3S技术在洮河生态建设管护中心林业调查规划设计中的应用

毛福来

摘 要 随着科技的不断发展，数字信息技术在林业工作中得到了广泛应用，在提高林业工作效率和质量方面发挥了重要作用。林业调查规划是学术研究和实践工作的基础，为林业领域的科学探索提供了丰富的数据资源。为提高林业工作的精确性和可持续性，促进我国林业调查规划事业的发展，通过分析甘肃省洮河生态建设管护中心林业调查规划设计需求，基于林业调查规划设计实际，分别从森林资源调查与监测、森林火灾监测与预警、生物多样性管理研究、林地资源规划与管理等方向阐述了3S技术在林业调查规划设计中的应用。

关键词 林业调查；数据分析；林业规划；甘肃省洮河生态建设管护中心

中图分类号：S757.2 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.033

随着科技的不断发展和进步，数字信息技术在各個领域发挥着越来越重要的作用。在地理信息领域，3S技术作为一种综合性的技术体系，正在极大地改变地理信息的获取、管理和分析方式[1]。遥感（Remote Sensing，RS）技术通过卫星、飞机等手段获取高分辨率的影像数据，可以迅速而准确地获取地球表面各种要素的信息。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）通过对遥感数据和其他地理空间数据进行存储、管理和分析，实现了对大规模地理数据的综合利用。而全球定位系统（Global Positioning System，GPS）则为定位地理信息提供了支持，使人们可以获取更加准确和可靠的地理空间信息。本文通过分析甘肃省洮河生态建设管护中心（以下简称洮河管护中心）林业调查规划设计需求，探讨了3S技术在林业调查规划设计中的应用方法，以期为林业工作提供高效准确的技术应用方法，进一步推动3S技术的应用与创新，提高林业工作的效率和质量，实现森林资源可持续管理与保护的发展目标。

1 林业调查规划设计内容

1.1 森林资源现状调查

在洮河管护中心，开展林业调查规划设计调查森林资源现状是一项关键工作。洮河管护中心森林资源现状调查涵盖了地处长江二级支流白龙江和黄河一级支流洮河上中游的林地基本情况调查、森林植被调查、林木资源量与质量调查、土壤质量与水文状况调查等多个方面[2]。其中，区域内林地基本情况调查包括对临潭县、迭部县、碌曲县林地的面积、分布、坡度、高程等地理位置和地形特征的调查，便于林业调查规划设计人员了解林地的空间分布和潜在利用情况。森林植被调查包括对洮河、迭部县、舟曲县、白水江森林植被的类型、组成、物种组成、年龄结构等进行详细的分析和记录，以描绘区域内森林植被的现状和结构。林木资源量与质量调查是通过样方法或计数法对临潭县、迭部县、碌曲县、舟曲县的林木数量、胸径、高度等进行测量和评估，以确定林木资源量和质量，从而了解不同树种及其生长情况。土壤质量与水文状况调查包含了洮河、舟曲县、白水江土壤类型、土壤养分含量、土壤湿度等指标的采集和测定，以评估土壤质量和水文条件对森林生长和健康的影响。

1.2 火灾风险评估

火灾风险评估同样也是洮河管护中心林业调查规划设计中的重要内容之一。火灾风险评估的内容包括评估临潭县、迭部县、碌曲县、舟曲县等地的火灾历史频率、分析火险因子、划定火险区域、分析火险指标等。其中，评估火灾历史频率需要调查研究人员了解过去一段时间内林区发生的火灾情况，如火灾发生的地点、时间、频率等[3]。通过分析历史火灾数据，初步判断林区的火灾易发性和高发期。分析火险因子需要工作人员分析导致火灾发生和蔓延的主要因素，如气象条件（温度、湿度、风向等）、植被状况（密度、物种组成等）、地形地貌（坡度、高程等）以及人类活动等。通过对不同因素进行评估，确定引起火灾风险的原因。划定火险区域需要工作人员根据临潭县、迭部县、碌曲县、舟曲县等地的火险指标和地理空间信息，在地图上划定不同级别的火险区域。通过划定具体区域，帮助实地工作人员有针对性地制订火灾防控和管理策略，提高资源调配的效率。洮河管护中心评估火灾风险通常采用综合指数法、模型计算法或经验评估等方法，以确定火险发生的具体指标。

1.3 生物多样性调查

洮河管护中心在林业调查规划设计中，进行生物多样性调查的目的在于全面了解洮河国家级自然保护区森林生态系统中不同物种的分布、数量、群落结构等方面的情况。生物多样性调查的内容包括物种清单编制、物种分类与鉴定、优势种与稀有种分析、种群密度与群落结构调查等[4]。其中，编制物种清单需要工作人员参与野外观察，并记录生物物种状态情况，做到对森林中的植物、动物和微生物等各类群体的系统调查。此外，此项工作要求林业工作者对洮河、迭部县、舟曲县、白水江等不同地理区域进行抽样调查，以记录不同季节和环境中的物种信息。物种分类与鉴定需要林业工作者将采集到的植物标本、动物标本等进行分类与鉴定，确保对各个物种的命名和分类正确无误，为后续研究提供准确的数据基础。优势种与稀有种分析需要林业工作者对物种数据进行分析，并确定优势种和稀有种，以便实地工作人员了解该区域内物种组成的特点，并为保护稀有濒危物种提供依据。在调查种群密度与群落结构时，洮河管护中心工作人员一般采用直接观察法、路径调查法、点格法等采样方法，对不同群落类型中各个优势植被层次、动物群落数量及其空间分布进行调查，以便后续研究不同群落类型的结构特征和生态功能。

1.4 林区规划设计

洮河管护中心在林业调查规划设计中，最重要的工作内容是对临潭县、迭部县、碌曲县等地林区整体进行规划设计。该项工作涉及林地利用规划、优势树种选择、长期经营计划、生态恢复与保护计划等。设计整体林地利用规划情况，需要工作人员确定不同林地类型的合理利用方式和面积分布，包括经营型森林、保护型森林、生态修复区等，并考虑森林功能需求和生态环境保护，从而帮助实地工作者进行合理的土地配置[5]。优势树种选择需要实地工作者在林业工作中根据调查结果和资源特点，确定适宜的优势树种，包括木材经济树种、环境植被等。工作人员还需要考虑树种的适应性、生长速度、木材品质等因素，并对其进行种植选择。长期经营计划即需要林业工作者制订长期经营计划，如不同阶段的造林、培育和间伐等措施。通过应用科学合理的经营策略，才能够实现木材资源的可持续利用。针对森林生态系统的保护与恢复需求，洮河管护中心工作人员还需制订相应的计划，如灾后恢复、野生动植物保护、水源涵养等。洮河管护中心开展林业规划设计工作，有助于实现对洮河国家级自然保护区的生态修复及保护，长期维持生态系统的完整性和功能性。

2 3S技术在林业调查规划设计中的应用

2.1 森林资源调查与监测

RS技术通过获取高分辨率影像数据，可实现对大范围森林资源的快速获取和更新。洮河管护中心工作人员通过使用卫星遥感、航空摄影或无人机等调查方式，能够获取整个洮河国家级自然保护区的林区数据，并通过应用RS技术，对林区进行辐射定标、大气校正等处理，提高数据的质量及可用度。在获取初步数据后，洮河管护中心工作人员可以对遥感影像进行解译和分类，从而准确识别出洮河、迭部县、舟曲县、白水江等生态区内不同类型的森林，并对森林覆盖度进行评估、计算出植被指数，帮助洮河管护中心工作人员进一步了解林区森林资源的空间分布及变化趋势。同时，洮河管护中心工作人员结合GIS技术，能够对收集到的数据做进一步的管理和分析，将不同类型的地理数据进行整合，即可获得全面、高效、可视化的生态区景象，对于洮河管护中心工作人员开展林业调查研究规划具有重要作用。此外，洮河管护中心工作人员通过使用GPS定位设备，即可准确记录到临潭县、迭部县、碌曲县等林区野外样地的位置及坐标信息，根据采集需要，对样地内的物种组成、树木数量、胸径、高度等信息进行采集和测量，极大地提升了生态区域内森林资源调查数据的精度和可靠性。

2.2 森林火灾监测与预警

洮河管护中心工作人员通过应用RS技术，获取高分辨率影像数据，从而实时监测和定位火点位置，快速获取火灾的分布情况。结合GIS技术，工作人员将火点位置信息与地理空间数据进行叠加分析，并进行火场扩展预测和模拟，即可为火灾蔓延趋势和可能受到影响的区域提供预测数据。此外，在森林火灾监测中，气象因素是重要的参考依据。3S技术结合风向、风速、气温、湿度等气象监测数据，在预警系统中能够起到关键作用。3S技术预警流程如图1所示。

通过对气象因素和火灾历史数据进行综合分析，并结合地理信息开展监测任务，洮河管护中心调查人员可以确定临潭县、迭部县、碌曲县、洮河、迭部县、舟曲县、白水江及相关林区潜在的高风险区域，提前预警可能发生的火灾。同时，利用3S技术进行森林火灾监测与预警，工作人员可以实时掌握火点位置、蔓延趋势和受影响区域的信息，减少森林灾害损失。

2.3 生物多样性管理研究

RS技术通过获取高分辨率影像数据，可以辅助调查到洮河、迭部县、舟曲县、白水江等区域物种分布及其数量。使用3S技术实现管护中心生物多样性管理流程如图2所示。

借助遥感数据，洮河管护中心工作人员能够识别和监测不同区域内生物生境类型、植被覆盖程度、栖息地质量等因素，辅助实地工作者随时了解不同物种的栖息范围及空间分布情况。此外，借助GIS技术进行空间分析和建模，还可以进行生物多样性的状况和变化趋势评估工作。将遥感数据与环境变量、野外调查数据等内容结合，对各种生态特征的分析和模拟做进一步推断，为生物多样性保护与管理提供科学依据。同时，结合GPS定位技术与野外调查数据，可实现对野生动植物栖息地的保护与管理。因此，通过应用GPS定位设备记录栖息地位置、特征及其相关环境条件，并结合野外调查数据记录物种信息、群落组成等，即可评估洮河、迭部县、舟曲县、白水江管护区域內生物栖息地质量及适宜性，实现及时确定生物栖息地的变化情况和生态服务功能。

2.4 林地资源规划与管理

洮河管护中心通过应用RS技术，获取森林覆盖、土地利用等空间信息及高分辨率影像数据，对遥感数据进行分类、分析和评估，以准确识别临潭县、迭部县、碌曲县、洮河、迭部县、舟曲县及白水江区域范围内不同类型的林地和土地利用方式，对其进行空间分析和模拟。例如，将分类结果和其他地理信息数据，结合高程数据、土壤数据等信息，操作GIS软件，即可进行场景模拟。基于模型规则，可以获得不同林地和土地利用方案，判定做出的林地资源规划，可能会对环境和生态系统产生的影响。模拟林地类型与生态效应时，给不同林地类型赋予相应的生态效益权重值，即可评估生态效益对环境的贡献，计算公式见式（1）。

S0=×Gt（1）

式中：S0为生态效益；为林地类型的权重；Gt为地理信息数据指标值。通过综合分析各种遥感信息，洮河管护中心工作人员能够确定不同规模和类型的林地资源利用方案，如经营型森林、保护型森林、生态修复区等。同时，工作人员结合GIS技术进行空间分析，可以确定临潭县、迭部县、碌曲县、洮河、迭部县、舟曲县、白水江等不同区域的生态敏感性及各种森林服务功能，如水源涵养、土壤保护等，为林业资源规划和决策提供科学依据。结合高程和土壤数据，对水资源保护区域进行评估，计算公式见式（2）。

Wi=Ei×Si（2）

式中：Wi为水资源保护指数；Ei为高程指标值；Si为土壤指标值。通过合理规划和管理林地各项资源，可实现森林资源的可持续利用。

3 结语

3S技术在林业调查规划设计中扮演着重要的角色。了解林业调查规划设计的内容和需求，有助于林业工作人员有针对性地解决林业工作问题，探讨3S技术在林业调查规划设计中的应用方法，使用RS技术获取高分辨率影像数据，结合GIS和GPS的功能，可实现林地资源的准确调查、火灾监测与预警、生物多样性管理、林地资源规划与管理等多方面的林业调查规划设计需求。合理应用3S技术手段，能够为林业工作者科学合理地管理和保护森林资源提供重要

支持。

参考文献：

[1] 阚鸿程，张慧芳，孟宝平，等.激光雷达飞行参数对低矮植被高度反演的影响：以大疆禅思L1为例[J].草业科学，2023，40（10）：2513-2527.

[2] 苗春丽，李仲贤，赵志成，等.栽培苜蓿草地智能感知系统关键生物物理指标实时监测及分析算法研究[J].草业学报，2023，32（12）：90-103.

[3] 王振伟.灵台县森林资源管理融合“一张图”数据存在的问题及其对策[J].南方农业，2023，17（14）：

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[4] 欧丁丁，张琪，尹祺卿，等.基于Arcpy的长顺县国储林实施方案小班设计图自动出图方法优化[J].中南林业调查规划，2023，42（1）：37-42.

[5] 史瑞军.林业调查规划设计中“3S”技术的实际应用[J].中国林副特产，2022（4）：104-105.

（责任编辑：张春雨）