数字林业中“3S”技术的应用

　　摘要：数字林业是我国林业发展的方向，“3S”技术是实现数字林业的基础技术。“3S”技术是现代科学技术提高林业经营集约度，实现林业信息化的重要前提，是加速林业建设的重要手段。通过对“3S”技术的基本概述和在林业中的应用，展示了其在林业建设中的前景。
关键词：林业；数字林业；3S技术
环境与发展是当今国际社会普遍关注的重大问题，保护生态环境，实现可持续发展，直接关系着人类的前途和命运。林业的可持续发展需要技术创新，充分发挥科技对林业可持续发展的支撑作用。因此，发展“数字林业”迫在眉睫。
一、数字林业的定义
“数字林业”是未来信息林业资源的主体和核心，它是指对林业静态、动态和分析决策等各种特征的统一的数字化表达与认识，它以林业数字化数据为依托，采用网络连接各分布式数据库，以虚拟现实技术手段为特征，具有三维显示和无边无缝多级分辨率浏览的开放系统。静态特征包括基础数据、林业专业知识、科研成果、人才等；动态特征包括林地、森林、林木、湿地、荒漠等资源及相关环境和人为经营活动信息；分析决策特征包括林业各种信息的自动提取、统计分析、辅助决策等信息。数字林业将林业系统各部门、各行业、各领域的信息，通过数字化、计算机处理和网络传输，最大限度地集成和利用各类信息源，快速、完整、便捷地提供各类信息服务，实现林业系统内部和各部门之间及与其它行业之间经营管理和社会信息的互通与共享，为林业及整个社会的发展建设提供理论依据和决策基础。“数字林业”实施的主要技术支撑有“3S”技术、计算机网络技术和现代通讯技术，其中“3S”技术的综合集成是数字林业的核心技术。
二、“3S”技术的概念和特点
“3S”技术是在计算机硬件和软件的支持下，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，为规划、管理、决策和研究提供信息的空间信息系统，由地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）组成。GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。近年来得到了广泛关注和迅猛发展。随着信息技术的发展，数字时代的来临，GIS在林业中的应用也日益广泛。其特点是能够分析空间海量数据，并提供专家决策系统等技术支持；RS是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物；GPS是通过同时对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置，实现全球、全天候、高清晰度的定位。“3S”技术作为一种现代化的高新技术重要手段，使林业信息资源得到广泛研究和应用。作为一种崭新的现代技术管理手段，给森林资源监测、林业调查规划设计、森林灾害预警、科学宏观决策等方面带来巨大的变革和深远的影响。
三、“3S”技术在林业中的应用
从“3S”技术的特点和林业生产的内容分析，“3S”技术将会充分地应用在林业生产中。
在数字林业体系中，GIS既可为森林调查监测提供丰富的数据源，同时也是对森林资源进行统计分析、规划设计和经营管理的工具。应用GIS技术改进了现行的森林资源管理办法，将森林资源管理由静态管理转为动态管理，可实现森林资源数据与图像一体化的管理。
RS技术广泛地应用与森林成图、资源调查及森林经营管理等方面。从20世纪70年代就开始利用航天遥感图像编辑森林图，其特点是成图迅速，可以大量节约人力和物力。利用RS进行森林调查主要采用森林分层、双重、不等概和多阶抽样调查法，回归估测调查法和航空相片数量化蓄积量表法。利用RS进行森林经营管理主要包括森林资源监测、土地利用和植被分类监测、土地沙化和侵蚀监测、森林火灾和病虫害的监测、进行森林生态的研究，进行木材生产管理及森林土地利用图、森林火险等级图和立地类型的编制。
GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算采伐林木面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区界限等方面，都发挥其独特的重要作用。在森林中常规测量相对困难，而GPS定位技术能够发挥其精确测定森林位置和面积的优势，绘制出精确的森林分布图，是今后林业工作中必不可少的工具，如广泛应用将取得巨大的经济效益和社会效益。
四、利用“3S”技术的优势
4.1节省经费
（1）节省二类调查经费。过去制作一张林相图，单外业数据采集就要使用很大的人力、物力，耗时、耗财，而现在利用GIS，单人操作不到1小时就可以完成。内业数据处理工作，从勾绘草图、小班求积、清样、标注、描色、数据分析、统计等均可在计算机上快速、准确地实现，与传统方法相比，大大节约了经费开支。
（2）利用现有的林相图和数据，在GIS中可快速地制作出各类林业专题图，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，大大缩短了编制时间，精度也有了较高的保证，更节省了专题图制作费用。
（3）节省了林业区各类规划设计经费。在GIS中对基本林相图各小班属性按要求进行筛选，再对筛选结果进行编辑，即可得到最终的规划设计方案。
4.2提高工作效率
（1）提高制图速度，缩短内业时间。
（2）提高二类、伐区和其它专题调查的效率。
（3）提高制作经营决策方案的效率。
4.3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。
五、“3S”技术应用前景展望
“3S”技术的发展，为林业现代化和科技化描绘出一副宏伟的蓝图，采用当今最先进的技术手段，进行全新概念的数据采集和数据更新方法，从RS技术中获取多时相的遥感信息，由GPS定位和导航，进入GIS进行数据综合分析处理，提供动态的资源数据和丰富的图文数据表，最终提供决策实施方案。在技术上从天空到地表、跨时段的多维“立体”林业逐步替代传统的调查、规划、监测和管理手段，使林业由结构不合理、产业素质低下、科技进步水平低、单一粗放的经营管理模式迈上多元化、现代化、国际化的建设发展道路。在未来“3S”技术将在林业领域得到更深层次的发展。
参考文献：
[1]赵宪文．面向21世纪的林业遥感[J]．中国工程科学，1999，1(3)：16—21．
[2]宋效严，刘广阔．“3s”技术在森林调查中的应用[J]．安徽林业，2001，(6)：17．

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