“3S”技术在横峰县森林资源管理中的实践应用

李桂林

（横峰县林业局，江西横峰 334300）

《中国智慧林业发展指导意见》的出台，标志着我国林业已经逐渐步入了“数字林业”和“智慧林业”发展阶段，为新时期林业现代化的实现奠定基础。基于此，文章以“3S”技术为例，分析“3S”技术在森林资源管理中的作用与优势，以此推动林业生产的转型与升级，重塑林业系统管理机制，提高林业协同管理水平。

1 概念解读

1.1 森林资源管理

森林资源管理是一种具有组织性、决策性和目的性的活动[1]。具体是指营林技术人员、外业调查人员按照上级部门的指示要求，对管辖区域内森林资源进行更新、培育、调查、保护、管理、规划和设计，其是衡量林业工作成效最重要的标志，也是林业生产的前提。横峰县森林资源管理的对象主要是县域内的森林环境、林地面积、森林资源质量、森林内野生动物；管理手段为现代化信息系统和信息平台；管理内容主要为横峰县林地林权、采伐消耗、采伐限额、造林更新检查与验收、队伍建设、造林成效评估、森林生长因子、作业设计、林业生产条件、优势树种调查、森林环境评价等。

1.2 “3S”技术

“3S”技术即“地理信息系统+遥感技术+全球定位系统”的总称，将计算机技术、通讯技术相结合对空间信息进行采集、处理，三者在动态分析、信息收集整理更新、信息使用与管理等方面各具优势与特色，是环境科学研究的一个重要发展方向，为森林管理提供科学依据。

2 “3S”技术在森林资源管理中的应用优势

“3S”技术经常与PDA 动态导航结合使用，在森林资源管理中发挥出以下优势与作用。

2.1 自动求算小班面积

横峰县森林资源小班调查主要涉及点状小班、线状小班和面状小班这3 个方面[2]。在小班区划线闭合后，面状小班自动产生“投影理论面积”，通过PDA编辑工具自动求出该图形所围面积，利用前期应用“3S”技术获得的资料将面积数据代入“属性库”中，如果需要平差，在给出宽度后，系统会自动得出线状面积。而在传统方式中，需求积仪、求算表，携带图板等用具，操作烦琐，平均一个林班用时约30 min，而利用“3S”技术与PDA 动态导航相结合用时不到1 min，极大地提升了森林资源调查与管理的工作效率。

2.2 实现属性因子与地图调查的互动

在“3S”技术的应用下，PDA 中可直接记载横峰县森林资源林分和散生木的面积及平均直径，采取电子地图与属性因子模版互动模式，双轨制输入调查属性信息，避免传统用小班卡片手工填写，可防止漏项和出错，由地图界面直接进入属性因子界面，之后自动获取小班信息，输入“样地号”登录，可获取GPS实际坐标值。

2.3 实时监测森林状态，便于应急预警

“3S”技术的应用不仅可实现森林资源数据库的一体化查询，保证数据实时更新，还可对森林资源进行动态监测[3]。例如，通过技术分析进行造林规划，优化森林资源整合，提高速生丰产林培育效率，提高造林设计科学性，增强林业设计水平，使封育设计更合理且更易实施。利用“3S”技术可对森林防火观望塔通视性进行分析，技术人员输入实时数据运行模型，实现对森林火险的及时预报，上级指挥部门按火灾状况及时就近调集人员装备，在森林防火扑救指挥系统的调动下进行扑火应急部署。

3 “3S”技术在森林资源管理中的实践应用

横峰县位于上饶市西部，属中亚热带季风湿润气候，整个横峰县境内以低山丘陵为主，土层深厚、肥沃。该县共有山地面积4 万余 hm2，且该地区气候温和、四季分明，大于等于10 ℃积温为5 750 ℃，无霜期长，年日照时间1 789.9 h，因此较适合森林资源生长，林业用地约为413 万hm2。横峰县林业局根据机构编制设定和实际工作需要，贯彻落实国家、省、市和县有关森林生态环境建设有关政策，在营林生产计划、组织营造林、森林抚育等方面取得突出成就。同时，上饶市横峰县在“十四五”开年，不断响应和贯彻落实“数字林业”政策，通过数字技术促进林长制工作走深做实，致力于实现全县范围网络全覆盖和全县森林资源网格化管理，在现有林地“一张图”基础上，利用“3S”技术使得森林督查更加精准高效，方便快捷地掌控护林员巡山护林信息，实时监测林地生长因子，最终实现“天上看、图上比、地上巡”的工作目标。基于此，文章以森林资源二类调查为例，总结“3S”技术在横峰县林业局森林资源二类调查工作中的应用方法，以此助推各项林业建设。

3.1 调查样点布设

在森林资源二类调查中，外业人员在原有林地区划系统的基础上，对己发生变化或原区划不合理之处进行划分，同时核对森林经营单位境界线，调查各类林地面积，调查与森林资源有关的生态环境因素，计算现实林分森林生长量与消耗量，如果是场外造林，应以分场为单位进行区划调查，调查各类森林、林木蓄积情况。同时，在调查过程中应将总体蓄积量抽样控制精度维持在90%。生态公益林小班允许误差采用等级B，主要调查因子允许误差采用等级A[4]。

在本次横峰县林业局森林资源二类调查工作中，以总面积为抽样总体，对样本单元数进行计算，通过小班平均每公顷蓄积量标准差得到变动系数，之后计算样点距，在万分之一的地形图上按公里网加密法，利用ArcGIS 软件完成，添加林场边界，添加4 张栅格地形图并完成配准，做好林班边界矢量图层，将电子表（含有287 个样点坐标的电子表）中的数据转换为图层中点对象，利用数据显示得到系统抽样样点分布图。在GPS 样点定位时，利用地形图上标注的坐标计算样地，利用手持GPS 导航方法，测定平面直角横坐标和纵坐标及海拔，采用公里网格加密的方法布设样点，按照布点时计算出的样点间距，按高斯平面直角坐标建立航点，实现GPS 接收机坐标系统转换。用GPS 接收机进行存点操作，将海拔数据存入GPS 接收机内建立航点，之后以样点为中心，用激光测高器测定其树高、每公顷蓄积量。

3.2 二类调查小班区划

在本次调查中采用林场、林班、小班三级区划系统，按原有公益林区划界定界线保持不变，建立目视解译标志，采用全查法现地核实全部小班，对室内目视解译区划与现地不符的小班进行现场重新区划。1）根据横峰县林场卫星影像图上各森林分布特点，进入实地对照考察，填写详细的解译标志表，根据不同树种组、不同年龄组描述各种不同类型地块颜色；根据不同郁闭度等级、不同土地种类描述不同纹理与形状，并附上各地块的卫星影像典型样片。2）安排2～3名有丰富调查经验的技术人员，对照目视解译标志确定小班划分方案，开始编辑小班面图层，当判读区划结果一致率超过95%时，视为达到合格标准；无法达成统一意见的，应该对5%不一致的小班进入现地对照核实[5]。3）进行小班面积计算，在未使用“3S”技术之前，一般采用透明方格点数法或求积仪法，而在“3S”技术的应用下，可利用ArcGIS软件计算小班面积，按实地验证最终区划结果，添加配准好的栅格地形图，通过编辑工具条中的整形要素、裁剪面工具和编辑折点，判断实地验证最终区划结果与外业工作手图是否吻合。

同时应该注意到，小班与小班相邻之间可能存在缝隙和重叠区域，造成计算结果偏大或偏小，如果相对误差在1%以内，每个小班面积要乘以平差系数，通过该种方式进行平差，保证各小班平差后面积相加与林班控制面积一致即可。如横峰县林业局在调查某森林地块时，将林地总面积分为10 个小班，小班面积分别为6.4 hm2、1.5 hm2、4.5 hm2、14.8 hm2、4.9 hm2、10.4 hm2、9.4 hm2、9.3 hm2、5.3 hm2、4.9 hm2，合计面积为71.4 hm2，控制面积为70.9 hm2，相对误差为0.82%，之后测定平差系数并分别得出平差面积。

3.3 制作专题图

二类调查外业工作结束后，技术人员应制作专题图，配准好栅格地形图。如在制作林相图时，在ArcMap 中单击添加按钮，从上到下按点、线、面、底层顺序添加小班、林班、林场线图层，之后设置点线面样式，将小班图层显示透明度设为35%；在制作布局视图时，选择元素工具点，单击“视图—布局视图”菜单，右键单击新图框任一位置，向内调整图框四边至适当位置，将地图比例尺设置为1 ∶10 000。在制作森林分布图时，以土地种类或优势树种为依据，建立居民点图层，添加构成森林分布图的所有图层，按点、线、面从上到下对图层进行排序，之后插入图头名称、图衔落款。值得注意的是，在制图过程中应注意林相图、森林分布图和基本图的区别，基本图以图幅为单位出图（叠加地形图底图），林相图以乡镇或分场为单位出图（不绘制小班界），而森林分布图以林场为单位出图（不叠加地形图底图），小班面图层包含有一个属性数据表。之后增加林相图着色字段，解决境界线水平重叠问题，避免造成界线样式冲突[6]。

3.4 应用效果分析

根据外业质量检查统计，蓄积小班有12 个，利用系统抽样进行总体蓄积量抽样控制，测定系统抽样估计中间值，抽样估计精度为95%，最终得出各类地类面积。在本次调查过程中，全场区划总面积1 177.2 hm2，非林地面积4.5 hm2；按土地种类分，苗圃地面积23.6 hm2、灌木林地面积7.0 hm2、被占用林地面积10.5 hm2；全场活立木总蓄积量169 374 m3，其中混交林38 833 m3。在对优势树种面积统计过程中，得出杉木类面积为10.2 hm2、速生桉384.9 hm2、马尾松399.0 hm2、其他果木林2.3 hm2，并对优势树种的林龄进行统计，得出幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林的占比，最终得出近、成、过熟林的出材率等级分布。

在本次样点布设环节中应用了GIS 技术，同时利用ArcGIS 软件制作样点分布图，并且在GPS 导航定位技术的支持下，缩短布点时间，克服传统地形图目视定位缺点，缩小样地定位误差，定位精度高、观测时间短，满足长时间导航要求。与传统地形图小班区划方法相比较，“3S”技术的应用使小班区划正确率达97.3%，保证面积计算的准确性，而且制作出的专题图清晰、规范、美观，应用效果更好。

4 结语

“3S”技术在动态分析、信息收集整理更新、信息使用与管理等方面各具优势与特色，在营林生产计划、组织营造林、森林抚育等方面应用成效显著。因此，技术人员应从调查样点布设、二类调查小班区划、制作专题图等方面，以林场为单位出图，利用系统抽样进行总体蓄积量抽样控制，克服传统地形图目视定位缺点，缩小样地定位误差，不断提高定位精度。