3S技术的森林防火规划制图过程研究

邱岩

摘要：指出了传统的森林资源调查主要采取人工作业，工作强度大、成本高，而且精度较低，在此情况下，在森林资源调查过程中引入“3S”技术就显得尤为必要。阐述了“3S”技术的基本概况，分析了“3S”技术的优越性，探讨了“3S”技术在森林资源调查规划中的具体应用方法，以期提供参考。

关键词：“3S”技术;森林资源调查;规划;应用

1 “3S”技术概况

所谓的“3S”技术指的是GPS、RS、GIS 3种技术的统称，也即全球定位系统、遥感技术以及地理信息系统。伴随着信息技术的快速发展，使得3S技术在信息数字化实施过程中的重要性日益得以凸显。

全球定位系统（GPS）最早发展于20世纪70年代左右，是一种能够满足海、陆、空全方位观测、导航和定位功能的系统。GPS主要包括3个部分，即地面控制、用户设备以及空间星座等，能够在点、线、面3个维度确定被测對象的位置信息。由于GPS在精度和效益方面都具有比较明显的优势，因而广泛应用于很多方面，如民用交通、土地利用调查、军事以及森林资源调查等。

遥感技术（RS）主要是从高空接收一些来自地球表面的电磁波信息，并对所获取的信息进行扫描、摄影以及处理后，在远距离上对各种现象进行测控与识别。在森林资源调查过程中，遥感技术应用十分广泛，尤其是在植被资源调查、病虫害预测、气候气象预测预报等方面应用较为普遍。

地理信息系统（GIS）虽然在我国兴起时间较晚，但却是一门强调综合性的应用系统。通过地理信息系统，能够将各种森林资源视图信息与森林地理位置相互结合到一起，融合了计算机科学、多媒体以及几何学等学科的内容，实现了各种对象的有机融合，在此基础上，通过对这些对象的科学分析，然后将对象所包含的图文信息传递给用户使用。

随着“3S”技术发展程度的进一步加深，将GPS、RS以及GIS技术融为一体的技术在森林资源调查与管理等方面的应用前景十分广阔。实现“3S”技术的有机融合，能够构建功能更为强大的技术体系，能够及时收集各种环境和空间信息，并对其进行有效处理。3S技术作为信息技术的重要组成部分，在森林资源调查利用中的发展过程主要表现为3个阶段：第一阶段，主要是作出信息采集手段，能够收集各种森林资源信息，以供森林资源管理调用;第二阶段，森林资源属性与空间数据库的构建，能够更为准确地了解森林资源的数量与质量等信息;第三阶段，通过有效探索获取一些手段，能够优化森林资源管理，促进森林资源管理决策能力的提升，进而对森林资源进行集约化管理。

2 “3S”技术的优越性分析

2.1 降低经费支出水平

第一，能够节省调查经费。过去图形制作都是依靠人工绘制完成，一张林相图或者林业规划图的制作周期要长达7 d甚至更长时间，而采用GIS往往能够在1 h内完成图形制作。内业整理工作，草图勾绘、描色、数据分析与统计等工作都能依靠计算机来完成，利用GIS能够比人工节省5倍左右的经费。与此同时，各种报表的统计往往需要很长一段过程，数据的整理到统计整个过程往往需要10～15 d，如果采用“3S”技术，一旦属性数据全部录入完成，就可以着手开展图表交互式统计了。第二，在掌握林相图、基本图和相关数据的基础上，利用GIS技术能够实时绘制出各种林业专题图，比如说森林资源分布图、土地分布图以及造林规划图等，能够大大降低图像制作费用。第三，能够减少林业规划设计内业与外业调查经费，借助于GIS系统进行更新的林相图能够制作出立体化的林相图，能够为外业调查提供方便。

2.2 促进工作效率提升

一是能够明显加快内业制图速度，使林业资源更新周期大大缩短;二是能够提高各种林业专题调查工作效率，比如说森林资源分类区划、林业分类经营等;三是能够缩短经营决策方案的制作周期，使林业经营管理更加合理化;四是能够将属性数据和空间数据有机结合起來，进行综合分析，避免了仅仅分析属性数据的缺陷，增加林业决策方案的合理性;五是能够对森林资源的空间数据与属性数据实施动态化管理，在资源发生变更的最短时间里及时更新资源数据，以便更好地掌握资源状况，便于科学决策。

3 “3S”技术在森林资源调查规划中的应用

传统的森林资源调查与规划往往仅限于一定范围，事先对森林资源进行分块处理，然后逐块逐块地开展森林资源清查工作。这种做法不仅工作量庞大，需要的人力资源也比较大，工作效率极低，同时调查精度也会受到调查人员主观认知能力的影响。为此，必须引入新进的技术，提高森林资源调查与规划的工作效率，及时获取更为准确的森林资源信息。而将“3S”技术应用到森林资源调查规划中，不仅有助于构建更为完善的森林资源管理系统，也是对传统森林资源调查方式的颠覆，使得森林资源调查工作更加科学、高效。下面将就“3S”技术在森林资源调查规划中的具体应用进行详尽探讨。

3.1 图形数据采集

借助于高精度扫描仪，能够将带有市、县、乡、镇等各级行政区划的地形图进行扫描，并形成栅格数据文件，然后将栅格数据文件利用各种扫描矢量化软件进行有效处理，如Arcgis、Mapgis等，将其转换成为SHP格式矢量基本图，然后在Arcgis、Mapgis软件的帮助下，为其配准北京54坐标系与高斯—克吕格6度带投影，并经过法国SPOT5卫星5 m分辨率全色数据和10日分辨率多光谱数据融合成TM卫星遥感影像，然后充当调查用参照图。

3.2 建立解译标志

把为卫星遥感数据景幅作为基本单元，结合林相图以及森林分布图相关资料，选择几条能够覆盖所有林地、树种，富有代表性、色调齐全的线路。然后利用GPS以及PDA等相关定位工具，在不同线路上选择地类与森林类型各异的样点，调查并记录下优势树种、地类、郁闭度以及龄组等，对地面形态特点进行简要描述，并拍摄下地面实况照片，然后根据已有信息建立遥感影像和实地一一对应的解译判读样片，在将其转为DBF格式文件后在Arcview中进行加载，最终解译判读标志得以形成。endprint

3.3 小班判讀区划

先对卫星影像进行几何精校正处理，结合解译判读标志和已有的档案资料，参照各种作业设计与检查验收资料，利用计算机技术，然后在人机交互方式下开展目视解译判读操作，进而完成小班区划工作。

3.4 外业调查

在台式机接口程序幫助下，对内业区划数据SHP格式文件进行转化处理，形成PDA调查文件，通过实测法，经过实地检查、修改以及编辑等程序，然后在借助于台式机接口程序，生成为Aacview GIS软件数据格式，进而实现野外数据采集、成图以及地理信息系统的一体化。

3.5 建立空间图形库

一旦外业调查结束，数据采集完成后，就可以借助Arcview、Arcgis等软件的制图功能，严格执行《林业地图图式》的规定，利用Arcview GIS软件系统图框，要么按照60×60的图幅，要么采取A0到A4等成图模式，完成一系列调查图形的绘制工作，如森林分类区划图、林相图、森林分布图以及其他各种专题调查图。

3.6 数据库与图形库的应用

（1）制图。该操作主要利用的是GIS软件内置的绘图功能，参照电子地图绘制出各项符合具体比例尺需求的电子图形。

（2）造林规划。根据制图环节中绘制出的GIS电子图形，能够发现各乡镇宜林地数据图表，然后根据林业重点规划，采用坡位分析和坡面分析相结合的方法，按照坡度和坡向所划分出的地貌类型，确定最佳的造林地点，并选择合理的造林树种，在此基础上就可以进行各种工程造林规划了。

（3）查询。在GIS电子地图上，能够同时完成数据和图形交互查询，也就是说，通过点击电子图形中的造林地块，能够查询获得与地块相关的各种资料，比如说所需行政区划、户主、林种树种、造林地面积以及栽植年限等各种信息。同时，也能够通过输入相应地数据信息进行定位查询，了解到小班图形位置信息，并能够及时定位到查询位置，查询获得的结果是文字、图表以及图形等多种要素的组合，视觉效果更为直观清晰。

（4）管理。只要在电子地图中定位出具体的某一点，就能统计、查询并分析出周边造林地、林地以及荒山荒地变动情况。如某一样点周围300 m范围内的造林地面积、林种类型、造林前后的林地类型等相关资料。

（5）输出。能够输出含有各种地理信息的专题图形。对于整片造林地的小班地形图的输出，必须严格遵循国家统一的林业专题图的规定进行，要求输出的林业专题图必须含有图标题、指北针、比例尺、海拔高度以及经纬度坐标等内容，能够进行编辑与调整。

参考文献

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