刍议3S集成技术在森林资源调查中的实践运用

2022-03-14李锦伟

农村科学实验 2022年1期

李锦伟

（云南省会泽县林业和草原局，云南会泽 654200）

森林资源是一种非常宝贵的资源，在改善区域生态环境、促进社会经济发展方面发挥着十分重要的作用，加强森林资源的管理，具有十分重要的意义。但是，要想做好森林资源管理工作，必须要充分了解我国当前森林资源的实际情况，了解森林资源的数量以及动态变化，并在此基础上采取针对性的管理措施。但是，我国的森林资源的分布非常广泛，再加上森林资源处于不断的动态变化当中，且具有再生特点，要想高质量地开展森林资源的调查工作具有一定的难度。而3S集成技术的发展与推广，就可以明显提高森林资源调查的工作水平。

1.3S集成技术的相关概述

“3S”是遥感（RS-Remote Sensing）、地理信息系统（GIS-Geogragpie Information System）和全球定位系统（GPS-Global Positioning System）等的简称，即将RS、GIS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其他高技术领域（如网络技术、通信技术等）有机地构成一个整体而形成后项综合技术。它在资源和环境动态监测等方面，诸如林业调查、森林资源管理等有着广阔的应用前景。

3S集成技术在过去的20年中，已在大面积资源调查、环境监测等方面发挥了重要作用。GIS在其理论和应用技术上也有了很大发展，但单靠传统GIS的使用却不能满足目前社会对信息的快速、准确更新的要求。与GIS独立、平行发展的GPS和RS则为GIS适应社会发展的需求提供了可能性。在“3S”技术一体化的应用中，地理信息系统不仅可以科学地管理空间数据（包括同时相的多种遥感信息，尤其是非遥感手段获得的环境背景信息），为遥感提供动态分析、综合分析的基础，而且可以根据不同应用目的，选择不同层次的信息，避免单一光谱信息分类的不足，通过有效的信息复合处理，把所有的信息提取出来进行应用分析。比如，地面精准测树自动化测树是森林资源经营管理的重要基础信息采集工作之一,以目测法、角规法、手工法为主的森林抽样调查体系在过去、现在和将来的森林资源调查中都有重要的地位和作用,作为一定的精度条件下的粗放检测,这些方法都是行之有效的。但在森林资源日益减少的今天,实现精准无损伤测量显得尤其重要。

1.1 遥感技术（RS）

所谓遥感技术，其实就是在空中，利用专业设备对地面表层的电磁波信息数据进行有效接收、扫描、摄影、处理、分析的一种技术，可以通过远程的方式对地球表面上的各种现象和实物进行有效的勘测与识别。目前，遥感技术在森林资源调查中的应用也非常广泛，尤其在各地植被调查统计、气候气象观测、植物病虫害预测以及森林环境质量标准监测等方面，遥感技术已经成为不可或缺的技术手段之一。

1.2 地理信息系统（GIS）

地理信息系统是一种有着较强综合性的应用系统，在我国的应用时间相对有限。地理信息系统在森林资源调查中的应用主要体现在可以将多种不同的森林资源图片信息和坐标位置进行系统的整合，然后再从计算机科学、数学、几何学以及多媒体技术等角度，对多种信息的结合进行系统的分析，并最终以图文资料的形式呈现在用户面前。这样一来，不仅可以节约工作人员的工作时间，降低工作人员的脑力付出，还可以获得最有效、最便捷的信息。

1.3 全球定位系统（GPS）

所谓全球定位系统，其实在人们的日常生活已经得到广泛的应用，可以对海洋、陆地、高空等进行有效的观测、导航与定位，具有较高的精确度。全球定位系统主要包含空间星座、地表地面控制以及用户设备使用等三方面的应用，可以有效确定被测物体的点线面位置信息，并对物体的方向特征有一个准确的把握。

2.3S集成技术在森林资源调查中的应用优势

2.1 加强经费支出控制

在森林资源调查工作中，3S集成技术的应用在加强经费支出控制方面，有着突出的优势。

首先，3S集成技术的应用可以最大限度地降低森林资源的调查经费支出。在传统的森林资源调查工作中，在图形绘制方面，需要安排专业的人员进行手工绘制，且需要花费较长的时间。而地理信息系统的应用，就可以在一天之内完成所有森林图形的绘制。且无论是内部整理，还是图形的初步绘画，都可以由计算机自动完成，所获数据更加精准。

其次，在报表分析统计工作当中，如果使用传统的方法，至少也要花费10—15天的时间。而3S集成技术的应用，就可以直接将数据输入到计算机内部，并借助计算机的辅助功能进行相应图表的统计。

最后，可以对林相图和相关数据有一个准确的了解，地理信息系统的应用，还可以不受时间地点的限制进行多种森林资源专项图形的绘制，并降低相应的图形绘制经费支出。另外，针对林业规划图的绘制，如果使用传统的方法，需要将内业调查与外业调查结合起来，所以需要使用的经费较高。而地理信息系统的应用，不仅可以对立体化的林相图进行实时地更新和呈现，为外业调查工作的开展提供便利，还可以提高图像绘制的精准度，降低错误图形的出现概率，借此降低图形绘制的经费支出。

2.2 提高森林资源调查的工作效率

在森林资源调查工作中，3S集成技术的应用还可以明显提高森林资源调查的工作效率。主要体现在以下五方面。

2.2.1 3S集成技术的应用可以加快内业绘制图像的工作效率，进而缩短森林资源的更新周期。

2.2.2 3S集成技术的应用可以强化森林资源调查管理工作质量，提高森林资源类型划分效率，优化森林资源经营。

2.2.3 3S集成技术的应用可以对森林资源经营方案策划周期进行调整，提高森林资源管理经营的规范性。

2.2.4 3S集成技术的应用可以将森林资源的空间信息和属性数据结合在一起，并对其进行系统地分析，为森林资源的合理规划提供保证，避免出现分析不全面等问题。

2.2.5 3S集成技术的应用可以对森林资源的空间信息和属性数据的动态变化进行准确地管理。一旦这些信息数据发生任何变化，3S集成技术就可以在第一时间了解到，并作出相应的规划。

3.3S集成技术在森林资源调查中的应用

S集成技术在数字化森林资源调查中应用研究的主要成果包括以下几个方面：

①把电脑有限的资源配置256M的CF或SD存储卡，即可以储存、快速显示3G的遥感图像及扫描地形图。

②如果要采用扫描地形图做资源调查时，无须把多幅地形图拼接，移动GIS软件系统能根据存储在CF或SD卡上已配准的扫描地形图和GPS实时定位坐标，自动调用用户当前位置的地形图。

③在遥感图像或扫描地形图上进行动态导航定位，勾绘、编辑林班、小班边界。

④在遥感图像或扫描地形图上加载各种矢量专题图层，各种矢量专题图层的编辑修改。

⑤高精度面积测量、地块属性自定义和室内自动成图。

⑥内嵌资源调查数据库，方便野外调查属性填写、各种逻辑关系自动检查、蓄积量自动计算。内嵌自动生成各种图形和报表，完全实现野外数据采集无纸化和内外业一体化，可极大提高生产效率，节约大量人力、物力及财力。

3.1 3S集成技术在森林资源调查和监测中的应用

所有的绿色植被都有着一定的光谱特征，且不同植被的光谱特征差异非常大。3S集成技术在森林资源调查与监测中的应用，就可以利用卫星进行各种植被光谱特征的收集，并将其全部存入数据库资料当中。3S只需要对地面中的植被光谱特征和分辨率进行分析，再辅助以地面观测，就可以完成遥感信息的整合。另外，全球定位系统的应用，还可以对森林资源进行定位和监测，并形成一套系统的森林资源动态监测体系。

3.2 3S集成技术在森林火灾事故监测中的应用

在森林火灾事故监测当中，3S集成技术的应用可以在最短的时间内发现火情，并对火灾事故的实际情况有一个准确的把握。一般情况下，森林火灾事故的发生具有一定的突发性。且一旦发生火灾事故，火势将会迅速蔓延开来。而3S集成技术的应用，就可以借助卫星技术掌握火灾事故的发生地点和火灾现场的实际情况，进而为消防人员实施灭火救援和灾后恢复提供便利。

3.3 3S集成技术在森林病虫害监测中的应用

病虫害问题的出现会对森林植物的健康生长产生严重的破坏，甚至使森林植物出现大面积死亡。而3S集成技术的应用，就可以通过获取不同季节、不同生长环境下森林植被的光谱特征来实现森林病虫害问题的监测，然后再借助卫星遥感图像进行分析，了解森林植被是否存在病虫害问题，并采取针对性的处理解决措施。另外，3S集成技术的应用，还可以按照季节的变化、地域的变化对森林病虫害问题进行阶段性的实时监测，然后在全球定位系统和图形处理技术的应用下，将森林植被的实际情况反馈出来，帮助相关工作人员进一步掌握病虫害的实际情况。

3.4 3S集成技术在野生动物资源调查中的应用

在野生动物资源的调查工作中，全球定位系统的导航功能与定位功能，就可以对森林内野生动物的活动范围进行准确的判断。3S集成技术只需要由工作人员进行数量统计，就可以高质量高效率的完成野生动物调查工作。3S集成技术的应用，可以实时监测森林内动物的活动区域，并借助图像技术和植被的光谱特征完成相应的统计工作。结合地理信息系统的应用可以对野生动物的数量、变化以及范围进行对比，借此优化野生动物相关数据，提升数据的精准度。

3.5 3S集成技术在风景规划中的应用

在风景规划工作当中，地理信息系统中的各种辅助技术可以围绕森林景区的实际情况构建出模拟化的风景规划效果图，从技术层面支持森林景区的设计和规划工作。另外，森林风景区的管理工作，还涉及了树木保护。而3S集成技术的应用，就可以在保护珍贵植被资源方面发挥应有的作用，即可以对森林植被的实际情况进行全方位的监测，进而根据实际情况采取防范措施，降低各种意外情况的发生概率。另外，3S集成技术的应用，还可以结合森林景区的位置信息、空间信息以及数据信息等构建一个完整的森林风景规划方案，并利用计算机软件中的转换程序，将这一方案呈现在工作人员面前，为森林景区的规划工作提供支持。

3.6 森林经营管理

森林经营管理包括森林采伐规划、采运、人工造林等方面。采伐林地经常地形陡峭、丛林郁闭，尤其是南方林下植被茂密，进行伐区调查设计时常规方法难以进行，利用RS影像，GPS进行伐区定界，结合GIS可对伐区进行合理的全面规划，确定合理的采伐顺序、采伐面积及最优集材方式等。应用3S集成技术可对采伐迹地的植被、土壤、水土流失程度等进行评价，进而制定采伐后的造林计划，在立地评价和确定树种特征的基础上做到适地适树。3S集成技术的合理应用，可减少作业对环境的负面影响，提高作业效率，有利于林业的可持续经营。