测绘地理信息技术在林业督查管理中的应用研究

邵 宁

(甘肃省基础地理信息中心，甘肃 兰州 730000)

良好的生态环境是人类生存和发展的基本前提。2012年11月，党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策[1]，由此可见国家对生态环境的保护高度重视。森林资源是人类赖以生存的资源，其在生态环境保护中扮演着极为重要的角色，对森林资源的保护也成为生态环境保护工作的重中之重。而森林督查则是目前最为有效保护森林资源的手段，对森林资源进行有序、科学的管理，并对破坏森林资源行为进行严格的查处与整改，从而建立起有效的森林资源保护和监督管理机制[2]。

森林督查管理，离不开先进技术的支撑，测绘地理信息技术是自然资源部门获取基础地理信息资源的精确方法[3]，其在林业管理中的应用，优势显著。目前已有学者针对测绘地理信息技术在林业方面的应用开展相关研究。步少立[4]对GPS技术在林业测绘工作中的提升作业效率、作业精度，控制作业成本，节约作业时间方面的优势特点进行了探讨。李泽润[5]对无人机技术在林业调查规划设计中的应用价值进行了分析，并对其应用前景做出展望。徐乐乐等[6]对中高分辨率遥感影像在林业中的应用现状进行了研究，并对优化方向提出了建设性意见。张丽云等[7]研究遥感变化检测技术在森林资源、森林灾害防控及林业重点工程监管3个方面的应用情况，展望遥感变化检测技术在林业上的应用前景。

本文主要针对测绘地理信息技术现有数据资源及技术手段对林业资源数据库建设，信息化平台管理、林地专题地图制作、森林动态遥感监测等方面的优势特点展开研究分析，为森林督查管理工作提供实时可靠的技术手段。

1 新时期测绘地理信息技术的优势

测绘地理信息技术主要包括全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)3种技术(简称3S技术)[8]。GIS主要用于数据采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述，其技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测[9]。RS以航空摄影技术为基础，主要用于获取大范围数据资料，其获取信息的手段多、信息量大，获取速度快、周期短[10]，获取信息受条件限制少。GPS是一种结合卫星及通讯发展的技术，主要利用导航卫星进行测时和测距，其特点是全天候、全球覆盖、高精度、自动化、高效益、可移动定位等。3S技术的主要优势特点如下。

1.1 坐标系统统一

国家大地坐标系是测制国家基本比例尺地图的基础。我国于20世纪50年代和70年代分别建立了1954年北京坐标系和1980年西安坐标系，测制了各种比例尺地形图，在我国经济建设、社会发展、国防建设和科学研究中发挥了巨大作用。随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统[11]作为国家大地坐标系。采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。

2008年3月，由原国土资源部正式上报国务院《关于中国采用2000国家大地坐标系的请示》[11]，并于2008年4月获得国务院批准。自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系，10年过渡期满后，2018年7月1日自然资源部全面启用2000国家大地坐标系，并完成存量数据转换。空间坐标系统单一化，使得测绘管理和成果使用更简化、高效。在林业督查管理工作中，统一坐标系统的数据，剔除了不同系统中转换数据造成的困惑和浪费，使得协同和工作效率进一步提高。

1.2 数字化采集技术装备高效

现代测绘地理信息工作中，全站仪、三维激光扫描仪、无人机等设备的应用更加普遍，设备智能化程度的提高，使得数据采集效率更高。在林区测绘时，全站仪为林地调查、林分测量、树高测量等方面，提供了高精度和高效率的测量数据。三维激光扫描仪能够快速获取三维空间数据以及树木影像数据，大大提高了采集信息的精准性，提升劳动效率，为森林资源的动态监测奠定基础。无人机遥感技术的像控点精度与DOM精度高，可实现林业区死角及较为隐蔽的地方测绘[12]。无人机低空巡航监控及其他感知系统，也可对目标区域的林业资源进行监测管理，实现提前预警、精确定位、科学调度和及时处理。

1.3 可利用数据资源丰富

现代遥感数据丰富多源，可利用的卫星数据愈加品种多样，分辨率更高，时段更新，申请渠道更开放；高分辨率高精度航空摄影数据覆盖面不断翻新，限制条件进一步放宽，无偿重复利用受到鼓励。借助对高分辨率、多层次、动态卫星遥感数据的判读识别和对比分析，可实现森林资源的准确化、精细化、实时化和高效化监测管理。此外，测绘地理信息数据库充实可靠，基础测绘数据库、遥感影像数据库、国土三调数据库、城市国土空间监测数据库、实景三维数据库等应用潜力多，有利于提高工效，降低作业成本，为森林督查暨森林资源管理“一张图”建设提供强有力数据支撑。

1.4 数据分析反应快速

3S技术功能强大，如定位导航、智能解译、空间分析、叠加分析、三维分析、缓冲分析等。在林地界定和标注、林业资源调查和监测、林业灾害监测和预警、森林资源评估、林地利用和规划、空间决策支持等方面，可以大显身手。借助3S技术手段，对林业数据进行快速矢量化处理、数据整合和分析等，以便于了解林区土地利用变化、土地整理、林地使用、开垦林地、林木采伐等情况，为开展林业督查管理工作提供便捷高效的技术支持。

2 测绘地理信息技术在林业督查管理中的应用

2.1 整合已有数据资源

数据整合是指将不同来源、不同格式和不同时间节点的地理信息数据进行汇总、合并和转换的过程。数据整合的方法包括数据连接、数据融合、数据装载等。

随着全国地理国情普查，第三次全国国土调查工作的相继开展，自然资源部门已掌握了最新的、详实的、可靠的土地利用数据，在此基础上，结合基础测绘数据、DEM[13](数字高程模型)、DSM[14](数字表面模型)、遥感影像数据、倾斜摄影、三维激光扫描数据及实景三维数据等数据资源，实现地理信息的多源数据整合，为林业督查管理提供丰富的基础地理信息成果，为建立数字林业数据库提供可靠的数据支撑。

2.2 建立林业资源数据库

结合基础地理信息数据资源，根据不同的林业数据类型和性质，按照统一的技术标准和空间基础，建立不同类型的数据库，以便于林业数据存储、管理、更新、维护、数据共享、数据安全和提高系统工作效率。如，建立卫星遥感影像数据库、解译样本库、林业数字矢量基础地理数据库、森林资源数据库、专题数据库、林业社会经济数据库、政策法规数据库、文献资料数据库和其他相关数据库等。为林业督查管理提供快速、准确的数据查询和分析功能，实现林业数字化，推动森林资源的全面智能化管理。

2.3 建设时空信息云平台

建设时空信息云平台，是提升林业督查管理数字化、信息化的关键。以基础地理信息数据为基底，结合大数据、物联网、云计算、区块链等先进信息技术，以互联网大数据四维、数据挖掘等信息技术与林业督查管理深度融合，整合完善现有应用系统，迁入数字林业数据库管理平台，开展林业督查信息化时空云平台建设。实现多源林地资源要素的归集和共享，并通过云计算技术实现数据的共享和传递，避免数据的重复采集和存储问题。也可以实现林地资源信息的实时更新和动态调整，及时收集和整理变化图斑，快速反映林地实际情况。建立时空信息云平台，为实现“林业监管实时化，资源管理精准化，产业服务智慧化，生态文化大众化”打下基础。

2.4 林业专题地图制作

专题地图，又称特种地图，是在地理底图上按照地图主题的要求，突出并完善地表示与主题相关的一种或几种要素，使地图内容专题化、表达形式各异、用途专门化的地图[15]。可以结合森林督查的具体工作与现状，以测绘地理信息基础数据为地理基础，表达主题要素的空间位置与地理背景信息；融合林业资源专题数据，编制林业专题地图，呈现方式多样，可以是影像图、挂图、数字专题图等，可以满足林业部门对多样化地理信息产品的需求，为林业督查管理提供直观的参考。

2.5 森林资源动态监测

运用测绘地理信息技术开展对森林资源的动态监测，对林区资源进行定期、长期的跟踪观测和数据记录，了解林区资源的动态变化情况，为保护和管理提供实时数据支持，帮助发现森林资源的变化趋势，进而制定相应的保护措施。

利用遥感技术获取大范围、高分辨率的影像数据，结合解译样本库，利用遥感图像的分类与变化检测技术，实现对森林资源的动态监测和变化分析；通过GPS定位技术获得准确的地理坐标，计算森林覆盖面积和边界长度；通过激光雷达技术获取高精度的地面高程模型，用于评估森林地形和地貌；结合前3点获取的数据，进行如点云处理、图像分割、分类、变化检测等数据处理，提取有用信息，可以更准确地监测和评估森林资源的状态。通过不断完善测绘地理信息技术，进一步提高数据处理和综合评价的精度、可靠性，能更好地满足森林资源管理的需求，为生态环境的可持续发展作出贡献。

2.6 时空信息赋能

数字化时代测绘地理信息事业转型升级，是大势所趋。只有转型升级，才能充分发挥时空信息数据的要素战，全面有效地支撑高质量的发展。通过提供无所不断的时空连接，无时不用时空计算，无所不及的时空智能，建立以全面动态感知、系统精准认知、全域智慧管控为主线[16]的技术逻辑，打造标准统一、高速泛在、多维动态、智能敏捷、云网融合、空天海地一体的时空信息技术体系，从而实现资源动态感知、数据深度融合、跨域充分共享、业务高效协同、决策智能科学。支撑实现信息化条件下的自然资源科学管理与国土空间高效治理，助力林业督查管理科学化发展。

3 结束语

森林资源是人类生存和发展的重要组成部分，保护森林资源是全人类的责任，合理管理和利用森林资源对于维护生态平衡和推动可持续发展至关重要。运用现代科技对森林资源进行调查和监测，是对森林资源现状进行科学管理的重要手段，也是必然趋势。

测绘地理信息技术作为现代科技的重要组成部分，其丰富的数据基础和强大的技术手段，在林业资源督查管理中的实际应用，不仅可以提供精准和全面的数据支持，还能够促进林业管理的智能化和信息化，实现数字林业、精准林业及智慧林业等。可见在林业督查管理中，测绘地理信息技术的基础性作用，及其显著优势不可替代。测绘地理信息技术应以3S技术为家底，通过不断的更新迭代，用更优化、更便捷的技术服务于林业督查管理工作，为精准提升森林质量，加强生态保护，建立生态安全屏障，推动可持续发展提供后劲力量。