林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的新技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

陳艷麗

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的新技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

陳艷麗

（甘肅省小隴山林業(yè)保護(hù)中心山門林場(chǎng)甘肅天水741020）

保護(hù)森林資源是維護(hù)生態(tài)平衡的重要工作?！?S”技術(shù)能夠輔助林業(yè)調(diào)查工作更準(zhǔn)確地掌握森林資源狀況，使林業(yè)工作者掌握的信息更加完整、全面。文章闡述了“3S”技術(shù)的內(nèi)涵，分析了3S”技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用策略，以期為相關(guān)人士提供參考。

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃；“3S”技術(shù)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用實(shí)踐

林業(yè)資源的保護(hù)離不開對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行詳盡的調(diào)查、規(guī)劃和設(shè)計(jì)，而要做好相應(yīng)的工作，傳統(tǒng)的人力方式便顯得較為落后。因此，在林業(yè)調(diào)查、規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作開展過程中新技術(shù)得到廣泛推廣?！?S”技術(shù)是其中的代表性技術(shù)，主要包括GPS（全球定位技術(shù)）、GIS（地理信息技術(shù)）和RS（遙感技術(shù)）。這3項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)和服務(wù)模式，給人們的工作和生活帶來了較大的便利[1]。

1 “3S”技術(shù)概述

“3S”技術(shù)是指GPS（全球定位技術(shù)）、GIS（地理信息技術(shù)）和RS（遙感技術(shù)）3項(xiàng)新技術(shù)[2]?！癎PS”是全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)基本原理是通過三角測(cè)量和衛(wèi)星定位，獲得指定區(qū)域內(nèi)的精確位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間信息的準(zhǔn)確獲取，具有定位準(zhǔn)確、操作方便的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其民用核心功能是定位、導(dǎo)航及距離和面積的計(jì)算?！癎IS”是地理信息系統(tǒng)，其在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，可將描述客觀世界的各種數(shù)據(jù)按其地理坐標(biāo)或空間輸入計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索查詢、分析處理、測(cè)量操作等綜合應(yīng)用。它可以為相關(guān)地理信息提供更準(zhǔn)確、快速的調(diào)查和操作，主要適用于林業(yè)和農(nóng)業(yè)的調(diào)查。RS（RemoteSensing）是遙感技術(shù)，是基于物理手段（傳感器、平臺(tái)和信息采集與傳輸）、數(shù)學(xué)方法（包括計(jì)算機(jī)圖像處理、地球科學(xué)計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)），地球科學(xué)分析（指基于地球科學(xué)規(guī)律的地球科學(xué)處理過程）為基礎(chǔ)的綜合探測(cè)技術(shù)，通過各類設(shè)備檢測(cè)目標(biāo)獲取目標(biāo)信息，然后通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)獲取的信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位、定性和定量描述。這3項(xiàng)技術(shù)在林業(yè)調(diào)查、規(guī)劃和設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，將有助于提高我國林業(yè)工作的技術(shù)水平，促進(jìn)我國林業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 “3S”技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用策略

2.1 精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)

目前，我國林業(yè)調(diào)查、規(guī)劃、設(shè)計(jì)中已投入使用的“3S”技術(shù)軟件較多，其中較為常見的是基于“3S”技術(shù)的SuperMap、Arccis和MAPGIS軟件[3]。這些軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不同，因此對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有較高的要求，要想應(yīng)用好這些軟件，則需保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的效率和準(zhǔn)確性。通過應(yīng)用GPS技術(shù)和GIS技術(shù)，林業(yè)規(guī)劃部門可以更好地完成相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和森林信息的調(diào)查。同時(shí)，這些重要的林業(yè)信息可以實(shí)時(shí)傳送給林業(yè)管理部門，使林業(yè)管理部門能夠在此基礎(chǔ)上更好地掌握林業(yè)資源的生長(zhǎng)、自然災(zāi)害、病蟲害的發(fā)生規(guī)律等信息，制定的預(yù)防措施也將更加合理，能夠大幅提高我國林業(yè)管理能力。

2.2 準(zhǔn)確定位地理位置

在林業(yè)調(diào)查、規(guī)劃、設(shè)計(jì)過程中，首先要對(duì)樣本運(yùn)行的位置進(jìn)行明確編碼，具體可分為隨機(jī)樣地和固定樣地兩種類型[4]。在初始樣本定位工作中，羅盤儀主要用于將顯示的特征作為參考對(duì)象進(jìn)行處理，從而分散特定的定位點(diǎn)，然而，以這種方式比較地形圖將耗費(fèi)大量的時(shí)間。同時(shí)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需要通過羅盤儀清楚地計(jì)數(shù)，以獲取最終定位點(diǎn)，過程較為復(fù)雜，且可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信息發(fā)生偏差。在實(shí)際工作中，很有可能受到外部因素、植被和地形的影響，導(dǎo)致測(cè)點(diǎn)移動(dòng)。但是，如果利用“3S”技術(shù)中的GPS定位技術(shù)，其準(zhǔn)確的定位功能可以根據(jù)坐標(biāo)值分析空間位置，大大提高樣本定位精度，避免各種外部因素的干擾。首先，將采樣點(diǎn)的焦點(diǎn)、中心點(diǎn)和識(shí)別點(diǎn)作為坐標(biāo)輸入GPS定位技術(shù)中，使該點(diǎn)成為導(dǎo)航目標(biāo)。使用GPS導(dǎo)航功能進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)，通過GPS顯示點(diǎn)的高度和方向，勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員就可以很容易地找到目標(biāo)點(diǎn)。其次，在理論層面上，如果GPS中顯示的距離為“d”，則表示已達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)[5]。實(shí)際上，如果距離小于100 m，GPS便會(huì)發(fā)出警告，此時(shí)，同樣可以確認(rèn)已達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。該方法的應(yīng)用可以大幅降低工作人員的勘測(cè)強(qiáng)度，提高工作質(zhì)量和效率，保證定位精度。

2.3 應(yīng)用便攜式“GPS”進(jìn)行林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提高林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的信息采集效率，應(yīng)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)一步擴(kuò)大便攜式GPS設(shè)備的應(yīng)用范圍。通過便攜式GPS設(shè)備的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確定位外部地理位置，獲取相應(yīng)的重要信息，如水資源、地質(zhì)條件、地理環(huán)境等，并根據(jù)這些信息建立相應(yīng)的圖形。由于GPS設(shè)備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，不但可以在平面地理環(huán)境進(jìn)行定位，還可以計(jì)算出相應(yīng)位置的海拔高度，可應(yīng)用于山區(qū)林業(yè)資源調(diào)查。在實(shí)際工作中，GPS設(shè)備可以在人員進(jìn)行地理區(qū)域的計(jì)算和地理位置經(jīng)緯度的計(jì)算時(shí)起到較好的輔助效果，從而保證調(diào)查工作的質(zhì)量。同時(shí)，便攜式GPS設(shè)備的攜帶負(fù)擔(dān)小，獲取的林業(yè)資源信息儲(chǔ)存方便，也更適用于在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中使用[6]。

3 應(yīng)用“3S”技術(shù)構(gòu)建調(diào)查數(shù)據(jù)庫

3.1 建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)常用的模型

為了更好地掌握林業(yè)資源信息，在“3S”技術(shù)的應(yīng)用過程中，需結(jié)合“3S”技術(shù)加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的建立。建立林業(yè)資源信息系統(tǒng)，用于林業(yè)調(diào)查、規(guī)劃和設(shè)計(jì)，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括數(shù)字柵格地圖、數(shù)字正射影像等模型。

3.1.1 數(shù)字柵格地圖

數(shù)字柵格地圖是將紙質(zhì)地形圖掃描進(jìn)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)，然后通過計(jì)算機(jī)完成圖像的幾何校正，形成柵格數(shù)據(jù)文件。數(shù)字柵格地圖既包含紙質(zhì)地形圖的全部?jī)?nèi)容，又有紙質(zhì)地圖很難具有的幾何精度，繪圖成本也遠(yuǎn)低于紙質(zhì)地圖，圖像生成效率較高。目前應(yīng)用的數(shù)字柵格地圖主要比例尺為1∶50 000，新的數(shù)字柵格地圖的繪制主要通過基礎(chǔ)信息采集和衛(wèi)星遙感實(shí)現(xiàn)[7]。

3.1.2 數(shù)字正射影像

數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)具有信息更直觀、信息容量大、生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，可解釋性較高。數(shù)字正射影像所使用的是通過衛(wèi)星遙感獲得的數(shù)據(jù)，是林業(yè)資源規(guī)劃設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)土地類型分區(qū)和小班屬性因子解譯的重要信息。獲取詳細(xì)的遙感圖像是林業(yè)資源遙感調(diào)查的一項(xiàng)重要工作。在實(shí)際工作中，通過對(duì)光譜范圍、信息量和數(shù)字圖像處理能力進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，選擇分辨率為2.5 m的SPOT5衛(wèi)星遙感圖像作為主要信息源，圖像數(shù)據(jù)可以更加準(zhǔn)確，使用ETM+制圖器可以獲得更多的光譜片段。根據(jù)不同地物在相應(yīng)光譜段的反射和輻射特性，可以反映更多的地物情況。根據(jù)波段的相關(guān)特征和特征，工作人員可以完成地物的有效識(shí)別，然后完成相應(yīng)的調(diào)查。

3.2 建立屬性數(shù)據(jù)，豐富數(shù)據(jù)形式

屬性數(shù)據(jù)主要是指空間內(nèi)實(shí)體的具體描述信息，如指定范圍內(nèi)的森種、樹齡、樹種等信息[8]。它具有豐富的數(shù)據(jù)形式，可以使空間實(shí)體的描述更加具體。在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中屬性數(shù)據(jù)的建立，可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的詳細(xì)性，豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容。建立林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，利用多個(gè)領(lǐng)域劃分小類因子，包括組、村、鄉(xiāng)、縣等多個(gè)基本因子，充分記錄各小類因子的地形、坡度等信息；記錄相應(yīng)的文本數(shù)據(jù)，包括當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況、相應(yīng)的法律法規(guī)、資源調(diào)查報(bào)告等文件；注意收集圖片信息，將野外調(diào)查獲得的真實(shí)特征圖片歸檔，并在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行儲(chǔ)存。

3.3 建立數(shù)據(jù)管理機(jī)制

針對(duì)不同類型的林業(yè)資源信息建立相應(yīng)的管理機(jī)制可以提高數(shù)據(jù)的利用率，確保各類信息被有效利用。建立數(shù)據(jù)庫時(shí)，根據(jù)不同類型的信息選擇合適的軟件，建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，再通過數(shù)據(jù)庫軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。

4 我國“3S”技術(shù)應(yīng)用存在的不足

4.1 從業(yè)人員基礎(chǔ)差

“3S”技術(shù)涉及學(xué)科廣泛，技術(shù)在不斷豐富和發(fā)展的同時(shí)，在硬件和軟件方面存在一些配套問題，需要在工作中不斷完善和發(fā)展?！?S”技術(shù)學(xué)科理論深?yuàn)W而廣泛，涉及地學(xué)、林業(yè)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)等專業(yè)學(xué)科。“3S”技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)手段的創(chuàng)新。目前，林業(yè)從業(yè)人員在這方面的理論基礎(chǔ)較差，應(yīng)用操作技能不夠熟練，高校對(duì)于這方面技術(shù)的學(xué)科設(shè)置也不夠全面、不夠系統(tǒng)，導(dǎo)致專業(yè)人才匱乏，無法將技術(shù)手段的作用發(fā)揮到最大。

4.2 缺乏標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范

在“3S”技術(shù)中，由于部分特殊原因，部分核心技術(shù)，特別是GPS精度受到國外的制約。根據(jù)林業(yè)行業(yè)的應(yīng)用需求，基層勘察設(shè)計(jì)院需要保證GPS的精度，借助當(dāng)?shù)販y(cè)繪系統(tǒng)進(jìn)行GPS校正，并進(jìn)行后期差分處理。目前，我國一些地方采用“3S”技術(shù)進(jìn)行林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)，只是一種嘗試和探索。沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，使得各地使用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都不相同，即使是同一個(gè)地方使用的地圖也不是相同的制式，導(dǎo)致坐標(biāo)系統(tǒng)差異性大，地圖繪制不一致。

5 對(duì)我國“3S”技術(shù)應(yīng)用的建議

5.1 增設(shè)專業(yè)的人才培訓(xùn)渠道

為了能夠更好地應(yīng)用“3S”，需從實(shí)際出發(fā)，組織系統(tǒng)全面的人才培訓(xùn)，特別是GPS應(yīng)用和GIS操作能力的培訓(xùn)，以提高行業(yè)從業(yè)人員的技術(shù)水平。

5.2 統(tǒng)一制圖標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范

目前我國對(duì)于“3S”技術(shù)應(yīng)用參差不齊，各地沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為了能讓從業(yè)人員更好地進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用的交流，節(jié)省因?yàn)橹茍D標(biāo)準(zhǔn)不同而需要重新校對(duì)圖表的時(shí)間，因此需要一套統(tǒng)一規(guī)范的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和制圖標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)論

為了保證“3S”技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，可以利用“3S”技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，提高工作效率，提高林業(yè)信息的準(zhǔn)確性。但由于在我國林業(yè)工作中對(duì)于“3S”技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間較短，還沒有積累較多的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此有必要在今后的工作中進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)“3S”技術(shù)的應(yīng)用研究，以提高該技術(shù)的應(yīng)用水平。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2021.11.42

S757.4

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2095-1205(2021)11-89-02

陳艷麗（1987- ），女，漢族，甘肅秦安人，本科，工程師。