试论“3S”技术在森林资源调查中的应用

试论“3S”技术在森林资源调查中的应用
【摘要】森林资源规划设计调查中,利用“3S”技术结合现地调查的方法,成功地对现有森林资源进行了全面精细的调查,取得了重要成果。

本文介绍了“3S”技术在这次森林资源规划设计调查中的技术方法和流程。

【关键词】“3S”技术;森林资源;规划设计调查;应用
“3S”技术是遥感信息技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)的简称,近年来,“3S”技术发展迅速,在林业工作中应用越来越广泛,成为动态掌握森林资源状况、进行林业调查设计的重要武器。

森林资源规划设计调查(简称二类调查)是以国有林业局、总场、林场、自然保护区、森林公园等森林经营单位或县级行政区域为调查单位,为满足编制森林经营方案、总体设计、林业区划与规划设计和森林资源档案管理的需要所开展的森林资源调查。

其成果是制定区域国民经济发展规划和林业发展规划,实行森林生态效益补偿和森林资源资产化管理,落实科学发展观,指导和规范森林经营单位科学经营森林的重要依据。

森林资源规划设计调查工作覆盖面广、内容复杂、技术要求高、时间跨度长、工作难度大,利用传统调查方式,将耗费巨大的人力、物力和时间,且调查精度低、调查成果质量不高,不能准确反映森林资源现状。

“3S”技术具有效率高、质量高、精度高、成本少、时间少、人力少的特点,利用先进的“3S”技术进行二类调查是今后林业勘察设计工作向科学化、自动化、信息化发展的必然趋势。

全省范围内开展森林资源规划设计调查,旨在全面建立黑龙江省数字林业管理平台、准确掌握全省森林资源现状,及时快捷地进行森林资源信息交流、科学合理地实施林业生态工程,在对当前全省林业发展成就进行客观评价的同时,为今后制定林业发展战略和实施林业科学决策提供重要依据。

１．“3S”技术在森林资源规划设计调查工作中的应用
1.1技术路线
本次调查的总体技术路线是以“3S”技术为平台,采用掌上电脑(PDA),将传统调查方法与先进实用技术有机结合,提升森林资源规划设计调查的技术水平和科技含量,提高调查质量和成果准确性,为我省建立森林资源信息管理系统奠定基础。

小班划分室内采用卫星影像判读区划,现地采用PDA验证的方法。

有林地、疏林地小班采用实测与目测相结合的方法调查各项因子,林带及四旁树的小班采用抽样的方法进行现地调查,其余小班可利用有关资料采用实测、目测或遥感判读的方法调查各项因子。

小班蓄积量调查也可采用回归估测法进行调查。

总体蓄积量抽样控制采用系统抽样方法进行。

1.2技术准备
遥感数据准备，根据调查区域的森林分布特点和社会经济条件,采用最新时相SPOT5卫星5m分辨率全色数据和10m分辨率多光谱数据进行融合或TM卫星遥感影像作为遥感数据源。

每景影像现地选取多个分布均匀的控制点,按高斯—克吕格投影对遥感数据进行几何精校正,使遥感影像坐标与现地地物坐标相吻合。

1.3基础地理信息数据准备
包括省、市、区、：乡、村行政界限,及主要道路、河流、湖泊、山峰、等高线等。

以北京54坐标系为投影基础,采用高斯—克吕格投影坐标系,将基础地理信息数据进行矢量化,作为与遥感影像和地形图进行人机交互解译、制作基本图和
专题图的基础地理信息。

2.解译标志的建立
解译标志是遥感影像上能直接反映和判别地物信息的影像特征,包括形状、大小、阴影、色调、颜色、纹理、图案、位置和布局。

解译者利用其中部分标志能直接在影像上识别地物或对象的性质、类型和状况进行遥感影像目视解译区划图班。

根据遥感影像大小、颜色、纹理等特征不同,每景影像选择3～5条能覆盖区域内所有地类和主要树种(组)、色调齐全且有代表性的线路,以卫星遥感数据景幅为单元,参照林相图、森林分布图等资料,对不同影像特征进行现地对照判读,建立遥感影像解译标志库。

现地调查地类、林地郁闭度、林木年龄、植被状况及其他地面特征,拍摄与遥感影像坐标位置相同的现地实景照片,与相同坐标点的遥感影像对照获得相应影像特征,建立现地类型与遥感影像的对应关系,即根据不同土地类型在影像上的色调、光泽、纹理、形状、分布等特征,建立目视判读标志库。

2.1现地核实
将初步解译的矢量化小班调查数据导入PDA掌上森林资源调查仪,结合全球卫星定位系统,进行现地验证。

外业调查人员对照已区划好的矢量图,利用GPS进行定位,现地核实小班边界,并根据调查要求,调查相关因子。

现地核实后,利用掌上森林资源调查仪对小班边界进行修正并填写调查因子后,将数据再导入ARCVIEW GIS中,进行数据统计和汇总处理。

2.2面积平差与质量检查
ARCVIEW GIS和掌上森林资源调查仪采用地理坐标系统自动求算面积。

根据行政区域的实际面积和调查面积,按照“层层控制、分级量算、按比例平差”的原则,根据总体面积由计算机进行平差形成小班面积。

现地核实数据导入ARCVIEW后,对图班进行重线检查、图形拓扑检查后,对其属性数据进行重号、漏查、面积不吻合等项目进行检查,使图班与属性数据一一对应,最后形成完整的图形和属性数据库。

3.调查成果
通过外业调查与内业数据处理后,由调查属性数据库形成所需的各类统计表格,由图形数据库利用AR cmAP等GIS软件制作基本图、林相图、各级森林分布图、森林分类区划图等其他专题图。

最后形成了以图形为基础的空间数据、以调查因子为内容的属性数据和行政界线数据三类数据信息,汇总形成完备的森林资源信息系统。

Spot5影像在森林资源调查中发挥了极大作用，比起传统调查方法，工作效率、区划精度等得到明显提高。

但是受到地面天气及卫星运行周期影响，在短期内收集齐一个地区的卫星影像比较困难。

所以部分森林资源调查中就使用了TM影像作为替代。

影像配准是以地形图控制的，但地形图的成图时间比较早，许多地物已发生了变迁，增加了控制点的寻找难度。

建议使用GPS到现地采集控制点，以保证控制点的精度。

4.结论
本次调查工作技术手段属国内先进水平,在整个调查过程中,遥感技术、地理信息系统、全球卫星定位系统相互配合、有机协作,在调查工作的各个环节中都发挥了各自的作用,圆满高效地完成了调查任务。

通过对“3S”技术的灵活运用,调查工作实现了低成本、高质量、短时间、高效率的目标,为我省林业调查工作提供了新手段。

随着“3S”技术的不断成熟、发展,必将在林业建设中越来越广泛的应用,运用航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统
等技术,在森林资源调查、病虫害监测、森林防火、森林经营管理等方面的发展与应用上实现质的飞跃,加速了我省、我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转变,使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。

[科]。