3S技术在林业上的应用

3S技术在林业上的应用

一．"3S"技术与林业科技革命

林业新科技革命的突破口可归为三个方面：①在常规育种技术和生物技术相结合方面有所突破，以解决林木生长率较低、森林质量较差和人工林病虫害较严重等问题，达到"高产、优质、高效和稳定"。②在森林资源管理与信息技术相结合方面有所突破，通过发展"3S"技术，在森林资源调查、监测和图像处理方面有较大的进步，不仅在全国森林资源管理上得到推广应用，同时逐步普及到县(市)林业局和林场生产管理上；③在多目标的森林资源培育技术方面有所突破，形成森林资源培育、农林复合经营、防护林建设等森林资源环境综合配套技术体系。随着高新技术的发展，我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃，加速了我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转移，使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。

计算机技术是当代三大高新技术之一，随着以电子计算机为中心的"3S一体化"技术及网络技术的迅速发展，以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显，展示了广阔的发展前景。建立区域性森林资源地理信息系统(GIS)，以高时空分辨率，多层次、动态描述森林资源的时空分布特征，描绘森林资源的动态变化规律，研究和探索森林资源在区域内的空间分布状况以及相应的时空演替规律，为科学合理地经营管理，实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。运用GIS技术，将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、专业调查数据等有机地结合起来，应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中，将会产生巨大的效益。

3S一体化"技术在多资源综合调查及动态监测中的应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展从各自相对独立发展阶段进入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。"3S一体化"技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经济属性转述为数字形式，从而为森林资源全方位多层次的综合管理提供有力的技术支持在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上，进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的"3S"一体化技术与分析处理系统；开发网络GIS与微型GIS系统，逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业，为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务，提高林业生产整体水平。

二、"3S"技术在林业生产管理领域的现实意义

林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据，如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据，这些数据既有空间数据又有属性数据，对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案，借用传统方法不是一件容易的事，而利用GIS方法却轻松自如。社会经济在迅速发展，森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐，掌握资源动态变化，及时做出决策就显得异常的重要。常规的森林资源监测，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理，甚至无法接受。利用GIS就可以完全解决这一问题，及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征，从而对症下药。在我国上万个基层林业生产单位中，森林资源清查、各种经营方案的设计（如造林规划、抚育间伐、伐区设计等）常常需要大量的人力、物力、财力。利用"3S"技术的优势可表现在：

一、节省经费

1、节省二类调查经费：制作一张林相图，过去利用人工制作，大约要7天，而利用GIS，不到1小时。整理内业工作，从勾绘草图、小班求积、清样、标注、描色、数据分析、统计等都可以实现计算机化，与人力相比GIS在总体上可节省5倍的经费。

2、利用已有的林相基本图和数据，GIS可以随时制作任何林业专题图，如造林规划图、土地分布图、经营抚育实施图、成熟林分布图等，节省专题图制作费。

3、节省伐区设计的内业经费。

4、节省外业调查经费，利用GIS更新后的林相图、制作立体林相图，更有利于外业调查。

二、提高工作效率

（1）提高制图速度、缩短内业时间。

（2）提高二类、伐区和其他专题调查的效率。

（3）提高制作经营决策方案的效率。

3、使林业经营管理更趋科学化

（1）将空间数据作为不可缺少的因素与属性数据进行综合分析，改变单一属性数据分析的缺陷。使制作的决策方案更加合理。

（2）对林业森林资源的空间属性数据进行动态管理，一旦资源发生变更，即刻对资源数据进行更新，从而准确掌握资源的状况，做出有效的决策。

（3）制作与生长模型，决策模型等有关的专题地图提供形象化的决策分析方案，为经营方案准确有效的实施奠定基础。

三．"3S"技术国内外发展状况

GIS在林业生产领域的应用国外起步较早，GIS开始走向实用前，就进行了这方面的探索，目前在国际上已有许多成功的例子，80年代中加拿大在林业部门开始进行大范围的应用。目前在许多州及林业生产管理部门中，GIS发挥了巨大作用。由于我国政府部门的重视和国际组织的援助，我国国家森林资源监测地理信息系统的建设工作作目前正在开展。这标志着林业资源管理将开始迈向一个新的里程，基层林业GIS的建设在我国是势在必行。

目前，美国已开发成功应用于森林资源调查的"3S"技术，加拿大、日本、印度等国，在大约25分钟内可以利用前一天接收的MSS和TM卫星遥感数据，按统一的指标体系和图例，输出整幅的1：20万或1：50万土地利用/土地覆盖图。

在森林资源的调查和监测方面，目前美国已突破了传统的范围，渗透到全球环境变化监测和森林保健（FHM）监测研究。利用航天、遥感技术建立大范围的森林生态图（ECOMAP）和森林健康指数图，对森林的生物和环境因子，森林的健康状况进行连续和动态的研究和监测。自80年代中期以来，美国林务局在资源、流域、森林多样性保护等方面的管理监测中广泛推广应用地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机等先进技术手段，并对有关数据信息的收集、补充、贮存和完善制定了统一的标准。近年来联邦林务局正在组织一项综合遥感信息处理集成资源数据库的项目研究，目的是将遥感及其相关技术用于GIS数据库的建立。在美国，不论是科研、教学部门，还是行政管理部门，从宏观决策、资源数据存贮和统计分析到日常工作，计算机应用非常普遍，各项工作的进行都十分规范。

林业遥感和信息管理领域美国林业政策制定和科研立项的正确性和科学性来源于各基础数据的真实性、正确性和可靠性。注重学习和研究美国数据库的长期维护、保存策略和政策；数据库开发及其质量控制保证系统，数据库的实用性开发，尤其是资源数据库为全球环境变化研究服务的途径和方法；大型数据库的建立和数字化储存技术（如用光盘作为储存介质）等。"3S"技术在林业应用，其中应用最多的单位是林业基层单位，GIS应用最为广泛。制定森林经营决策方案方面，GIS借助其拥有的数据库和数据管理功能等，可以很方便地在空间、属性数据的基础上建立生长，预测、经营、决策模型。通过对各种经营过程进行模拟、