彭國(guó)民

（安徽省桐城市林業(yè)局 安徽桐城市 231400）

“3S”技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用研究

彭國(guó)民

（安徽省桐城市林業(yè)局 安徽桐城市 231400）

林業(yè)的發(fā)展需要借助科學(xué)技術(shù)的支持，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，林業(yè)發(fā)展開始逐步的加快科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用，相對(duì)于國(guó)外林業(yè)發(fā)展來(lái)說，國(guó)內(nèi)林業(yè)發(fā)展中“3S”技術(shù)的運(yùn)用相對(duì)比較晚，但是就目前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，“3S”技術(shù)在我國(guó)林業(yè)發(fā)展中的引用還是比較廣泛的，本文對(duì)主題的介紹，首先簡(jiǎn)單的介紹了“3S”技術(shù)相關(guān)知識(shí)，然后結(jié)合“3S”技術(shù)現(xiàn)階段在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用，提出了“3S”技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展前景。

“3S”技術(shù)；精準(zhǔn)林業(yè)；應(yīng)用

前言

相比發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說，我國(guó)林業(yè)發(fā)展還有很多需要學(xué)習(xí)的地方，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，尤其是近些年來(lái)國(guó)際社會(huì)開始重點(diǎn)關(guān)注全球氣候變暖等環(huán)境問題，林業(yè)發(fā)展越來(lái)越重要，對(duì)于林業(yè)資源的管理和保護(hù)工作也相繼開展，對(duì)于我國(guó)來(lái)說，現(xiàn)階段林業(yè)研究工作的重點(diǎn)就是林業(yè)資源的精準(zhǔn)檢測(cè)和管理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在加上國(guó)家對(duì)精準(zhǔn)林業(yè)的要求，“3S”技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中的運(yùn)用已然成了時(shí)代趨勢(shì)，由于林區(qū)環(huán)境比較復(fù)雜，保護(hù)自然環(huán)境、地理環(huán)境等，在這種情況下“3S”技術(shù)能夠有效的發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，更好的幫助林業(yè)工作人員開展林業(yè)資源精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和管理，本文就是借助“3S”技術(shù)的具體運(yùn)用來(lái)對(duì)精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展盡心分析。

1 “3 S”技術(shù)以及在林業(yè)中應(yīng)用

“3S”技術(shù)是GIS系統(tǒng)、RS技術(shù)以及GPS系統(tǒng)的統(tǒng)稱，具體包含了通訊技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及傳感器技術(shù)，通過這些技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，對(duì)空間信息進(jìn)行收集、整理、管理、分析、表達(dá)以及應(yīng)用，是現(xiàn)代科技信息技術(shù)發(fā)展的成果。目前，“3S”技術(shù)在我國(guó)很多領(lǐng)域中都有使用，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)工作、資源調(diào)查管理、交通通訊管理、災(zāi)情預(yù)警以及氣候變化研究等，同時(shí)在“3S”技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的過程中，逐步的形成了強(qiáng)大的技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

“3S”技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中日漸成熟，同時(shí)也逐漸的在各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)散開來(lái)，逐步的朝著集成化的方向發(fā)展，通過三種技術(shù)的協(xié)調(diào)融合，能夠?qū)τ^察數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)關(guān)注監(jiān)測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)信息，通過信息的收集整理，進(jìn)行智能化的分析。

1.1 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）就是在借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，對(duì)空間地理信息進(jìn)行處理，包括信息收集、存儲(chǔ)、查詢、計(jì)算分析以及數(shù)據(jù)表達(dá)。我國(guó)傳統(tǒng)的林業(yè)資源調(diào)查主要是通過手工進(jìn)行的，例如林業(yè)資源數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)、圖表制作以及數(shù)據(jù)分析，整體上效率很低。地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠有機(jī)的結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)收集方法，改變?cè)械牧謽I(yè)資源數(shù)據(jù)處理方法，高效率的獲取林業(yè)資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.2 全球定位系統(tǒng)應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的信息導(dǎo)航定位系統(tǒng)，通過GPS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全球性、全天候和實(shí)時(shí)連續(xù)的信息導(dǎo)航和定位，同時(shí)通過系統(tǒng)處理為用戶提供精準(zhǔn)的坐標(biāo)、時(shí)間以及速度等信息。

傳統(tǒng)的林業(yè)資源清查主要是借助于當(dāng)?shù)氐匦螆D進(jìn)行林業(yè)樣本定位，然后對(duì)樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，總體工作量非常大，而且耗時(shí)也長(zhǎng)。全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)徹底的改變了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量工作的弊端，同時(shí)還能夠解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量工作中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問題，在林業(yè)資源管理中，借助全球定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)任意一點(diǎn)的靜態(tài)處理、精準(zhǔn)定位，獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)林區(qū)精準(zhǔn)定點(diǎn)測(cè)量。同時(shí)GPS系統(tǒng)還與用于林業(yè)災(zāi)害評(píng)估、林區(qū)邊界測(cè)量、遙感地面控制等方面，能夠?qū)崿F(xiàn)林業(yè)資源精度調(diào)查，推動(dòng)林業(yè)管理工作的精確化發(fā)展，提高林業(yè)管理工作效率。

1.3 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)（RS）能夠在不接觸目標(biāo)物的情況下借助傳感器收集到的目標(biāo)物發(fā)出的電磁波能量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息收集，同時(shí)生成目標(biāo)物數(shù)據(jù)圖像，為人們提供信息識(shí)別、分類以及分析數(shù)據(jù)。

弗朗西斯（Francis）等學(xué)者曾通過分析表現(xiàn)教師教學(xué)方法的事件，對(duì)教師的教學(xué)特點(diǎn)和可辨認(rèn)的模式特征進(jìn)行描述[18]．類似地，研究者把職前教師的教學(xué)“模式”定義為：在教學(xué)設(shè)計(jì)及其模擬教學(xué)活動(dòng)中重復(fù)出現(xiàn)的，共同構(gòu)成其教學(xué)方法認(rèn)識(shí)特點(diǎn)的可辨認(rèn)的特征．根據(jù)弗朗西斯等學(xué)者提出的“指令性的或者傳授式的教學(xué)”與“探究式教學(xué)”的事件的分類標(biāo)準(zhǔn)，從探究、指令、總結(jié)、聯(lián)系等方面，對(duì)職前教師的教學(xué)設(shè)計(jì)方案及微格視頻進(jìn)行分析，得到4類較為明顯的教學(xué)“模式”（見圖2），每種教學(xué)“模式”的人數(shù)分布情況見表6．

這種技術(shù)在林業(yè)資源管理中主要運(yùn)用于土地面積測(cè)量、森林資源測(cè)量以及災(zāi)害預(yù)測(cè)等方面。圖1顯示的借助遙感技術(shù)測(cè)量到的森林資源的健康狀況示意圖。

圖1 遙感測(cè)量森林資源健康狀況

從圖1可以看出，RS技術(shù)通過數(shù)據(jù)測(cè)量和分析，可以對(duì)森林健康狀況進(jìn)行詳細(xì)分析，然后通過圖像處理讓林業(yè)工作人員能夠清楚的看出森林植物的健康狀況。同時(shí)遙感技術(shù)通過遙感影像不同波段的具體數(shù)值，以樹種等因素作為自變量，以單位面積作為因變量，建立數(shù)據(jù)回歸模型，然后經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算能夠得出森林不同樹種的蓄積量，相比傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)來(lái)說，時(shí)間段、效率高。遙感技術(shù)通過對(duì)不同時(shí)間的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化分析，能夠準(zhǔn)確的判斷出森林災(zāi)害，提高森林災(zāi)害防治效率。

2 “3S”技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用

2.1 “3S”技術(shù)運(yùn)用對(duì)精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展意義

（1）精準(zhǔn)林業(yè)就是使用“3S”技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)等在內(nèi)的高新科技對(duì)森林土地類型進(jìn)行分析，根據(jù)分析數(shù)據(jù)建立林業(yè)生態(tài)模擬系統(tǒng)，對(duì)林業(yè)育種、生長(zhǎng)、災(zāi)害預(yù)警防治等進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。通過“3S”技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的運(yùn)用，借助生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、測(cè)繪學(xué)等，科學(xué)管理林業(yè)資源。

（2）現(xiàn)階段“3S”技術(shù)和林業(yè)管理工作的結(jié)合是最為成功的一個(gè)領(lǐng)域，“3S”技術(shù)的運(yùn)用在精準(zhǔn)林業(yè)的實(shí)現(xiàn)過程中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。能夠?qū)崿F(xiàn)林業(yè)資源和生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)，解決林業(yè)資源發(fā)展過程中的諸多問題。

2.2 森林資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

“3S”技術(shù)對(duì)于森林資源的調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體現(xiàn)在很多方面，例如利用遙感信息符合的方式實(shí)現(xiàn)森林資源分類以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；通過遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的結(jié)合運(yùn)用，及時(shí)準(zhǔn)確的更新森林資源信心數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，圖2體現(xiàn)的是“3S”技術(shù)用于森林資源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)框架。

圖2 “3S”技術(shù)森林資源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)合RS技術(shù)、土壤機(jī)械采伐監(jiān)測(cè)傳感器、定位技術(shù)對(duì)森林資源進(jìn)行精確評(píng)價(jià)，同時(shí)通過數(shù)據(jù)收集、信心管理和決策支持還能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)害預(yù)防和處理。我國(guó)目前針對(duì)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)已經(jīng)開始廣泛的使用“3S”技術(shù)，以此為核心，運(yùn)用數(shù)字化信息手段充分的反應(yīng)森林火災(zāi)管理狀況，以“3S”技術(shù)為核心，逐步的建立起擁有自動(dòng)化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的數(shù)字森林火災(zāi)預(yù)警管理機(jī)制，系統(tǒng)的運(yùn)行過程首先GPS系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)位置，在火災(zāi)擴(kuò)散階段檢測(cè)火災(zāi)動(dòng)態(tài)，火災(zāi)結(jié)束之后進(jìn)行精確評(píng)估，其次借助航空遙感技術(shù)，通過測(cè)試?yán)走_(dá)掃描生成圖像，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)字信息傳輸，能夠?qū)?zāi)害進(jìn)行全天候精準(zhǔn)檢測(cè)。

2.3 “3S”技術(shù)精準(zhǔn)林業(yè)運(yùn)用中的不足和改進(jìn)

盡管“3S”技術(shù)在現(xiàn)階段林業(yè)發(fā)展中得到廣泛的應(yīng)用，但是還存在一些不足，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）遙感技術(shù)：圖像解譯技術(shù)現(xiàn)階段還有待提高，需要加快復(fù)雜地貌信息處理技術(shù)的更新，尤其是針對(duì)地貌復(fù)雜零碎的地區(qū)，提高局部信息的解譯水平，提高遙感技術(shù)解譯精確度；

（2）盡管能夠通過“3R”技術(shù)獲得大量的地理衛(wèi)片資料，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)光譜、空間以及時(shí)間三者分辨率的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，所以要加快遙感技術(shù)的研究，盡快解決分辨率協(xié)調(diào)問題，提高信息的清晰度；

（3）遙感技術(shù)生成的圖像包含的不僅僅是森林植物信息，同時(shí)還包含其他方面的圖像信息，能夠幫助開展各項(xiàng)林業(yè)研究工作，但是現(xiàn)階段林業(yè)管理部門對(duì)于遙感圖像信息的利用效率低下，沒有深入挖掘圖像信息的價(jià)值，所以一方面要加快地方林業(yè)部門建設(shè)，另一方面為基層林業(yè)工作提供財(cái)政和技術(shù)支持，加快專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)和基層林業(yè)部門技術(shù)配置，通過專業(yè)人才培訓(xùn)協(xié)調(diào)基層林業(yè)部門技術(shù)實(shí)踐，擴(kuò)大“3S”技術(shù)的應(yīng)用面，推動(dòng)精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展；

（4）根據(jù)林業(yè)資源現(xiàn)狀，因地制宜協(xié)調(diào)“3S”林業(yè)開發(fā)引用，通過專業(yè)技術(shù)人才和資金支持，逐步的開發(fā)適合不同地理環(huán)境精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展的技術(shù)軟件，同時(shí)加快構(gòu)建“3S”技術(shù)共享網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源的共享，為精準(zhǔn)林業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

3 結(jié)論

林業(yè)作為現(xiàn)階段我國(guó)生態(tài)建設(shè)工程的重要部分，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)都有著舉足輕重的作用，精準(zhǔn)林業(yè)作為系統(tǒng)的林業(yè)發(fā)展體系，能夠?qū)崿F(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，所以加快“3S”技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用，因地制宜的加快林業(yè)技術(shù)軟件研發(fā)，為精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支持，促進(jìn)我國(guó)林業(yè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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1005-7897（2016）06-0048-02

2016-3-7