GIS 技術(shù)在森林資源保護(hù)與監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用分析

劉大財(cái)

（成都香林林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 611130）

引言

森林資源涉及范圍較廣，包括林木、林地、林產(chǎn)品等實(shí)物資源和涵養(yǎng)水源、凈化環(huán)境、保持水土等森林環(huán)境資源。新時(shí)期背景下，我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷深入，森林資源保護(hù)工作也逐漸受到國家和社會(huì)群眾高度關(guān)注。在這一發(fā)展背景下，森林經(jīng)營由傳統(tǒng)單純追求經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笊鐣?huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等多重效益。森林監(jiān)測(cè)也從傳統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)利用為主，轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境保護(hù)為主，尤其在森林資源健康監(jiān)測(cè)方面的重要性日益突出。當(dāng)前，為了有效提高森林資源保護(hù)水平，我國制定了一系列林木、林分評(píng)估方法和指標(biāo)，但由于數(shù)據(jù)較多、指標(biāo)不盡相同，所以森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)工作缺乏及時(shí)性和有效性?；诖?，本文將重點(diǎn)介紹GIS 系統(tǒng)在森林資源保護(hù)工作中的具體運(yùn)用，在充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，為森林資源保護(hù)、監(jiān)測(cè)工作順利開展提供保障。

一、GIS 技術(shù)概述

（一）GIS 技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

GIS 技術(shù)又稱為地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理、顯示以及描述[1]。這些數(shù)據(jù)主要借助系統(tǒng)中的遙感或非遙感技術(shù)獲取，常見數(shù)據(jù)包括測(cè)量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等。

GIS 技術(shù)最早源于1962 年的加拿大，因其在實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著成就，所以在世界范圍內(nèi)廣為盛行，并成為各國專家和學(xué)者研究討論的重點(diǎn)內(nèi)容。20 世紀(jì)70 年代，我國也投身于GIS 技術(shù)研究中，并在計(jì)算機(jī)制圖、遙感數(shù)字影響處理基礎(chǔ)上研究出了一種新型地理信息系統(tǒng)。發(fā)展至1972年，專家和學(xué)者試圖將自動(dòng)化技術(shù)與GIS 技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)化制圖目標(biāo)。1974 年，通過引入美國地球資源衛(wèi)星圖像，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星圖像實(shí)時(shí)分析和有效處理目標(biāo)。1976 年，我國在多地開展環(huán)境遙感試驗(yàn)，并準(zhǔn)確獲取空間環(huán)境遙感數(shù)據(jù)，預(yù)示著GIS 技術(shù)研究進(jìn)入新階段[2]。進(jìn)入20 世紀(jì)80年代，我國GIS 技術(shù)已經(jīng)正式成為實(shí)體，雖然相對(duì)于發(fā)達(dá)國家而言，我國在這方面研究起步較晚，但是發(fā)展速度較快，各種應(yīng)用系統(tǒng)和專業(yè)軟件應(yīng)運(yùn)而生，在一定程度上擴(kuò)大了GIS 技術(shù)應(yīng)用范圍。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代，GIS 技術(shù)在世界范圍廣泛普及，并得到社會(huì)高度認(rèn)可，越來越多數(shù)字化產(chǎn)品涌現(xiàn)在市場(chǎng)中?，F(xiàn)如今，該技術(shù)已經(jīng)在林業(yè)、測(cè)繪等領(lǐng)域取得了顯著成就，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行分析和研究，是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要需求。

（二）GIS 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS 技術(shù)的廣泛普及，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)以地學(xué)用戶為主發(fā)展格局，其不僅能夠?yàn)榈貙W(xué)部門開展工作提供便利，還能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)、交通管理等部門獲取信息資源奠定基礎(chǔ)。尤其新時(shí)期背景下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，GIS 技術(shù)已經(jīng)融入到各行各業(yè)。在技術(shù)方面也不斷向網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)發(fā)展，初步實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一儲(chǔ)存和查詢目標(biāo)。這也意味著，在GIS 技術(shù)未來發(fā)展中，勢(shì)必會(huì)朝著步維、時(shí)序、開放趨勢(shì)發(fā)展[3]。

現(xiàn)階段，我國空間技術(shù)應(yīng)用水平不斷提升，地理設(shè)備在研發(fā)和制造方面也配備了全套傳感器，甚至一些設(shè)備已經(jīng)趨于世界領(lǐng)先水平，充分說明GIS 技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)入全新階段。在林業(yè)工程中應(yīng)用GIS 軟件，為林業(yè)發(fā)展帶來全新活力。也正因如此，現(xiàn)階段我國各級(jí)政府也積極建設(shè)地理信息系統(tǒng)，旨在為林業(yè)資源管理提供保障，由此可見，基層GIS 建設(shè)和推廣，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

二、森林資源保護(hù)與監(jiān)測(cè)前期準(zhǔn)備工作

（一）合理選擇操作平臺(tái)

在森林資源管理保護(hù)中常見的GIS 平臺(tái)有兩種：第一，桌面GIS 平臺(tái)，該平臺(tái)是一種數(shù)據(jù)庫與圖形兼?zhèn)涞能浖?，用戶可以通過桌面系統(tǒng)創(chuàng)建地理信息平臺(tái)。這種平臺(tái)操作便捷、功能豐富，能夠滿足遠(yuǎn)程訪問需求，可以處理不同格式數(shù)據(jù)信息。第二，移動(dòng)GIS 平臺(tái)。這種平臺(tái)可以在森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中離不開移動(dòng)設(shè)備支撐。通過移動(dòng)設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)完成地圖瀏覽、數(shù)據(jù)采集等工作[4]。另外，現(xiàn)場(chǎng)獲取的數(shù)據(jù)辦公室也能同步獲取，常用的移動(dòng)設(shè)備包括手機(jī)、平板等，不僅數(shù)據(jù)傳輸迅速，而且應(yīng)用便捷。

（二）調(diào)查數(shù)據(jù)信息

將GIS 技術(shù)應(yīng)用到森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)中，還要提前做好數(shù)據(jù)信息調(diào)查工作，具體可以從以下幾個(gè)方面入手：第一，調(diào)查自然地理圖。其內(nèi)容廣泛，包括地貌圖、流域分布圖、地形圖等。第二，調(diào)查自然資源圖。主要包括森林資源產(chǎn)量、土壤分布圖、質(zhì)量分布圖等。第三，調(diào)查社會(huì)經(jīng)濟(jì)圖。包括人口分布、交通分布、資源消耗圖等。第四，調(diào)查森林經(jīng)營圖。包括森林區(qū)劃圖、造林規(guī)劃圖等，結(jié)合森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)需求，全面調(diào)查屬性數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確獲取樹種、年齡等林分因子，并構(gòu)建GIS 數(shù)據(jù)庫。

三、GIS 技術(shù)在森林資源保護(hù)與監(jiān)測(cè)中的具體運(yùn)用

（一）應(yīng)用到森林資源數(shù)據(jù)中

森林資源保護(hù)、監(jiān)測(cè)工作會(huì)產(chǎn)生大量信息數(shù)據(jù)，包括圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，可以將GIS 技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析等方面。具體可以從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：第一，查詢屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)查詢過程中，既可以對(duì)林班、小班圖形查詢相關(guān)參數(shù)，從而獲取有價(jià)值數(shù)據(jù)信息；也可以利用屬性對(duì)土元進(jìn)行查詢，從而獲取小班、林班數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以圖像形式展示[5]。除此之外，將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合查詢，能夠?yàn)樯仲Y源統(tǒng)計(jì)、核算奠定良好基礎(chǔ)。第二，整合數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。GIS 本身具備數(shù)據(jù)分析功能，利用該功能能夠?qū)⑹占臄?shù)據(jù)進(jìn)行合理整合，并形成與圖形、屬性數(shù)據(jù)相符的數(shù)據(jù)圖文資料，有利于為數(shù)據(jù)分析和處理奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為森林資源保護(hù)、管理提供準(zhǔn)確依據(jù)。

（二）應(yīng)用到森林資源管理中

現(xiàn)階段，我國越來越多林業(yè)部門，均引入GIS 技術(shù)實(shí)施森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)工作。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用效果來看，該技術(shù)不僅能夠?yàn)楣ぷ魅藛T分析森林資源數(shù)據(jù)提供便利，還為林業(yè)部門工作決策奠定基礎(chǔ)。為了充分發(fā)揮GIS 技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)，林業(yè)部門可以為所有護(hù)林人員配備裝有巡查系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備，有效提高森林資源巡查效率和質(zhì)量，為后續(xù)工作順利開展奠定良好基礎(chǔ)[6]。

（三）應(yīng)用到林地變更中

當(dāng)前，我國林業(yè)技術(shù)發(fā)展日新月異，在這一背景下，林業(yè)資源數(shù)據(jù)類型也不斷豐富，包括林地保護(hù)數(shù)據(jù)、森林?jǐn)?shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)存在不穩(wěn)定因素，容易產(chǎn)生各種變化，在一定程度上提高了森林變更復(fù)雜程度。為了避免或缺的森林資源與國家國土資源產(chǎn)生差異，需要充分利用林地變更技術(shù)，該技術(shù)中涉及的3S 技術(shù)包括定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)，能夠?qū)ι仲Y源動(dòng)態(tài)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和記錄，有利于提高數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性和可靠性。

（四）應(yīng)用到森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中

為了提高森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)水平，可以采用遙感技術(shù)與GIS 技術(shù)聯(lián)合使用方式，實(shí)時(shí)了解森林生態(tài)環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r，為相關(guān)工作開展提供有用資料。如此有利于形成長期性、動(dòng)態(tài)性數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)榱謽I(yè)部門采取決策提供保障[7]?，F(xiàn)階段，我國很多林業(yè)部門構(gòu)建了森林生態(tài)紅線及生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，通過延伸模塊能夠?yàn)镚IS 平臺(tái)優(yōu)化、完善奠定基礎(chǔ)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)協(xié)同作用。

（五）應(yīng)用到森林監(jiān)督檢查中

為更加規(guī)范森林資源管理、實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)森林動(dòng)態(tài)變化，有效提高森林資源保護(hù)水平，國家進(jìn)一步提升了森林監(jiān)督檢查力度，并將其提升到常態(tài)化工作項(xiàng)目中。另外，林業(yè)部門通過每年對(duì)比相關(guān)衛(wèi)星遙感圖，對(duì)疑似圖斑進(jìn)行詳細(xì)核查。但是在核查過程中可以發(fā)現(xiàn)，受遙感圖時(shí)效性、清晰度等多種因素影響，時(shí)常出現(xiàn)核查錯(cuò)誤等問題，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)面積有誤、圖斑偏移等情況。針對(duì)這一問題，可以采用GIS 技術(shù)與無人航拍技術(shù)相融合方式解決。具體來說，利用無人航拍技術(shù)獲取森林資源圖片，利用專業(yè)軟件對(duì)其進(jìn)行處理，并導(dǎo)入GIS 技術(shù)生成的高線地形圖中，能夠有效提高森林監(jiān)督檢查水平，切實(shí)解決傳統(tǒng)監(jiān)督檢查工作中存在的不足之處。

（六）應(yīng)用到森林防火中

GIS 作為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，在森林防火管理中發(fā)揮重要作用，新時(shí)期，我國社會(huì)主義建設(shè)速度不斷加快，森林火災(zāi)發(fā)生率也隨之提高，為社會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)給群眾生命安全造成不良影響。火災(zāi)發(fā)生具有突發(fā)性特點(diǎn)，在一定程度上增加防火管理難度。尤其新時(shí)期，我國森林防火管理需求不斷提升，傳統(tǒng)管理措施中存在的問題逐漸凸顯，對(duì)此，需要積極應(yīng)用GIS技術(shù)，通過GIS技術(shù)能夠?qū)瘘c(diǎn)進(jìn)行及時(shí)定位，在森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通過GIS 技術(shù)可以計(jì)算出空間火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)、附近救援道路、防火隔離帶等要素，有利于提高火災(zāi)撲救工作效率。另外，通過GIS 技術(shù)還能夠分析林火蔓延情況。對(duì)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域風(fēng)力、地形等要素進(jìn)行收集、分析，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，并生成火勢(shì)圖，為火災(zāi)撲救工作奠定基礎(chǔ)。

結(jié)束語

綜上所述，我國雖然在GIS技術(shù)研究方面起步較晚，但是發(fā)展速度較快，當(dāng)前該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到森林資源保護(hù)和監(jiān)測(cè)中。通過該技術(shù)，能夠準(zhǔn)確采集森林資源空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林系統(tǒng)中存在的問題和隱患，為林業(yè)部門開展相關(guān)工作及作出決策提供依據(jù)，從而為我國林業(yè)工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)。