郭鑫

摘 要：“3S”技術(shù)以其高精度、高效能等優(yōu)勢(shì)，在退耕還林工程中可有效地進(jìn)行前期規(guī)劃、面積核查、退耕林地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及退耕還林后的生態(tài)和社會(huì)效益評(píng)價(jià)等工作，為在退耕還林工程中建立一個(gè)精準(zhǔn)、高效的規(guī)劃、管理與監(jiān)測(cè)體系提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。該文主要總結(jié)了“3S”技術(shù)在退耕還林工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：“3S”技術(shù)；退耕還林；應(yīng)用

中圖分類號(hào) S771 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）11-130-02

1 “3S”技術(shù)簡(jiǎn)介

“3S”技術(shù)是指以RS（遙感）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，將空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成地對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。“3S”技術(shù)并不是3個(gè)學(xué)科的簡(jiǎn)單疊加，而是三者中的有關(guān)部分與其他高新技術(shù)領(lǐng)域中的相關(guān)部分的有機(jī)結(jié)合與集成[1]。在這個(gè)集成系統(tǒng)中，RS負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地提供目標(biāo)的語(yǔ)義與非語(yǔ)義信息，并對(duì)GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新；GPS負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地提供目標(biāo)的空間位置信息，包括各類傳感器和運(yùn)載平臺(tái)的位置；GIS的主要功能是對(duì)多渠道的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和集成管理，其最大的特點(diǎn)是可以分析處理，從而對(duì)目標(biāo)工作項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃和管理，在“3S”技術(shù)中居于核心地位[2]。

2 退耕還林工程現(xiàn)狀

退耕還林是一項(xiàng)重大的生態(tài)工程，目的在于恢復(fù)植被，主要解決重點(diǎn)地區(qū)的水土流失和土地沙化問題[3]。在過去的15a中，我國(guó)退耕還林工程共完成了退耕地造林0.093億hm2、荒山荒地造林和封山育林0.21億hm2，推進(jìn)了全國(guó)1.24億農(nóng)村人口解決溫飽問題，并且在推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加農(nóng)民收入、拉動(dòng)國(guó)內(nèi)需求以及維護(hù)國(guó)土生態(tài)安全和應(yīng)對(duì)全球氣候變化等諸多方面發(fā)揮了重大作用。

目前，退耕還林的規(guī)劃、評(píng)價(jià)、工程質(zhì)量的監(jiān)測(cè)等主要是依靠較為傳統(tǒng)的人工手段。但是，由于退耕還林的規(guī)劃和管理涉及大量的地理信息，這些傳統(tǒng)的人工手段在紛繁復(fù)雜的資料管理和分析中，難以對(duì)管理地域內(nèi)的地理特征和空間分布特征進(jìn)行合理有效地把握，不但耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，其管理的科學(xué)性也值得商榷[1]。在退耕還林工程項(xiàng)目的檢查驗(yàn)收方面，目前主要實(shí)行縣級(jí)自查、省級(jí)復(fù)查、國(guó)家核查3級(jí)檢查驗(yàn)收制度，且基本以人工實(shí)地調(diào)查測(cè)定為主，不但工作量大、投入量高，而且效率低下。在這3種驗(yàn)收方式中，省級(jí)復(fù)查與國(guó)家核查均為抽查，比例不超過30%，縣級(jí)自查雖為全查，但存在主觀性強(qiáng)的問題，難以保證檢查質(zhì)量[3]。因此，探索將“3S”技術(shù)引入退耕還林工程，對(duì)于保證這一生態(tài)工程的順利實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)意義。

3 “3S”技術(shù)在退耕還林工程中的應(yīng)用

3.1 退耕還林區(qū)域的規(guī)劃布局 在退耕還林前，對(duì)退耕還林區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃和布局是整個(gè)退耕還林工程的基礎(chǔ)和前提。這是由于退耕還林工程的周期較長(zhǎng)，能否對(duì)退耕還林區(qū)域狀況作出客觀的評(píng)價(jià)以及科學(xué)、合理的布局和規(guī)劃關(guān)系到未來退耕還林的成效和退耕還林政策的兌現(xiàn)。利用RS技術(shù)，林業(yè)部門可以快捷、準(zhǔn)確地獲取大范圍地區(qū)的植被、土壤、水文等因子的基本信息，再通過GPS手段結(jié)合遙感影像對(duì)這些地域內(nèi)的現(xiàn)狀進(jìn)行現(xiàn)地補(bǔ)充調(diào)查以獲取相關(guān)因子的詳細(xì)信息，最后通過GIS軟件對(duì)這些信息的分析，最終可以確定需要退耕還林的面積及其空間分布[1]。

3.2 退耕林地的面積核查 在退耕還林工程檢查中，面積核查無疑是最為重要的項(xiàng)目，在目前的檢查和監(jiān)測(cè)手段中，以人工手段實(shí)地丈量為主，其精確度和效率都不高，而引入RS技術(shù)則使此項(xiàng)工作變得非常高效與便利。利用當(dāng)?shù)氐耐烁€林作業(yè)設(shè)計(jì)圖，將其與遙感影像分類圖疊加，該地區(qū)的退耕還林完成情況便可一目了然[4]，通過這樣的對(duì)比和計(jì)算可以獲得較高精度的退耕還林面積完成情況。例如，楊永崇等利用同一地區(qū)退耕前和退耕后2個(gè)時(shí)相的遙感影像數(shù)據(jù)，通過絕對(duì)配準(zhǔn)和圖像差值增強(qiáng)獲得時(shí)間比值圖像，然后通過GIS的空間分析功能獲得該地區(qū)已退耕還林的面積，并對(duì)其效果作出評(píng)價(jià)[5]。

3.3 退耕林地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 退耕還林后，退耕林的成活及生長(zhǎng)情況也是考量退耕還林效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此，對(duì)退耕區(qū)域新造林長(zhǎng)勢(shì)及林地變化情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。借助RS技術(shù)中的高分辨率遙感影像，可以及時(shí)了解植被生長(zhǎng)狀況及退耕還林的成效保存情況，定量估算植被蓋度，精確測(cè)算退耕地的面積；此外，通過計(jì)算不同年度的植被歸一化指數(shù)可以對(duì)比分析出林木的生長(zhǎng)情況[6]。這些都為退耕還林的后期管護(hù)和效益評(píng)價(jià)提供了有力的技術(shù)支持。

3.4 退耕還林的生態(tài)和社會(huì)效益評(píng)價(jià) 借助GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，可以將退耕還林區(qū)域內(nèi)的遙感影像、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等因子進(jìn)行歸納整理，從而建立一套完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)退耕還林地區(qū)域內(nèi)各因子的變化情況，將數(shù)據(jù)庫(kù)及時(shí)更新，從而達(dá)到對(duì)退耕還林工程進(jìn)行效益監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的目的[3]。通過這些監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映出退耕還林工程對(duì)該區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)效益的影響，進(jìn)而能夠科學(xué)地掌握退耕區(qū)域內(nèi)的生態(tài)變化情況，為客觀、全面地評(píng)價(jià)退耕還林工程的建設(shè)成效提供科學(xué)依據(jù)。

4 前景與展望

4.1 利用“3S”技術(shù)實(shí)現(xiàn)退耕還林工程的信息化管理 以遙感影像為基礎(chǔ)，結(jié)合GPS技術(shù)和其他資料對(duì)退耕地的植被分布、土壤特征、土地利用狀況等因素進(jìn)行全方位調(diào)查，利用GIS技術(shù)建立退耕區(qū)域內(nèi)的相關(guān)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，初步實(shí)現(xiàn)退耕還林工程的信息化管理。

4.2 利用“3S”技術(shù)建立退耕還林工程數(shù)字化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系 在退耕還林基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化的基礎(chǔ)上，通過對(duì)退耕林地的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)更新和完善退耕還林工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，從而建立一套完整的退耕還林工程數(shù)字化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系，使之能真實(shí)、有效地反映退耕林地的現(xiàn)狀，并為林業(yè)管理部門下一步的規(guī)劃、監(jiān)督和決策提供科學(xué)的、客觀的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

2014年，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施《新一輪退耕還林還草總體方案》，標(biāo)志著我國(guó)退耕還林工作再啟征程，成為全面深化改革的又一重大舉措。如此龐大的生態(tài)修復(fù)工程需要一個(gè)精確、高效的規(guī)劃與監(jiān)測(cè)體系與之相配套，“3S”技術(shù)以其高精度、高效能等優(yōu)勢(shì)，在今后的退耕還林工程規(guī)劃、管理與監(jiān)測(cè)中推廣應(yīng)用并逐步成為主導(dǎo)手段已成為必然的趨勢(shì)。在這一趨勢(shì)的帶動(dòng)下，繼續(xù)探索和發(fā)展“3S”技術(shù)在退耕還林工程中的應(yīng)用將成為廣大林業(yè)工作者今后努力的方向。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）