3S技術在林業(yè)中的應用

席 智，郭富明

(山西省太岳山國有林管理局，山西 介休 032000)

GIS(Geographic Information System)地理信息系統(tǒng)，GPS(Global Positioning System)全球定位系統(tǒng)，RS(Remote Sensing)遙感三者的集成被稱為3S技術，是我國測繪領域最前沿、最尖端、最實用的技術，是綜合繪圖、編輯、圖形及文件輸出為一體的數(shù)字化測圖系統(tǒng)。

1 GIS在林業(yè)中的應用

GIS的應用從根本上改變了傳統(tǒng)的森林資源信息管理方式，成為現(xiàn)代林業(yè)經(jīng)營管理的嶄新工具。近年來，GIS技術在林業(yè)領域中應用廣泛，國內(nèi)外林業(yè)工作者應用GIS進行資源與環(huán)境變化的監(jiān)測、森林資源管理、綜合評價、規(guī)劃決策服務。GIS在林業(yè)領域的應用研究主要有:森林資源信息管理、森林經(jīng)營優(yōu)化決策、森林分類經(jīng)營區(qū)劃、森林抽樣設計、林業(yè)專題制圖、森林采伐設計、營造林規(guī)劃設計、森林保護、森林資源管理網(wǎng)絡、精準林業(yè)等諸多方面。

1.1 森林資源信息管理

國外GIS在森林資源信息管理領域的應用起步較早。我國森林資源信息管理地理信息系統(tǒng)的建設工作目前正在開展。GIS技術與森林資源管理有機結(jié)合，主要應用于森林資源檔案管理、林業(yè)土地利用變化監(jiān)測、森林資源動態(tài)監(jiān)測與管理、林權(quán)管理等方面。森林資源地理信息管理將空間數(shù)據(jù)作為一項不可缺少的信息與屬性數(shù)據(jù)進行綜合分析處理，克服了單一屬性數(shù)據(jù)分析的缺陷。近年來，我國基于GIS技術開發(fā)研制了不同類型、尺度的森林資源地理信息系統(tǒng)，省、縣、林場、鄉(xiāng)村各級森林資源地理信息系統(tǒng)在森林資源管理中起到了重要作用。

1.2 森林經(jīng)營優(yōu)化決策

GIS技術與森林經(jīng)營優(yōu)化決策模型進行有機結(jié)合，形成輔助決策的模型定量分析為森林經(jīng)營方案的編制提供了更為準確的信息，使森林經(jīng)營方案更科學、實用，滿足了林業(yè)經(jīng)營管理的需求。在林業(yè)生產(chǎn)建設中將兩者進行有機結(jié)合，對空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進行綜合分析，可將優(yōu)化決策的成果以可視化的方式表現(xiàn)出來，也可為森林經(jīng)營由過去的粗放經(jīng)營向高度集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變提供可視化技術支持，為森林經(jīng)營優(yōu)化決策提供定時、定位、定量的準確信息。

1.3 森林分類經(jīng)營區(qū)劃

森林分類經(jīng)營區(qū)劃中應用GIS技術將研究區(qū)域的森林進行功能區(qū)分，可將森林區(qū)劃分類經(jīng)營的成果以可視化的方式展現(xiàn)，區(qū)劃的成果可以保存，能夠一次輸入，多次調(diào)用。改變了以往的林業(yè)區(qū)域布局帶有較強主觀傾向性的弱點，依賴GIS空間分析功能更加有效地發(fā)揮森林的主導功能，實現(xiàn)森林分類經(jīng)營區(qū)劃的自動化、可視化及圖形化。

1.4 森林抽樣設計

森林資源調(diào)查中樣點的布設是森林抽樣調(diào)查中的基本工作，在森林資源調(diào)查中得到廣泛應用。傳統(tǒng)的樣點布設方法是借助隨機數(shù)表在地形圖、航片(影像)、林業(yè)專題圖上標出，然后用測量的方法根據(jù)樣點的圖上坐標放樣到實地相應位置。目前，使用GIS系統(tǒng)中林業(yè)專業(yè)抽樣設計功能實現(xiàn)了多種樣點布設，從而使森林抽樣樣點可視化，并能任意查詢和打印樣點分布圖及詳細位置圖。

1.5 林業(yè)專題制圖

林相圖是表示森林相貌的專題圖，是指導森林經(jīng)營措施落實的專業(yè)用圖，是編制森林經(jīng)營方案、總體設計的重要依據(jù)。它廣泛應用于分析、評價、預測、規(guī)劃設計和管理等各個方面。目前，采用通用GIS軟件建立相應數(shù)字化林相專題圖，借助GIS技術形成動態(tài)的資源專題圖，把森林資源的動態(tài)監(jiān)測與高產(chǎn)栽培措施相結(jié)合，形成科學的經(jīng)營決策方案。

1.6 森林采伐設計

森林采伐設計管理應用GIS技術可將下達采伐限額指標與其數(shù)字化圖面材料結(jié)合起來。對于森林采伐量的空間直觀分析就是將采伐預定量落實到小班，應用GIS技術直觀地反映到具體地域空間，反映出各種不同的采伐方式和采伐量的地理空間分布。借助GIS分析其相關地理屬性之間的相互關系，從而分析采伐量決策在空間上的合理性，分析采伐進程和空間配置方案與保護生物多樣性的影響。

1.7 營造林規(guī)劃設計

GIS應用于營造林規(guī)劃設計，能更準確地了解林業(yè)資源及生物多樣性，更有效地進行生產(chǎn)經(jīng)營方案的決策。應用GIS管理營造林規(guī)劃檔案，動態(tài)生成本地區(qū)的可造林地情況分布圖，可以更好地實現(xiàn)適地適樹。此外，可以利用GIS的空間分析功能把坡度、坡向、土壤類型、海拔等因子，作為適地適樹分析的主要立地因子進行立地分析和造林樹種的選擇，提高適地適樹分析的可視化程度。

2 GPS在林業(yè)中的應用

GPS技術在國民經(jīng)濟的許多領域已開展使用，在林業(yè)方面也不例外。凡是涉及到點、線、面、立體空間的點位確定和點間位置關系的確定都可以通過GPS技術迅速、準確的解決。GPS的重要功能是定位和導航，但GPS接收機上的菜單功能較多，如生成航點、保存航點、編輯航線等，把這些功能有效地結(jié)合起來，就可以解決許多如點位、邊界、地塊、形狀、海拔確定等問題。這為實現(xiàn)林業(yè)現(xiàn)代化管理帶來新的手段。在森林抽樣調(diào)查中，采用GPS接收機進行定位，可以節(jié)省找點時間。當GPS接收機上顯示坐標與抽樣點的坐標相同或相近時，GPS接收機所在地即為抽樣點。利用單點導航，可有目的地找抽樣點。還可以應用接收機的航點生成和編輯功能，將抽樣點編輯為航線，沿航線找點，提高找點工效。

在飛播造林和飛機噴灑藥物進行大面積殺蟲時，先設計好飛行航線，利用GPS導航可將種子和藥品準確地飛灑在目的地，避免重灑和漏灑，極大地提高了飛播和防治工效。此外，利用GPS定位技術，可很快判斷出失火的地理位置和高度，報告防火指揮中心，有效地組織撲火、滅火;也可以測定失火面積、火勢方向、火帶寬度等。

3 RS在林業(yè)中的應用

遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的一門對地觀測綜合性技術。自20世紀80年代以來，遙感技術得到了長足的發(fā)展，應用也日趨廣泛。隨著遙感技術的不斷進步和遙感技術應用的深入，未來的遙感技術將在我國國民經(jīng)濟和林業(yè)生產(chǎn)建設中發(fā)揮越來越重要的作用。對人跡稀少，常規(guī)方法難以調(diào)查的地區(qū)RS更顯其威力，西藏自治區(qū)森林資源調(diào)查就是用遙感技術完成的。關于遙感的科學含義通常有廣義和狹義兩種解釋:廣義的解釋為一切與目標物不直接接觸的遠距離探測;狹義的解釋為運用現(xiàn)代光學、電子學探測儀器，不與目標物相接觸，在高空或者外層空間的各種平臺上把目標物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解譯揭示出目標物本身的特征、性質(zhì)及其變化規(guī)律。遙感是一門對地觀測綜合性技術，它的實現(xiàn)既需要一整套的技術裝備，又需要多種學科的參與配合。因此，實施遙感是一項復雜的系統(tǒng)工程。

RS技術應用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。調(diào)查內(nèi)容主要包括農(nóng)業(yè)資源、林業(yè)資源、蘆葦資源、水資源等;生態(tài)環(huán)境變化的監(jiān)測主要是指對草原退化、土地沙漠化和水土流失的監(jiān)測。RS技術在林業(yè)森林病蟲害監(jiān)測中也有應用。病蟲害的發(fā)生、發(fā)展是有規(guī)律的，它所出現(xiàn)的特征可以直接或間接在遙感圖像上判讀。通過遙感監(jiān)測可以預報其發(fā)生，報告其危害程度、危害面積及發(fā)展趨勢等。

[1]劉 捷.3S技術在林業(yè)中的應用[J］.天津農(nóng)業(yè)科學，2007(1):62-64.

[2]常建國.3S技術在林業(yè)中的應用及發(fā)展趨勢[J］.山西林業(yè)科技，2005(2):23-25.

[3]王 雪，衛(wèi)發(fā)興，崔志新.3S技術在林業(yè)中的應用[J］.世界林業(yè)研究，2005(2):44-47.