统标注、图片拍摄、信息上传和隐患描述，通过数据采集和信息上传，借助GPS融合化巡检预警管理系统平台，洮河国家级自然保护区可及时收到全域的巡检点标注信息，从而形成实时的电子地图监测轨迹，有效实现信息化森林保护管理[8]。

2.2 森林火灾防护应用

洮河国家级自然保护区将GPS技术大规模应用于森林防火防灾保护。1）2017年，洮河国家级自然保护区引入GPS集成技术，通过智能化巡检，将GIS地理信息点位采集技术与GPS技术充分融合，依托线上巡检、风险防控平台的信息采集上传协同管理系统，有效实现了森林防火管理[9]。同时，洮河国家级自然保护区每天安排人员手持GPS定位器进行巡检，确保发现着火点并利用GPS定位器进行定位标注，并将信息上传到智能化GPS巡检平台上，以确保森林火灾及时发现并处理。2）洮河国家级自然保护区还结合GIS地理信息开发模块，对森林火灾隐患点进行地理空间标注，并结合卫星系统发送的具体地理信息和电子地图，进行着火点或火灾隐患点的分析评估。通过线上线下的综合判断和全面的GPS风险巡检预警，标注火灾隐患点位，进行连点成片式的重点防火区域监测。并根据标注火灾隐患点位及区域，提前部署森林防火隔离带，安排防火人员对重点连片防火隐患区进行防火资源储备，确保森林火灾发生时第一时间扑灭。

例如，2018年7月15日，线下森林防护员手持GPS定位信息的报告显示，在洮河国家级自然保护区卓尼县白隆岗等3个森林火灾隐患点，发现小面积森林火灾，森林防护员立即通过GPS手持巡检机，进行地理点位标注和信息上报，并通过智能化巡检平台进行图片拍摄与上传。洮河国家级自然保护区利用第四代智能化网联GPS森林防护预警平台，及时接收这些被GPS标注的火灾发生点，并结合GIS地理信息分析系统，及时进行精准定位，调集森林防火员对该区域的3个着火点进行隔离管控和早期扑灭，有效防止了该地区森林火灾的扩大。

2.3 森林病虫害防治

洮河国家级自然保护区利用GPS技术实现森林病虫害的防治。洮河国家级自然保护区森林资源以松树等针叶林为主，大量的松林易发赤枯病、叶锈病、松梢螟等病虫害，但由于发病区域分布不均，难以重点防治，导致病虫害防治效果不佳[10-11]。洮河国家级自然保护区引入GPS技术后，护林工作人员手持GPS数据采集设备，对整个保护区进行了森林病虫害巡检，并划分了13个不同的病虫害片区[12]。同时，对不同片区，根据林木种类的不同、病虫害集中度的不同和病虫害种类的不同，进行了严格的点位标注。通过GPS设备，护林人员将标注的病虫害发生点位上传至智能化GPS巡检风险预警平台[13]。通过点位标注、信息上传拍照和GIS地理跟踪，洮河国家级自然保护区对保护区内的病虫害分布区域、集中状态及病虫害种类等进行了采样和数据建模，通过智能化联网巡检风险预警平台，构筑了一张完整的洮河国家级自然保护区森林病虫害防治网络。

当前，洮河国家级自然保护区每年都会根据数据采集和信息建模结果，提前对森林病虫害的发生范围、发生种类、发生片区进行预测和病虫害防治。数据监测显示，截至2021年末，洮河国家级自然保护区森林病虫害发生率由2015年的35.0%降至2021年的21.7%，有效实现了大面积、集中连片式森林病虫害防治。

2.4 森林发展效率监督

洮河国家级自然保护区积极利用GPS技术提高管护效率，不断扩大森林营林面积。2017年，洮河国家级自然保护区通过人工便携式GPS巡检设备，对自然保护区内的森林资源进行了精细化的资源甄别和数据标注。对不同区域的森林树种、植物种质等进行经纬度标注和集中连片式的信息采集，并于2020年建立了囊括所有森林树种资源分布的洮河国家级自然保护区森林分布结构图。通过对森林分布结构图进行数据开发和分析，洮河国家级自然保护区还针对性地对自然灾害频发区域、森林面积减少区域进行了点位巡查，精准定位森林缺失地区，并实施人工林营造。2017—2021年，洮河国家级自然保护区共营林造林213.33 hm2，有效提高了洮河国家级自然保护区森林发展效率，实现了森林面积增长。同时，洮河国家级自然保护区通过GPS技术，对新栽种的幼苗树木进行实时信息上传、图片上传，以观察这些人工林生长状态，实时进行防护预警。

3 应用优化措施

从洮河国家级自然保护区利用GPS技术实施森林管护的举措可知，GPS技术在森林管护中应用的范围越来越广泛，应用技术越来越综合，应用领域越来越全面。因此，在后续森林资源保护中，需科学、全面、系统地应用GPS技术。

1）坚持在森林管护中使用综合化的GPS管护技术。单一的GPS定位技术已无法满足森林的综合化管理和综合化风险监测预警需求。只有将GPS技术与森林保护中的GIS技术、GPRS技术等进行有效融合，才能实现GPS技术功能的全面拓展，才能实现森林保护信息标注、点位采集、视频音频内容传输及地理空间图像的建模，从而建立一体化、综合性GPS巡检风险预警平台，进而实现森林巡检、防火防灾巡视、病虫害预防等森林保护功能。GPS巡检风险预警平台是后续森林保护与发展中需着力探讨和推广的GPS发展应用技术。

2）在森林管护和开发中，GPS技术虽提供了相应的信息采集管理过程，但线下森林防护管理人员仍需进行信息标注和信息采集。为实现GPS智能化、联网式、一体化的风险监测预警，需加大线下GPS技术数据导入力度，通过更多GPS基础点位数据的人工采集、人工导入，增加GPS信息数据采集密度，从而完善森林巡检防护监测预警系统的信息数据，提高线上GPS巡检风险监测预警系统的管理效率。

4 结语

GPS技术在森林管护中的全面应用，有效提高了洮河国家级自然保护区森林资源保护管理水平，有效推动了森林资源在巡检保护、防灾保护、病虫害防治方面的功能开发与完善，有效推动了森林长期高效发展。当前，随着我国北斗定位系统的开发成熟，未来可逐渐嵌入北斗定位技术，使国产化北斗技术取代GPS技术，并在我国森林管护中发挥主体作用，这将是实现独立自主森林信息数据采集和管理的重要战略发展方向。