淺談3s技術(shù)及其在林業(yè)管理中的應(yīng)用

楊波

摘 要：本文簡(jiǎn)要闡述了3S技術(shù)即全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感技術(shù)（RS）及地理信息系統(tǒng)（GIS）的基本概念，并從森林資源調(diào)查、森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)防與監(jiān)測(cè)、林業(yè)專(zhuān)題圖制作等方面介紹了3S技術(shù)在林業(yè)管理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；林業(yè)；管理；應(yīng)用

1、3s技術(shù)概述

3s技術(shù)是全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS）、遙感技術(shù)（RemoteSensing，簡(jiǎn)稱(chēng)RS）、地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）三種技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)，是將空間技術(shù)、傳感技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、航空航天技術(shù)、衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)有機(jī)集成，對(duì)采集的信息進(jìn)行數(shù)字化處理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其有效管理與應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。目前，3s技術(shù)通常是指GPS、RS和GIS三種技術(shù)的集成服務(wù)，即利用GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確定位的能力，利用RS獲取大面積地理空間信息的能力，利用GIS進(jìn)行地理空間信息分析和綜合處理的能力，將三者有機(jī)結(jié)合集成為一個(gè)綜合的應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)相關(guān)功能的集合。

1.1全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國(guó)從1973年開(kāi)始研制，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，主要由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶(hù)設(shè)備三部分構(gòu)成。GPS通過(guò)分布于地球上空2萬(wàn)公里高度的24顆衛(wèi)星為地球上任何地方的用戶(hù)提供定位、導(dǎo)航和測(cè)繪服務(wù)，具有定位精度高、全天候、全球性、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)變革。隨著系統(tǒng)軟硬件設(shè)施不斷完善，在各領(lǐng)域應(yīng)用性不斷深入。在林業(yè)工作中使用GPS這一先進(jìn)定位及測(cè)量技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)確、高效的測(cè)定點(diǎn)、線(xiàn)、面要素的精密坐標(biāo)，完成森林資源調(diào)查、森林災(zāi)害監(jiān)測(cè)、造林規(guī)劃設(shè)計(jì)與檢查、林業(yè)科研等多方面的管理及各種界限的勘測(cè)與放樣落界，成為森林資源調(diào)查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的有力工具。

1.2遙感技術(shù)（RS）

遙感技術(shù)（RS）是20世紀(jì)60年代蓬勃發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性探測(cè)技術(shù)，是指從無(wú)距離、高空或外層空間的平臺(tái)上（如飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等飛行器上），根據(jù)不同物體對(duì)波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，利用各種波段的遙感器，通過(guò)掃描、攝影及信息感應(yīng)等，獲取地球表層自然界目標(biāo)的波普特征信息及對(duì)這些信息進(jìn)行加工、分析、處理，從而對(duì)地表各類(lèi)地物和現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。遙感技術(shù)具有信息量大、精度高、獲取數(shù)據(jù)范圍大、周期短和受限制少等特點(diǎn)，在林業(yè)工作中主要應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、資源清查與監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、火災(zāi)評(píng)估等方面。

1.3地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一門(mén)融合了地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、信息論、管理科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科及各種應(yīng)用對(duì)象、CAD技術(shù)、RS、GPS技術(shù)、多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的支持下，采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶(hù)不同需要將空間信息及屬性信息以表格或圖形等多種形式輸出。GIS具有數(shù)據(jù)采集與輸入、預(yù)處理、編輯與更新、存儲(chǔ)與管理、空間查詢(xún)與檢索、分析、顯示及結(jié)果輸出等功能，是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的理想平臺(tái)，是信息的“大管家”。GIS具有形象直觀(guān)、通俗易懂、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在林業(yè)工作中廣泛應(yīng)用于森林資源管理、林業(yè)作業(yè)設(shè)計(jì)、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、森林防火監(jiān)控等方面。

2、3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

2.1森林資源的調(diào)查

森林資源調(diào)查一直以來(lái)都是林業(yè)管理中最重要的組成部分，在林業(yè)管理中發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)森林資源調(diào)查一般是以抽樣調(diào)查和固定樣地定期觀(guān)測(cè)為主要方法和手段，不僅耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，而且調(diào)查周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、實(shí)時(shí)性差、工作效率低，越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的需要。而利用3S技術(shù)則可以大大減少內(nèi)外業(yè)的工作量，提高調(diào)查的工作效率。例如將RS技術(shù)生成的航片資料及采集的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、林業(yè)專(zhuān)題數(shù)據(jù)等信息導(dǎo)人GIS，調(diào)查者即可在室內(nèi)根據(jù)遙感影像直接目視判讀并勾畫(huà)小班。外業(yè)調(diào)查時(shí)，利用GPS可以進(jìn)行精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的定位，快速、高效地把調(diào)查的樣本單元落實(shí)到地面上進(jìn)行測(cè)量和調(diào)查，并可以與GIS連用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形一體化。

2.2森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

森林資源的各個(gè)方面如地類(lèi)、林地面積、蓄積等都在不斷的動(dòng)態(tài)變化中，進(jìn)行森林資源監(jiān)測(cè)，可以詳細(xì)掌握森林資源現(xiàn)狀及其消長(zhǎng)變化規(guī)律，為林業(yè)主管部門(mén)提供詳實(shí)的森林資源信息，提高森林資源管理水平。與以往的森林資源監(jiān)測(cè)體系無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)相比，利用3s技術(shù)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)森林資源信息進(jìn)行更新，完成對(duì)森林資源的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)目的和范圍，利用RS技術(shù)提供合適的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源，運(yùn)用GPS從空間獲取地面調(diào)查樣地的位置信息，最后用GIS將采集的各種調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，從而建立起完整的森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系。

2.3災(zāi)害的預(yù)防、監(jiān)測(cè)

各種災(zāi)害包括自然災(zāi)害和人為災(zāi)害給林業(yè)資源帶來(lái)巨大的危害，制約著林業(yè)的生存與發(fā)展。3S技術(shù)依靠其高效的對(duì)地觀(guān)測(cè)、定位能力及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、處理、分析及建模能力，為災(zāi)害的預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、分析、管理、決策等提供了行之有效的方法和手段。例如：利用GIS對(duì)森林可燃物進(jìn)行分類(lèi)，利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)林區(qū)熱量和溫度進(jìn)行分析，并結(jié)合氣象因素和天氣預(yù)報(bào)等資料對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行預(yù)報(bào)。而一旦發(fā)生火災(zāi)，可通過(guò)GPS實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)定火點(diǎn)位置和范圍，測(cè)量受災(zāi)面積，通過(guò)GIS提供火點(diǎn)火線(xiàn)、水文、可調(diào)配勞力、地形地貌、通信保障等情況的現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖，為防火指揮部門(mén)提供決策依據(jù)。在森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)方面，根據(jù)正常生長(zhǎng)的植物與遭受病蟲(chóng)害后的植物的光譜反射曲線(xiàn)不同的原理，利用RS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物的光譜曲線(xiàn)，通過(guò)不同時(shí)相的遙感圖像對(duì)比，結(jié)合GPS和GIS技術(shù)，可對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行預(yù)測(cè)、分析及評(píng)估。

2.4各種林業(yè)專(zhuān)題圖制作

傳統(tǒng)的林業(yè)制圖一般都以紙質(zhì)版的地形圖作為制作各種林業(yè)專(zhuān)題圖的基本圖，且多使用手工繪制的方法，成圖時(shí)間長(zhǎng)、精度低。以3S技術(shù)為基礎(chǔ)的林業(yè)專(zhuān)題圖制作方法，發(fā)展了傳統(tǒng)專(zhuān)題圖制作的理論和方法，開(kāi)拓了制圖的新領(lǐng)域。3S技術(shù)中RS技術(shù)具有強(qiáng)大的圖像信息量，GPS技術(shù)具有精準(zhǔn)的定位功能，結(jié)合GIS強(qiáng)大的制圖功能，可迅速、精確地制作各種林業(yè)專(zhuān)題圖如森林資源分布圖、林相圖、森林經(jīng)營(yíng)地圖、造林規(guī)劃圖、林種分布圖、經(jīng)營(yíng)撫育實(shí)施圖等。利用3S技術(shù)制作林業(yè)專(zhuān)題圖不僅快速、簡(jiǎn)便、精度高、成圖美觀(guān)，還可以根據(jù)林業(yè)資源的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，是一種動(dòng)態(tài)的資源管理方式。

3結(jié)語(yǔ)

隨著3S技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，3S一體化、智能化進(jìn)程不斷加快，3S技術(shù)在林業(yè)管理中的應(yīng)用也越來(lái)越深入和廣泛。但由于種種原因，3S技術(shù)在基層林業(yè)管理中的應(yīng)用較低，制約了基層林業(yè)管理的進(jìn)步與提高。因此，必須加快3S技術(shù)向基層林業(yè)推廣進(jìn)程，加大基層林業(yè)管理部門(mén)3S專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)力度，使3S技術(shù)在基層林業(yè)管理中發(fā)揮更重要的作用，為實(shí)現(xiàn)科技化、智能化、現(xiàn)代化的林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理體系打好基層。

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