3S技术在数字林业中的应用

3S技术在数字林业中的应用（通用8篇）

3S技术在数字林业中的应用 篇1

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“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，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、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：

1、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。

（5）利用GPS+PDA+GIS外业调查更趋科学化。

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，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、比较和评价；选择出最优经营方案，井形成综合或专题报告输出供决策者参考。1990年日本的伊藤达夫利用GIS制定森林经营开发方案，应用后取得了满意效果。

林业制图方面，GIS制图是一项技艺性强且工作量极大的工作，但GIS提供的制图功能使制图工作变得轻松自如。在制作植被分布图时，GIS把地图的信息源依海拔、坡向、坡位、坡、度、土壤类型、年降雨量等分成不同的“层”，使每一层与一定立她上的植被相联系，从而简化、连贯了植被成图工作。通过图形的组合、叠加、复合，实现地图的拼接、裁剪（缩放等各种功能）从而制作用户所需的各种复杂的专题地图，GIS在日本林业上的应用功能就是森林资源数据管理、分析与各种地图、图形的处理等。

GIS在林业上的应用过程大致分为3个阶段，即：

①作为森林调查、数据管理的工具：主要特点是建立地理信息库，利用GIS绘制森林分布图及产生正规报表。GIS的应用主要限于制图和简单查询。

②作为资源分析的工具：已不再限于制图和简单查询，而是以图形及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和推导出新的信息。

③作为森林经营管理的工具：主要在于建立各种模型和拟定经营方案等，直接用于决策过程。

三个阶段反映了林业工作者对GIS认识的逐步深入。GIS在林业上的应用在我国还处在很初级的水平，大部分处在第一阶段。一些先进发达国家，GIS在林业上的应用已进入了第二、第三阶段。

四．GIS在林业领域中的应用

<一>.森林资源管理地理信息系统

1． 基础数据库的建立

(1)基础地图整理和空间数据库的建立：

自然资源地图、如森林分布图、林相图、土壤分布图、森林资源产量、质量崐分布图、野生动植物分布图、病虫害分布图、降水分布图(年最高、最低、积雪等)、辐射量、日照量分布图、热量资源分布图等。

I.自然地理地图：如地形图、地貌图(往往用于大范围的森林资源管理)、水系、流域分布图等。

II.社会经济地图：如交通分布图、人口分布图、资源消耗分布图、居民点分布图、木材加工利用分布图等。III.森林经营地图：如林业区划图、造林规划图、资源预测图、森林火险等级分布图、调查样地分布图、IV.树木种源规划图、森林资源评价图、自然保护区规划图、森林公园规划图、环境保护规划图、土地利用图等。

森林资源管理的某些专题应用领域的信息管理往往只需要一部分图件作为其信息源。以上列出的所有地图有些是最初的原始材料, 有些则可以利用地理信息系统的空间、属性数据分析处理功能被制作出来。如森林经营地图中的一些图件就可以通过资源、地理、社会经济等有关地图进行综合处理而获得，资源图件也可以根据生长预测模型进行属性数据分析以及空间、属性数据的相关分析进行设计和制作。用户可以根据具体情况确定哪些地图作为森林资源地理信息管理的信息源。

(2)属性数据库建立：“二类”调查数据目前在我国大都采用关系数据库，每个小班调查卡片为数据库中的一个记录，经输入、检查、修改，建成小班调查因子数据库和样地调查数据库。在数据库中：

数据项：每项调查因子。为实现属性库与图形库的联结，对应于图形库中的关键字，在小班数据库中增加了一个数据项ID；记录：以小班记录或样地记录为单位；文件：以乡(镇)或林场(采育场)为单位，文件以乡(镇)或林场(采育场)名称命名。森林资源数据库中，小班调查记录卡含小班编码、调查因在不同的省（区）有相应的标准，在其二类清查的规程中有相应的说明。

(3)森林资源分析和评价

I.林业土地利用变化监测:林业土地变化包括林地类型和林地面积两方面。GIS借助于地面调查或遥感图像数据，实现了地籍管理，将资源变化情况落实到山头地块，并利用强大的空间分析功能，可及时对森林资源时空序列、空间分布规律和动态变化过程作出反映，为科学地监测林地资源的变化、林地增减原因、掌握征占林地的用途和林地资源消长提供了依据。

II.地理空间分布:用GIS的数字地形模型(DTM)，地面模型，坡位、坡面模型可表现资源的水平分布和垂直分布，利用栅格数据的融合，再分类和矢量图的叠加，区域和邻边分析等操作，产生各种地图显示和地理信息，用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布。使用这些技术，研究各树种在一定范围内的空间分布现状与形式，根据不同地理位置、立地条件、林种、树种、交通状况对现有资源实行全面规划，优化结构，确定空间利用能力，提高森林的商品价值。

III.森林资源动态管理:建立县级森林资源连续清查和“二类”调查数据库系统，完善了森林资源档案，并根据实际经营活动情况及生长模型及时更新数据，为及时准确地掌握森林资源状况和消长变化动态，提供了依据。空间数据与属性数据的有机联结实现了双向查询，根据图形查询相应的属性数据如可通过林班或小班图形查询其相应的调查或统计数据；也可按照属性特点查找对应的地理坐标或图形。查询结果以专题图、统计图表等方式输出。

(4)林权管理:权属分国家、集体、个人三种形式，不同权属的森林实行“谁管谁有”的原则，大部分权属明确，产权清晰，界线分明，标志明显，山林权与实地、图面相符，少数地方界线难以确定，可用邻边分析暂定未定界区域。从而减少或避免各种林权纠纷。

森林结构调整：

I.林种结构调整:用缓冲分析方法进行河岸防护林，自然保护区，林区防火隔离带等公益林的规划，确定防护林的比例和相应的分布范围。根据森林资源分布状况和自然、社会经济分布特点以及社会经济需求进行空间属性分析可以确定不同林种（如用材林、经济林、造纸林、生态防护林、风景林、水源涵养林等）的布局。

II.龄组结构调整:一方面根据森林资源可持续发展的需要利用地形地貌、立地条件分布特点林木生长各个阶段的经济和生态效益特点利用GIS和相关的技术确定合理的龄组结构；另一方面指定相应的森林时序结构的调整方案并落实到具体的山头地块，在大力造林、绿化、消灭荒山的同时，按照龄组法调整龄组结构，加速林木成熟，使各龄组比重逐步趋向合理，充分发挥林地的生产潜力。

森林经营：

(1)采伐:借助于GIS，制定详细的采伐计划，确定有关采伐的目的、地点、树种、林种、面积、蓄积、采伐方式和更新措施。制定采伐计划安排，制作采伐图表和更新设计。

(2)抚育间伐:利用GIS强大的数据库和模型库功能，检索提取符合抚育间伐的小班，制作抚育间伐图并进行合理株数模拟预测。

(3)造林规划:GIS可通过分析提供森林立地类型图表，宜林地数据图表，适生优势树种和林种资料，运用坡位、坡面分析，按坡度、坡向划分的地貌类型结合立地类型选择造林树种和规划林种。

(4)速生丰产林、基地培育：GIS的空间地理信息和林分状况数据结合，依据模型提供林分状况数据如生产力、蓄积等值区划和相关数据，据此可按林分生产力设计速丰林培育和基地建设。

(5)封山育林:封育区域的确定涉及一些地理地貌和社会经济及人为活动等因素。GIS的分析设计可兼顾多种要素，采用DTM和森林分布图及专题图叠加，区划出合理且更易实施的封育区域。

<二>.省、地、县林业资源信息管理与GIS

根据各级林业管理职能的需要，将林业地理信息系统分为三个层次，它们是：省级林业地理信息系统、市级（地区）林业地理信息系统和县（市）级（其中包括林管局）林业地理信息系统。县、市级林业地理信息 系统是广东省级、市级（地区）林业地理信息系统的基础。

1．省级林业GIS对上与国家级林业GIS衔接，对下连接市级（地区）林业GIS，通过它可以直接检索和管理各市级（地区）、县（市）级林业的基本信息，为省级林业主管部门提供辅助决策工具。

2．市级（地区）林业GIS直接检索和管理县级、乡级的林业基本信息，作为市级（地区）林业主管部门的辅助决策工具。

3．县级林业GIS落实到乡、村以及小班地块，为县级林业规划管理、资源监测等不同林业生产管理工作提供服务。县级林业地理信息系统是整个体系的基础，它可以进行林业多种专题的应用，如二类清查内业处理、林业地籍管理、伐区设计、造林规划、抚育间伐、资源监测等。同时确保与其它经济领域应用（如农业国土环境保护等）的接轨。县（市）级林业GIS是市级（地区）林业GIS和省级林业GIS的基础，在建立县（市）级GIS的同时考虑到与市级（地区）、省级甚至国家级林业GIS的接轨。在整个体系中从纵向控制的角度，省控制到市级（地区），市级（地区）控制到县，县控制到乡，最后直接控制到小班地块。实现整个林业信息管理的计算机化。

<三>．“3S”在森林防火管理应用

林火信息管理

林火发生是一个极其复杂的自然现象，它涉及的因素许多，有其自然属性，又有其社会属性。自然属性中有可燃物的类型及其分布状况、地形地貌分布状况、气象因子等等。作森林防火工作者往往要面对错综复杂、各种各样的信息，并在此基础开展我们的林火预防、扑救、善后处理等工作。要全面掌握如此之多的信息非人力所为。特别林火发生又带其突发性，要在很短的时间判断林火的发展趋势，并及时采取决策，同时还要随时掌握现场的状况，就需要指挥者具有丰富的经验掌握丰富的知识。作为指挥者要做到这一步就必须采用先进的科学技术来提高他的判断能力和现场指挥能力。目前用GIS这一工具就可以达到将所有的有关信息有机管理起来并随时调整直观现象的表现出来，做到预防工做决策得力，扑救有效。

林火信息管理有以下几个方面：（1）数据库建立：可以通过不同的方法将森林防火有关的数据采集到计算机之中，建立相应的数据库。这些数据库有地图数据库、属性数据库和方法库。

地图数据库：

林相图或森林分布图或可燃物类型分布图，行政区划图（根据不同的管理层次可分为乡、县、地区、省、全国等级的行政区划）地形图（包括完整的地形地貌信息）水系图（包括江河湖泊，他是重要的扑火物质，又是良好的天然屏障）居民地及扑火队伍分布图（是防火的主要力量，又是扑火决策需要考虑的重要信息源）救火设施分布图（包括了望台分布、救火设施：车辆，灭力机具等、机降点、通讯分布、气象台站等）、交通道路分布图（各种级别道路分布、以区分它对各种运载工具的运行条件）、防火隔离带分布（天然和人工的）、社会经济分布图（有厂矿、学校、各种机构分布情 况）。GIS可以将这些地图进行数字化，并通过相互处理的丰富的形象的地图提供给决策者。

属性数据；将与地图有关的属性特征建立的数据库，其中有小班数据库（有关林相图的属性数据）、气象数据、火灾记录数据、扑火队伍数据、行政区划数据、林业区划数据、道路数据、居民地数据、防火机构数据航空扩林数据、社会经济数据等。这些数据可以是数字的，文字的，也可以是照片，声音，视频等多媒体数据。通过建立属性数据和图形数据库的关联，就可以将地图（空间的）和属性的信息有机的结合，达到相互调用和综合分析。方法或模型库：

对空间和属性数据 的内在关系，以数学模型，才分生长数学模型，材积毛模型、火型为模型，有了这些模型就可以把握住客观事物的内在规律，掌握自然现象的本质。

（2）数据库的动态管理：对地图数据的编辑更新。可利用资源状况、社会经济状况、生产经营状况的各种数据进行及时的更新。如造林、抚育、采伐、道路建设等各种经营活动对资源的变化都可以随时利用GIS管理起来，随时都有反映现状的信息，做到决策方案的真实可靠。

（3）数据检索和输出：利用GIS可以随时制作输出各种专题图和有关表格。它可以比传统手工制作的地图和表格提高效率几倍至几千倍甚至上百倍的效率。也可以在几分钟甚至几秒钟之内查询到所要的数据并以不同方法（地图、表格、多媒体）的形式表现出来。随着以后技术投入，还可以用仿真和虚拟现实的方式将信息直观的提供给决策者。

2． 林火扑救指挥和时实监测

GIS 在迅速反映管理辖区的有关信息，并将信息提供给指挥者。

（1）与遥感卫星的结合：利用人造卫星搭载遥感仪器可以探察包括森林、土地、环境和其他地球资源和大气现象。他形象面积大，成象迅速、成本低廉，能随时监测林火的发生和林火的动态变化。近几年在我国森林防火管理工作中发挥了巨大作用。但由于精度相对来说很低，在某些应用中还具有很大的局限性，在具体林火的扑救方面表现出不足。如结合GIS就可以将这一个缺陷弥补，并可产生不可估量的效果。GIS可以将遥感图象与已有的各种专题地图进行匹配，将遥感的图象与各种专题地图叠加在一起，也可以将根据图象上火点的位置在地图上准确定位，并反映周边的资源和社会经济状况。由此可以判断造成灾害的可能性，以及造成灾害的后果。

（2）与GPS的结合：GPS-全球定位系统在近几年国内外发展和应用十分迅速。它是由均匀分布的24颗空间卫星不断地单向传输住处到用户的GPS接收器，根据卫星的位置，定位精度可以达到100米至毫米。由于它可以在全球任何地方，任何时间，任何气候都可以接收并定位，故对我们林火管理工作的开展产生不可估量的影响。GPS图的制作 通过GPS可以将地理位置转化成GIS的数据格式并输入到GIS中，通过GIS来产生地图，如过火区边缘、交通道路、防火隔离带都可以用GPS将其采集到GIS中。GPS可以在野外采集到的地理位置转化成点、线或多边形数据。GPS与扑火队伍和运载配备GPS和相应的通讯设施后，就可以将队伍行进的位置和路线及时传输到指挥部的GIS系统之中，GIS就可以准确地定位到地图之中。从而就可以对行动的方向，位置，到达的目标地及时的纠正和调整。

（3）GIS了望台的结合进行林火定位：根据了望台的观测情况和数据传输到GIS系统后就可以采用交会方法将林火的位置定位在地图上。

（4）现场报告与林火的定位：GIS具有丰富的查询功能，对于现场报告的模糊信息可以利用GIS模糊查询的功能，对森林火灾的发生位置进行定位，也可以直接报告经纬度的数据或大地坐标数据在GIS中的地图上将林火定位，并将其他相关的数据显示给指挥者。

（5）最佳路径的确定：GIS可以根据交通道路的分布情况，以及扑火队伍的实际位置和要到达的目的地的信息，自动计算出最佳的行进路线。次佳行进路线以及达到目的地所需的时间，并以图形和数学的形式提供给指挥者。

（6）GIS与通讯网络的结合：通讯可以将GIS系统形成具有活力的指挥中心的信息进行快速更新，决策方案能及时发递。GIS结合通讯技术，将变成GIS为中心枢纽的信息网，从各个方面以各种途径传递各种信息，GIS可以将此统一的管理协调起来。具体来说有以下几个传递途径。

I.遥感数据的通讯传输

II.气象数据的通讯传输 III.GPS数据的通讯传输

IV.与上级指挥机构的数据传输

V.横向联合机构数据交换的数据传输

VI.上级相关部门的数据传输

3． 林火的预测预报

由于GIS能将不同的信息源进行统一管理和综合分析，因而将更有利于进行林火发生，发展进行曲分析并且最形象，直观的形式将林火的火险分析提供给管理者。再及GIS林火预测预报的过程是：

接收气象数据选用火险等级分析模型综合资源气象和地形地貌数据进行综合分析得出火险等级数据图形显示或输出火险等级分布图发出警告信息。

火险等级区划有宏观和微观的不同层次，宏观预报是根据不同区域各气象台站观测的数据和区域植被的生长特点来预测火险等级指数，如省火险等级分布，全国火险等级分布，微观火险等级预报具体可落实到山头地块。预测的结果具体详细，但需要的数据量大。

4． 林火设施的布局分析

（1）了望台布局分析：利用地形图和了望台站网的分布特点，可计算出盲区（了望台不可见的山头地块）、定位区（可以利用不同了望台定位的地块）和不可定位区（只有一个了望台可见）在需要建立或增设了望台站的地区可以利用GIS设计观察覆盖面大，盲区小的了望 台分布方案。

（2）交通道路布设：根据目前的林道分布的现状和林火火险等级的分布图以其森林经营的要求利用GIS可以设计出既有利于社会经济要求，又利于林火快速扑救的林区交通道路的设计方案。

（3）防火隔离带的布设：利用GIS所表现的综合治理信息可以直观在地图上设计出经费节省效果佳的防火隔离带。

5． 其它

（1）火灾折算；对过火面积、蓄积损失、经济损失，以及在扑火过程中的各种经济投入能快速并准确地统计计算。

（2）灾后处理：火烧迹地的清理，造林规划

（3）火行为分析

（4）计划烧除

（5）总体规划 由于GIS的特点它的功能和方法正不断在森林防火管理的工作中得以应用。

五．“3S”技术在林业中的应用及展望

“3S”技术中，作为单项的GPS、RS、GIS在林业中已各自取得辉煌的成就，例如，GPS用于飞播造林辅助导航，样地野外定位，伐区测定边界和面积，林业工程测量等，取得良好的经济效益。RS在我国林业中的应用更是令人瞩目，“三北”防护林遥感综合调查在两年时间查清了占全国60%面积的“三北”地区森林、土地、草场 等再生资源的数量，并对“三北”的生态环境进行了评价。使国家有关部门在短时间里掌握了如此大面积的资源状况及变化情况，对人迹稀少、常规方法难以调查的地区，RS更显其威力，西藏自治区森林资源调查就是用遥感技术完成的。

GIS的应用也由当初的简单查询和制图制表发展为森林经营管理的重要工具，除了完成常规的数据管理功能外，可方便地在空间属性数据基础上建立生长、预测、经营、决策等专业模式，通过对各种经营过程进行模拟比较和评价，选择出最优经营方案，并通过与RS的结合作出了许多区域性的森林资源、土地资源的动态化监测。

随着“3S”技术的日益成熟和实用化，其具有实时或准实时获取信息、处理信息的能力，必将给林业生产开拓一块崭新的天地。从“3S”技术的特点和林业生产的内容分析，可以预见，“3S”技术将对林业产生以下影响：

1.改变以往的林业调查作业方式。由于“3S”技术能快速、实时地获取地面三维信息，省去了以往图像繁重的校正工作及手工作图的作业方式，人工劳务介入量大大减少，作业步骤变得简单，周期缩短，成本成倍降低，整个过程将以自动化作业为主。

2.对林火、病虫害等灾害事件监测能力大大增强。我国进行了机-星-地航空遥感试验，已实现了侧视雷达扫描图像的实时数字传输，保障了对灾害事件的全天候监测，并快速地通过通讯卫星向远距离发送。

3.快速编制各种林业专题图件。以往林业制图，由于遥感数据定位困难，人工劳务介入量大，地形图成了编制其它图件的基本图，使得林业专题图的编制费时费力，在一些无地形图的地区更是无法进行。利用“3S”技术可以不受时间、地域的影响，利用其获取的直接地学编码图像，直接输出包括地形在内的各种专业图件，编制时间大大缩短，精度也有了较高的保证。

4.有利于建立现代的国家森林资源监测体系。随着我国经济发展及社会环境意识的增强，传统的森林资源监测体系已不能完全适应社会经济可持续发展的需要。利用“3S”技术建立森林资源监测体系易于克服传统监测体系的缺陷，做到： 1)动态监测森林资源的空间分布信息；

2)不仅对国家及大区域的森林资源进行宏观监测还能对局部微观区域的森林资源变化进行监测；

3S技术在数字林业中的应用 篇2

林业是生态建设的主体,是经济社会可持续发展的一项基础产业和公益事业。但由于历史和自然的原因,林业生产力发展水平还比较低,经营管理粗放,体制转轨缓慢,林区社会发育程度不高,生产力仍然很不发达。我国林业与世界林业发达国家相比,也存在着相当大的差距,是经济与社会发展中一个十分薄弱的环节。随着我国经济发展和人民生活水平不断提高,林业的地位变得越来越重要。因此,对森林资源进行精准的监测与严格的管理,成为当前林业研究工作的重点。

随着科学技术的发展,以及精准林业的要求,拓展“3S”技术在林业中的应用已经成为一种趋势[1,2,3,4]。在林区复杂的地理环境下,引入“3S”技术将大大减轻林业工作者的工作量。同时,工作效率和精度也将大大提高。本文主要从目前“3S”技术在精准林业中的具体应用出发,指出当前应用存在的问题并给予展望。

2 3S技术概念及其各自在林业中应用的特点

3S技术是GPS(Global Positioning System)、RS(Remote Sensing)和GIS(Geographic Information System)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[5]。我国“3S”技术的研究与应用晚于国外10~20年,但近20年来发展迅速,已经被广泛应用于环境监测、资源监测、资源清查与管理、交通与通讯、城市规划、灾害与灾情评估及全球气候变化研究等诸多领域,并已形成庞大的技术产业[6]。

随着3种技术的日益成熟和应用领域的日益扩展,其研究和应用开始向集成化方向发展,形成3S集成系统[7]。在这种集成系统中,GPS主要用于实时、快速、准确地提供目标物体以及各类传感器和运载平台空间位置;RS用于实时地提供目标及其环境的相关信息特征,发现地球表面的各种变化,及时地对GIS进行数据更新。GIS则是对不同来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取、智能分析。

2.1 全球定位系统(GPS)

GPS(全球定位系统)是美国自20世纪60年代开始历经20多年的开发于1994年部署完成的以卫星为基础的无线电导航定位系统[7]。该系统有分布在6个轨道上的24颗定位导航卫星组成,提供全能型、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能,能够为用户提供精确的三维坐标、速度和时间。

在林业上,传统的一类资源清查中主要利用地形图结合航片进行样地定位,实测获取资源数据,劳动量大、耗时长。GPS的出现使林区样点定位发生了巨大的变化,从根本上解决了样地难以复位的情况。通过在林区建立GPS控制网体系,对某些点采用静态处理、相对定位的方式进行测量,从而获取高精度的控制点坐标,然后以这些点为基础,控制林区其他点位的测量。

此外,GPS还可以用于遥感地面控制、伐区边界量测、森林灾害的评估以及各类造林工程检查验收等诸多方面。通过GPS的应用,改进了现行的森林资源调查方法,提高了森林资源调查精度,从而推动了林业管理精确化、科学化。目前,GPS已经作为林业调查的必备工具,广泛应用于各类调查和监测,极大提高了调查精度,节省了调查时间,提高了工作效率[8]。

2.2 遥感(RS)

RS(遥感)是在远离目标、与目标不直接接触的情况通过传感器收集被测目标所发射出来的电磁波能量而加以记录并成像,以供专业人士进行信息识别、分类和分析的一项综合性探测技术[9]。

遥感在林业上主要用于各类土地面积的判读、森林蓄积的量测和灾害的预测等。

土地面积判读是通过一系列遥感解译标志和引入一些辅助参数(如高程、地貌等),通过影像色调、光泽、纹理、几何位置、尺寸大小、高度等结合间接解译标志进行判读,在GIS操作平台上划分小班,填写属性因子,生成图,并导出相应的Excel统计表。

森林蓄积量判读是通过遥感影像各波段的灰度值及相应的比值,以树种、龄组、优势树种等因子作为自变量,以单位面积蓄积量为因变量建立回归模型,通过计算并标出相应树种的蓄积量。灾害预测则是通过对比不同时相下的遥感影像数据,根据影像之间的差异来判断确定灾害,达到预测的效果。

2.3 地理信息系统(GIS)

GIS(地理信息系统)是指在计算机软硬件支持下,对具有空间内涵的地理信息进入输入、存储、查询、运算、分析、表达的技术系统[7]。

过去,无论是森林资源的一类调查、二类调查还是三类调查,数据的统计及图表的制作主要是以手工为主,速度慢、效率低。而地理信息系统的出现与现代获取数据方式相结合的方法,大大地改进了数据处理的方式,可以快速获取有关统计数据及图表文件[8]。

3 精准林业

3.1 概念及内涵

精准林业(Precision Forestry)定义是“采用包括3S技术、数字通讯、机械自动化、传感器技术和林木遗传工程等在内的现代高科技技术对土地类型进行分析,建立森林生态模拟环境,对树木的育种、施肥、生长、病虫害防治和火灾事故预防实行监测。同时,以全站仪、PDA、数码相机对单株木的树干直径、材积、树心坐标、树冠表面积和体积等因子进行实时、自动、精准、定量监测。”[10]精准林业是根据精准农业发展过来的,它的技术核心在于对森林生长实现精确的定量计测和监测,从而克服传统粗放林业体系中各种不可定量因素所带来的弊端。

精准林业并不是一个孤立的体系,它的出现和发展主要以 3S(全球定位系统 GPS、地理信息系统 GIS、遥感 RS)技术、信息技术、智能化决策技术、可变量控制技术等为技术支撑,以生态学、造林学、工程学、系统学、控制学、测绘学为指导,它的建立依赖于地球空间信息基础理论及其他高新科学技术的发展。核心是实时测定工作对象所需工作的质、量和时间等数据。通过对影响林木生长环境因素实际存在的时空差异性分析,判别林木长势优劣,确定影响长势的原因,提出科学处方,采取技术上有效、经济上可行的调控措施,消除和减少这些差异。并按需定量实施灌溉、施肥和喷药,以实现最小资源投入、最大林业收益和最少环境危害。制定出针对性的林业生产措施,在取得最优效果的同时,减少污染,保护生态,实现林业的可持续发展。

3.2 背景及现状

3.2.1 产生背景

精准林业的构想是美国在20世纪80年代首先提出的。提出这个概念的基础,是当时微电子技术发展推动了智能化监控技术,同时又结合了作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等技术。由于GPS技术在1990年海湾战争中大显身手,此后美国将这一技术应用到林业生产领域,开创了精准林业技术体系的雏形。到了1992年4月,美国召开了第一次精准林业学术研讨会,精准林业这一概念才逐渐被人们广为接受。

在我国,受到精准农业和三维工业测量的启发,提出了“精准林业”概念,之后在北京密云县建立我国第一个精准林业示范基地。

3.2.2 发展现状

精准林业要求达到提高林业生产高效化程度、林业生产中降低成本、提高投入产出率、发展优质高效林业的要求以及环境保护、资源再生利用、林业可持续发展等方面的目标。由于其高度依赖于3S技术,因此,精准林业在3S技术发达的欧美国家发展迅速。

国内,在2001年启动了“森林精准监测与重大病虫害遥感监测及预警系统研究”项目,实现了全球定位系统、全站仪、近景摄影、航片、航天遥感、GIS等先进技术的精准林业技术集成系统,为我国精准林业的建立奠定了良好的基础[11]。从2002年开始,有研究人员利用以3S为代表的高新技术从事北京市森林立地类型研究,对北京市的林型和立地类型进行了科学的划分。这些工作标志着我国对精准林业的研究由零散、个别的研究进入了系统集成与平台建立阶段。专家预言,随着一些经济发达地区精准林业示范基地的建立,我国的精准林业将由实验转向生产,由技术形成产业。

3.3 3S对精准林业的意义

林业是与3S技术最为密切的行业之一。特别是生物育种中的地理变异、生态学中的林火管理与景观分析、森林培育中的立地条件分析、林业经济管理的地图应用、森林经理中的资源环境调查与监测评价、森林保护中的病虫害监测、水保与荒漠化防治中的监测与评价、林业工程中的道路建设、采伐中的林图编绘等,每一项都离不开3S理论与技术[12]。

3S技术在精准林业中起着至关重要的作用。GPS 与 RS 在 3S 中扮演着数据源的角色,能解决传统测量在林业实地测量中的局限性,为 GIS 提供充分的空间位置数据及其他相关数据;GIS 则起着数据存储、信息挖掘、辅助决策等重要作用。从空间的角度定量地对林业资源进行描述,在获取大量数据的基础上为决策者提供详细的信息,为决策的制定提供参考。结合林业建设与现代科技发展的需要,建立实时的、自动的林业3S技术系统,实现森林资源与生态环境综合调查监测与评价、水土保持监测、森林病虫害监测、防火灭火、森林培育、采伐利用及更新的一体化和自动化,从整体上解决相关问题,有助于实现精准林业。

4 3S技术在精准林业中的应用现状

随同其他各种先进技术的发展,3S技术已经广泛的应用于国内外精准林业的建设。在我国,精确林业的理论框架也在逐步完善,技术体系初步建立,应用领域也在进一步扩大,产业部门逐渐形成。

4.1 森林资源调查及动态监测

森林资源的可持续发展要求对森林资源进行合理管理和利用,长期以来,资源作为一个动态的有机体,资源信息得不到及时更新,造成对森林资源长期发展的预测预报环节薄弱,从而不能及时为相应的森林资源管理与决策部门提供足够的信息。随着3S技术的不断发展,特别是遥感与地理信息系统的日益完善,遥感数据可直接进入地理信息系统,实现了3S技术的一体化,可及时、准确、高效地对森林资源信息进行更新,对森林资源进行动态监测,促进精准林业发展。

在森林资源动态监测方面,也一直都很重视现代科学技术的运用。Green等[13]利用38景LandSat MSS和基于早期航空遥感的植被图来估计马达加斯加东部雨林的面积,监测其在1950~1985年间的森林植被的消减速率,分析了森林砍伐与地形坡度和人口密度的关系,并用森林周长/面积比来作为森林破碎化的一种度量。Ardo等利用Landsat MSS(1972~1989)和数字高程数据分析了德国和捷克边境地区针叶林在长达18年的时间内森林覆盖的变化、森林砍伐与高程及坡度的关系、森林退化与SO2和NOx等点污染源的距离及方向的关系等,取得了极具意义的研究成果。我国在“六五”期间,完成了“应用遥感技术进行森林资源动态监测”的攻关项目,取得了可喜的成果[14]。早在1994年,游先祥就利用用遥感信息复合方法完成了森林分类和动态监测研究[15]。

在森林资源调查方面,借助3S技术能为小班调查中属性的解决提供帮助。在单株木因子提取方面已经有很多专家对利用遥感影像提取树木因子做了大量的研究。如,Meyer等[16]早在1994年就对瑞士Swiss高原上的一处森林开展了利用高分辨率的红外航空影像进行半自动化树种识别的研究,平均精度达到了71%。M.Maltamo等[17]开展了通过结合微波影像和直径分布模型对单株木式样的识别来对预估整个林分特征的研究。Mats Erikson[18]通过利用高空间分辨率航空遥感影像和不同树木树冠的形态学特征来区分单株木,其精度最高的可达到91%。Donald G.Leckie等[19]在加拿大西海岸的一片幼龄针叶林中利用高空间分辨率多光谱航空影像数据的半自动化单株木树冠识别林分区划和林分组成的研究。刘晓双等用高空间分辨率遥感影像对单木树冠进行自动提取和轮廓描绘的方法在林业上的应用进行了探讨[20]。如果这些研究能应用到实践中将大大简化森林资源调查的复杂程度,同时随着精度的提高将为精准林业做出突出贡献。此外,李增元等利用雷达干涉测量技术,干涉土地利用影像(ILU)的生成、基于ILU影像的森林分类方法、大区域ILU影像的几何纠正及镶嵌技术,并利用ERSSAR串行轨道数据生成的ILU影像成功地对我国东北3省进行了森林制图,其分类平均精度在82%以上[21]。李春干等[22]以SPOT5图像为研究对象,试验了4种图像分割方案,采用基于最终测量精度准则的多指标评价和基于欧氏距离的相似度综合评价两种方法,对分割效果进行评价。采用图像分割的方法自动提取小班边界,经适当后处理后编制工作手图用于森林资源规划设计调查,不但大量节省野外小班勾绘工作时间、降低劳动强度、提高工作效率,而且大幅度地提高了小班勾绘的准确性,确保面积调查精度。

4.2 森林灾害监测

森林灾害主要包括森林病虫害、森林火灾等。利用 3S技术监测森林灾害,方法科学,手段先进。武红敢等利用陆地卫星TM数据开展早期灾害点 (或虫源地 )监测的方法和利用航天遥感数据对“虫源地”实施的有效监测,为航天遥感技术用于重大森林病虫害的宏观监测和预警提供了实例[23]。石雷等[24]利用3S技术提出利用中低分辨率遥感卫星数据在时间序列上的累计环境变化响应,结合GIS技术、人工智能等技术来监测松材线虫病的新方法。王蕾[25]研究了基于“3S”技术的松材线虫入侵前后马尾松林动态变化在研究中对应用3S技术进行虫害动态监测中的关键问题——信息提取及种群空间格局遥感分析模型进行了研究,建立了生态格局遥感分析模型,对浙江受害较为严重的地区进行了受害前后马尾松生态格局动态变化分析。Vogelmann和Rock早在1988年就开始利用TM数据来评估高海拔地区针叶林的破坏[26]。1990年,Ekstrand用陆地卫星TM数据和数字林分数据对挪威云杉进行了中度损伤的检测[27]。此外,2003年韩秀珍等[28]将遥感与GIS应用在东亚飞蝗灾害中。将遥感与GIS结合 ,对蝗虫生境特征、历史蝗灾记录、蝗害发生时有关数据进行集成和分析 ,可提供蝗灾时空变化、蝗灾范围、蝗灾程度、灭蝗的最佳时段等重要信息。就目前来看,还有很多关于利用3S技术来管理林业生物灾害和动态监测方面的应用研究[29,30],而3S技术的引进也势必会给森林管理监测带来帮助,为实现精准林业提供有效工具。

就我国森林火灾而言,利用3S技术监测已经比较成熟了。以3S技术为核心,充分运用数字化手段反映林火管理现状,建立具有自动化、智能化和网络化特点的数字林火管理系统,是林火管理现代化的重要标志,是当今世界各国森林防火工作发展的目标和方向[12]。早在1987年5月6日到6月2日发生在我国大兴安岭的特大森林火灾,烧毁森林总面积达到115万hm2。气象卫星在火点开始阶段首先发现并准确确定了火点位置,在火点扩展阶段监测了其发展动态,在最后阶段对火灾损失进行了准确的评估,取得了显著的社会、经济和生态效应。我国还进行了机——星——地航空遥感试验,实现了侧视雷达扫描图像的实时数字传输,保障了对灾害事件的全天候监测,并快速地通过通讯卫星向远距离发送。近年来,此类监测更是不断在增加。

4.3 野生动物资源调查

在野生动物调查中,3S技术的应用主要表现在:可以利用GPS在行走调查样带时进行起始点的寻找及行走过程的导航,用以保证样带的准确性;利用遥感图像进行景观类型的划分和野生动物栖息地的监测,确定与野生动物生活密切相关的生态因子;可利用GIS可很方便地将野生动物数量、分布及其动态变化规律与其栖息地保护管理的状况关联起来,进行综合的分析,并将结果以图形或数据形式表示出来,形成各种调查报告及图面材料,为管理决策提供具有位置准确性的直观的信息。国外已经有成功利用此技术的经验,如Pornse利用遥感技术对Knaha国家公园鹿的栖息地进行研究,为国家公园的规划管理提供了良好的决策支持[14]。

4.4 林业综合管理决策

3S技术在林业的综合管理决策上也发挥着举足轻重的作用。各种管理系统系统是建立在GIS开发平台上的决策支持系统(DSS)同时综合了专家系统(ES)和模型系统(SS),它根据专家在长期的生产实践中积累的经验知识,建立作物栽培、统计趋势与预测、决策管理等相关模型,为精准林业的建设提供了技术知识支撑。武红敢等[31]分析了遥感、地理信息系统和全球定位系统技术在森林病虫害监测和管理中的优势并提出了建立基于“3S”技术管理系统的迫切性和结构框架。孙金华等[32]在总结和分析北京市生态公益林管理保护现状的基础上,针对用户、网络、业务的特点,提出了生态公益林管护GIS系统的建设方案。此外,杨毅等[33]针对县级林业管理部门造林、绿化的规划设计与监督管理,人工商品林和经济林的抚育设计等森林经营业务,探讨了以森林资源二类调查小班档案为基本信息,以生物多样性保护为基本思想,使用基于ActiveX技术的地理信息系统平台实现营林管理信息系统的开发。例如此类的林业信息决策系统已经在各级管理部门得到了广泛的应用。

5 “3S”技术在应用中存在的问题和展望

我国是世界上人口最多的国家,地大物博早已成为一种过时观念,因为多年来的粗放性和掠夺性开发早就造成了自然资源的匮乏,再加上人口众多,人均资源显得尤其少。精准林业是现代林业发展的必然结果,是超前性的林业新技术,是信息林业的重要组成部分。结合国情、省情,研究发展适用的精准林业技术体系、运用体系是必要的。精准林业的研究与发展,将有助于人口、资源与环境方面重大问题的解决,有助于林业资源的高效利用和林业环境保护。发展精确林业是有效利用生态资源,实现林业可持续发展的迫切需求。在此情况下,实施精确林业必然可以优化资源,保护环境,实现林业可持续发展,实际上这已成为社会经济发展的基本战略。但是,在实施精确林业上还有很多困难,如实施精准林业技术必须满足不同地理条件下的需求。我国疆域辽阔,林业生产条件复杂,林业领域电子计算机和信息等技术应用较少,基础设施还不先进。3S技术在林业中应用的不足主要表现在以下几个方面。

(1)可获取的卫片资料虽多,但在光谱、空间和时间分辨率上得不到很好的统一和协调。

(2)遥感图像解译技术目前还不十分成熟,尤其在地貌复杂零碎的丘陵山区,很难解译森林资源的细部信息。

(3)遥感图像包含丰富的信息,可用于各项林业研究,但现在遥感信息的利用和挖掘还远远不够。

(4)应用的面还不够广,基层林业部门3S技术配置还不够完善,并且缺乏专业人才。

(5)开发适宜不同地理环境下的精确林业软件不太现实。

(6)专业的林业GIS还有待进一步的开发。

为了让3S技术能更好的适应精准林业的发展,我们也许可以从以下几方面加以努力:

(1)加快遥感技术的研究,争取解决3个分辨率的协调统一问题。

(2)进一步研究遥感图像解译,提高解译精度。

(3)对地方基层林业部门加以财力和技术上的支持。

(4)加速专业人才的培养。

(5)进一步挖掘3S技术在林业中的应用,为精准林业服务。

3S技术在数字管道中的应用浅析 篇3

关键词：GIS 数字管道 应用

1 概述

数字管道（或者数字化管道）的概念是随“数字地球”而来的。其基本原理是从整体着手通过数字化途径解决管道问题，同时提高信息资源的利用率，从数字化、数据构模、系统仿真、决策支持到虚拟现实，它是一个开放的复杂的综合信息巨系统。具体来讲，数字管道是应用遥感（RS）、数据收集系统（DCS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、业务管理信息系统、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对管道资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整和、仿真等信息集成的应用系统，并且基于可视化条件为决策和管理提供客观依据。近些年，“数字地球”的理念已推广到各行各业，数字城市、数字矿山、数字油田、数字水利、数字管道、数字社区等数字化技术极大的丰富了人们的日常生活，并且取得了良好的应用效果。

2 3S技术概述

3S技术将RS（遥感）、GIS（地理信息系统）和GPS（全球定位系统）有机整合，形成强大的数字处理技术。遥感技术是利用扫描、摄影、传输等手段，将从高空或外层空间接收的来自地球表层各类地物的电磁波信息进行处理，以远距离识别及控测地表各类地物和现象的现代综合技术。GIS是一个计算机软件系统，主要用于地理信息的管理。该系统能够将地理信息分类处理，并且能在此基础上对各种地理信息进行多次组合分析，同时还提供地理信息的查询、检索、调用、修改等功能。人类对于GPS的研究起步于上世纪70年代的美国，1994年成功研发。它能够对海、陆、空各个空间领域的地物和现象进行三维定位导航。综合以上三门学科技术可以对3S技术进行准确描述，它将计算机及通讯技术与遥感定位技术、空间技术、卫星定位与导航技术有机整合，综合多门学科技术来采集、分析、管理、处理空间信息，并对其进行表达、传播的综合型信息技术。截至目前，这项技术从成功研发到日常应用虽然只有短短十几年的历史，但早已风靡各个领域。

3 数字管道關键技术

完成数字管道涉及到以下几个关键技术：

①高密度、高精度三维模型快速批量加载，这是因为空间信息系统平台批量加载高密度、高精度的三维模型时，需要以大量的计算机资源为支撑，较大的资源占用率缩减了三维模型的加载数量，限制了其实时显示速度。

②三维空间信息系统平台与CAD工程设计一体化，因企业拥有大量的设施设备二维、三维CAD设计数据资料。但是现阶段，在将CAD三维模型数据导入三维空间信息系统软件时信息丢失不可避免。

③多源数据融合处理。

4 基于3S技术的数字管道优势

利用3S技术的集成，将管网图形库、属性数据库与外部数据库有机整合，图文并茂，丰富了数据展示的形式，同时大大提高了数据信息的准确度，而且数据信息实时更新，可以作为管网优化的客观依据，使得管网管理工作准确高效。

在长输管道运营过程中，GIS数据库可以为管网运维部门实时提供管网的运行参数，以便动态监测管道运行状态。如发现管道运行异常，也能够快速精准的定位故障点，同时快速调用管道运行参数进行综合分析，以便为管理决策提供客观依据，协助其制定维修方案，保证管道的正常运行。

3S技术能够对空间位置及业务逻辑数据进行实时获取、分析、展示、编辑、处理、存储、输出和应用。在长输管道日常巡检工作中引入3S数字技术，可利用GPS对管道运行状态进行全方位动态监控，利用GIS可以综合分析所获取的动态信息，再结合RS的直观易懂的特性，通过网络传输即可动态地掌控巡检过程。这种全程动态监控、可视化的数字管道巡检系统在各个地域或各个层次都能灵活运用。

同时利用GIS的空间分析功能进行叠加分析、缓冲区分析、最短路径分析等操作，能够从整体上分析评估管线的运行条件，以便快速精准的对管道运行状况进行决策和管理。还可以通过GIS技术全面预控管道风险，指导系统编制维修计划，并采取相应的补救措施，当风险指数达到警戒线时，自动启动相应的应急预案，尽可能地降低管道事故发生率。

5 结束语

基于3S技术的数字管道不仅在最佳路线走向、资源优化配置、灾害预测预警和运营风险管理中发挥极大的作用，数字化管道必将成为今后长输管道建设的目标。数字化管道建设势在必行。

参考文献：

[1]万仕平杨胜李丹，数字管道地理空间框架的构建[J].天然气与石油，2010（28）：4-6.

[2]王瑞萍谭志强刘虎，“数字管道”技术研究与发展概述[J].测绘与空间地理信息，2011（34）：1-4+9.

[3]于全放，青海油田数字管道建设及展望[J].中国电子商务，2013（18）：223.

[4]石鹏，浅谈数字化技术在管道建设阶段的应用[J].中国高新技术企业，2011（9）：62-64.

[5]马瑞华.浅析3S技术与数字城市[J].内江科技，2012（8）：

152.

作者简介：

3S技术在数字林业中的应用 篇4

3S技术是地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)的简称,具有强大的.空同信息处理功能,在景观空间格局分析和动态监测方面有广泛应用,为景观生态学的研究提供重要技术支撑.通过对利用3S技术在景观数据获取、景观格局定量分析、景观生态监测和景观规划等方面应用进行研究,并展望3S技术在景观数据准确度评价、景观尺度推绎、景观榕局优化和景观生态模拟等方面的前景,得出3S技术在景观生态学中具有广泛的应用价值的结论.

作 者：张年生 赵春燕 作者单位：张年生(湖南地图出版社,湖南,长沙,410007)

赵春燕(中南林业科技大学,测绘学院,湖南,长沙,410004)

GPS技术在林业测绘中的应用 篇5

【摘要】随着林业方面科技的不断发展，GPS等高科技产品和技术在林农业生产的应用越来越广泛，尤其是在林业测绘方面，GPS技术起到了至关重要的作用。本文就GPS在林业测绘中的应用进行相关分析研究，希望能给同行提供一些参考。【关键词】林业测绘 GPS技术 应用 1.前言

GPS全球定位系统是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统,是美国从上世纪70年代研制，于1994年建成的。目前GPS等高科技产品和技术广泛应用于在林业生产的测绘工作中。GPS作为森林资源调查和动态临测的有力工具，能够快速、高效、准确地为人们提供点、线、面要素的精密坐标，完成森林调查与管理中备种异线的勘测与放样落界。GPS技术对于林区面积的确定，木材量的估算，日采伐木材面积的计算，原始森林、道路位置、测量森林火灾面积的确定，水源的寻找和地区界线测定等方面，都具有独特的重要作用。可在森林中，GPS定位技术进行常规测量，对森林位置和面积进行精确测定并对森林分布图进行精确绘制。2.GPS系统的组成 2.1 GPS的空间组成。21颗工作卫星和3颗备用卫星，分别在六条与赤道平面成五十五度角的轨道平面上运行，每个轨道平面配备有三颗卫星，每隔一条轨道平面配备1颗热备份卫星，而且卫星轨道为圆形，其轨道周期为12小时，高度为19650千米，此配置可实行24小时全球覆盖，世界各地的任何用户随时都能看到至少4颗卫星。2.2 GPS地面支撑系统

其组成部分为主控站、全球监测站及地面控制站。进行所有卫星的跟踪，以及测定轨迹和时钟、修正模型参数、时钟同步和卫星加载点护甲电文等是其控制部分的重要任务。2.3 GPS系统的用户设备部分(GPS接收机)。

通过对GPS卫星发射信号的接收，来获得必需的导航和定位信息及进行观测测量，通过处理数据来完成导航和定位工作。GPS接受硬件的组成部分一般为主机、天线和电源。现今车载GPS系统能够快速准确确定地表位置，并以数据指标形式将其直接传入到计算机系统中。3.GPS定位的原理

GPS定位是通过卫星不断发送自身的星历参数及时间信息，接收到信息的用户借助计算机求出接收机相关的三维位置、方向及其运动速度与时间等相关信息。当今GPS系统为了得到更高的定位精度，常采取差分GPS技术也称伪距差分或载波相位差分，即在基准站上安置一台GPS接收机进行观测。从基准站到卫星的距离改正数由精准站已知精密坐标来计算得出，最后此数据再由基准站进行实时发送。用户接收机通过对基准站发出的改装数进行同时接收观测，来改正其定位数，最终得到最精确的相关定位结果。4.GPS系统的优点 4.1 高定位精度。精确测定森林位置和面积时间表明, 在50公里内，GPS相对定位精度可达6—10米，100—500公里范围内可达7一10米，1000公里之内则可达9一10m。

4.2 测绘时间短。不断完善的GPS系统和不断更新的软件，使得目前20公里“内相对静志定位仅需15—20分钟，快速静态相对定位测量仅需1一2分钟。

3、测定测站间无须通视。只要保证测站上空开阔，即可大量节省测绘时间，对工作效率有大幅提高。

4、操作简单。接收机的体积随着GPS自动化程度的提高逐渐减小愈加便携，一般手持型GPS重量不会超过400克，携带起来十分方便。

5、全天候作业。能保证接收性能并不受气候影响，能保证全天候作业。

6.GPS应用于林业测绘 6.1、森林资源样地定位

在清查我国森林资源时，固定样地的定位与复位测量是采用地形日引线定位和直接搜寻样地的方法，此方法费时费力．而且精度很低。GPS技术的快速动态定位特性为上述工作提供了有力的技术支持，差分定位是目前GPS最为广泛泛使用的方法．基本思路是借助一个已知精确定位的参考点以般为国家级测量控制点l和十数据通信链(I；PRSl．使用手持差分GPS(赛图7)进行实时差分精确动态定位．并利用差分GPS导航功能，只要辅助固定样地的纵、横坐标，按导航方向可直接到达样地中。这样一来可大大提高工作效率，且可达到极高的精度，对林业工作者有极大帮助，6.2 林地面积的测量

林地面积测量在造林方面有所涉及，模拟地崩或数字地图是测量传统的森面积测量的基础。如方格网法和条带网法图形称重法解析法等。这些方法由于多环节，低测定精度，都不及直接用GP测量林业面积（走闭合l）。6.3 林地管理

作为林业生存发展的基础，林地资源不容侵占。我们可用GPS对征占和侵占的林地进行准确定位、求其面积。并由资源管理CIS来接收GPS采集的外业数据，最终将被征占侵占林地的准确位置、面积及图形绘制出来。6.4 采伐设计

GPS定位可用于采伐设计中求面积割分采伐小班。由资源管理 GIS接收GPS采集的数据，进行采伐设计图的绘制。通过GPS对占用的林地进行初步定位、测量，来决定审批是否合格。6.5 毁林案件勘察

对乱砍溢伐、毁坏造林地等林政案件，被毁林地的位置面积可由使用GPS进行快速，准确地勘察，被毁林地的位置和面积可由GPS采集的数据进行绘制，为处理案件的处理提供准确有力数据。

6．6 遗林规划设计踏查

使用GPS对准备造林的小区小班进行踏查，确定小班的位置面积，需造林的小班的确定可由内业来进一步筛选。6.7 检查验收造林实绩

检查验收每年春季造林的成果时，可通过GPS来快速确定所造林的位置的正确与否、面积的准确与否、边界位置的准确与否等。7.使用GPS应注意的事项

7.1 相应检测是GPS在使用前的必须工作，日常开机后自动设置为出厂值，如果不显示为出厂值，应进行重新设置，再次使用则必须为出厂值，除此之外，误差实测也是必备工作，10米以上的平均误差的GPS不宜使用。

7.2 使用常用页面。UR状态页面应为开机后接收信号时的常用页面，待信号逐渐稳定后．使用功能页面中航点功能下的罗盘导航页面。由于GPS接收的卫星信号随时可能发生变化，所以应注意进行读数时，数据必须已经稳定，这样才能有效地把数据的准确性和精密度提高。7.3 在障碍物和高压电线及变电器附近尽量避免使用。卫星信号的接收会受到障碍物的影响，大多存在10米左右的误差，有时误差甚至高于20米。因此，读数应尽可能地避免在有障碍物的地方进行，这种情况在测量的距离相对较短时更应该的到高度重视。若定点必须在有障碍物的地片进行时．应尽可能在相对空旷的地方安置接收机，使信号接收准确；对GPS的信号会受到高压电产生的磁场的干扰，所以当定点必须在有电磁干扰地方进行时，把定点位置采用差位定点来甲移n米，“避免受到电的磁干扰，并将其标明在草图中。在Ⅱ式绘图时进行复位。

7.4 防止数据丢失。多种日常生活的疏忽都可能是导致数据丢失的原因。此时可通过编辑航点来重新取得数据。7.5，廊用GPS对面积的测绘较为简便。通过绕所要测量的地手持GPS快速地走一个闭合轨迹，即可求得面积；但是为在具体操作中保证精度，沿测量地行进时不能过快，要尽可能地保持匀速前进。8.结束语

3S技术在数字林业中的应用 篇6

摘要:随着信息化的高速发展,我国的测绘技术也已经从传统的人工测绘发展为数字化测绘,测绘技术取得了突飞猛进的发展,本文探讨了数字测绘技术的优点以及应用。

关键字:数字技术测绘技术应用

数字化测绘技术是伴随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化而兴起的一门新兴的测绘技术。数字中国、数字城市等概念的提出以及相关数字化工程的启动,特别是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,使工程测量的手段和方法产生了深刻的变化。工程测量的服务领域也相应进一步延伸,而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。

一、数字化测绘技术的优点

1.它可以通过计算机的模拟,在屏幕上直观生动地(分层)反映出地形、地貌特征以及地籍要素,而且一目了然,基本上改变和弥补了传统产品线条、符号和数字、文字等综合包罗,非具一定专业知识才能读懂的缺陷。

2.数字化测绘产品在使用、维护和更新上具有方便快捷的特性,能够随时保持产品信息的现势性,可以随时补充修改,随时出新图提供使用。

3.根据不同用户的需要,可以对产品的各种要素进行数据再加工,得到不同用途的图件,而且还可以随意对图形进行拼接、缩放,用途更广泛。

4.利用数字化(地形、地籍)测绘成果,作为底图,可在计算机上进行各种规划与设计(如土地资源开发规划和城市道路网的设计等),可方便地进行许多方案的设计与比较,对各种要素的统计、汇总、叠加、分析也方便、准确。在计算机的帮助下,大大提高了测绘生产作业的自动化、科学化、规范化程度,数字化测绘产品的应用水平也将达到新的高度。除此以外,在其他方面还显示出很多优越性,但从以上几点足以可见数字化(地形、地籍)测绘很符合现代社会信息的要求,是现代测绘的发展方向。因而,以前以传统测绘为主的专业测绘单位,现在是以发展数字化测绘技术作为发展的目标与方向。

二、数字化测绘中作业模式的选择问题

数字化测绘设备是全站仪加电子手簿或电子平板,作业分为编码方法和无码方法。编码方法在记录测量数据时必须按碎部点的类型及相互间几何关系输入特征编码, 作业员不仅要熟记编码,为正确输入编码,测站与棱镜间还需要较多有关测点的信息交流,因此作业速度慢。尤其当地形复杂、通视困难、对一个地物的测量是不连续的,甚至要经过几个测站的观测才能完成时,作业难度大,出错机会多。无码作业则不需输入任何编码,代之以绘制草图记录所测点位及相邻关系。测站与棱镜间联络较少,测站照准目标操作电子手簿驱动全站仪测取数据后,只需向棱镜处作业员报告碎部点号而已。具有平板测图知识的作业员随棱镜现场绘制草图,轻松且不易出错。测图工作实际上主要在棱镜处进行,测站观测速度很快,一台全站仪可观测2~3个棱镜,相当2~3个图板的平板测图。所以无码作业方法更容易为测量人员所接受。数字化测绘记录设备过去以电子手簿为主,但目前有关电子平板的介绍、报道较多。所谓内外业一体化的作业方法,即利用电子平板(便携机)在野外实现碎部点展绘成图被描绘成最先进的方法。但实际上若电子平板与全站仪联机则由于通视不一定好,加之数字化测图测程较远,绘图员在电子平板上编辑绘图很困难。若靠远距离观察辅之以镜站作业员的描述来绘图,则不仅对电子平板绘图员的技术、经验要求较高,且既慢又容易出错。就这一点而言,类似传统的平板测图的作业方法,不同之处仅在于不需展点、计算机编辑代替手工绘图而已。为解决这一问题,市场上推出了遥控电子平板。虽然采用遥控平板可使绘图员随棱镜现场绘图,但设备投资远高于电子手簿。野外作业速度也低于电子手簿加草图方法。实际上是付出高昂的代价以外业时间换取内业时间。若考虑到野外作业条件艰苦,作业人员的愿望恰恰相反;即宁愿用内业时间换取外业时间。加之电子平板还有恶劣条件下可靠性差,携带不如电子手簿方便的缺点。所以大多数情况下,尤其是复杂地区,电子手簿加草图方法仍是最适合的作业方法。

三、数字化测绘技术在地籍测量中的应用

1.数字测图的主要内容

1.1原图数字化

当一个地区需要用到数字地形图而一时因经费困难或受到时间等原因的限制时,该方法是最适宜的。它能够充分利用现有的地形图,仅需配备计算机、数字化仪或扫描仪、绘图仪再配以数字化软件就可以开展工作,并且可以在很短的时间内获得数字化成果。它的工作方法有两种:手扶跟踪数字化及扫描矢量化,其中后一种的精度、效率更高。但是,利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响,加上数字化过程中所产生的各种误差,因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物地貌,现时性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。为了充分利用该法得到数字地图,可通过修测、补测等方法,实测一部分地物点的精确坐标,再用这些点的坐标代替原来的坐标,通过调整,可在一定程度上提高原图的精度。而随着地图的不断更新,实测坐标的增加, 地图的精度也就会相应地得到提高。

1.2地面数字测图

在没有合乎要求的大比例尺地图的地区,可直接采用地面数字测图的方法,该方法也称为内外业一体化数字测图,是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。

1.3航测数字成图

当一个地区(或测区)很大时,可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像,通过外业判读,在内业建立地面的模型,通过计算机用绘图软件在模型上量测,直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展,数字摄影测量已在我国部分地区取得成功,不久将会得到推广。它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像,内业通过专门的航测软件,在计算机上对数字影像进行像对匹配,建立地面的数字模型,再通过专用的软件来获得数字地图。可以说,这将是今后数字测图的一个重要发展方向。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成,它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低,不受气候及季节的限制等优点,特别适合于城市及大测区的大面积成图。

2.数字测图在地籍测量中的应用

随着国家小城镇建设步伐的加快,城镇地籍测量工作在全国范围内展开,各地对地籍图的需求将急剧膨胀。地籍测量的目的是为了全面澄清城镇土地的属性、位置、面积、用途、经济价值及相互之间的关系,为建立全国土地管理信息系统奠定基础。随着高新测绘技术的开发和应用,数字化测绘技术的应用得到迅速发展。较之传统的大(小)平板仪(地形、地籍)测绘技术,数字化测绘可以让测绘产品更加多样化,技术含量和应用水平更高,产品的使用与维护更加方便、快捷、直观,与传统的测绘产品(地形、地籍图件)相比,数字化测绘产品具有明显的优越性。作业流程的科学化是数字测量的关键所在,结合测区已有的资料,以有关规程、规范为依据,设计作业流程,数字地籍测量的作业流程见下图:

3.数字测绘在数字地球中的应用

简言之,数字地球就是把经济和社会发展方方面面的信息,加载于一个统一的地理坐标框架中按数字的形式存贮于计算机,任何机构或个人均可通过网络通讯技术, 足不出户便获取所需的信息做到“秀才不出门,全知天下事”。数字地球是一个十分庞大的系统工程,技术复杂,涉及部门多,没有任何一个部门或团体能单独承担,它需要地球科学、信息科学、空间技术和众多应用部门的配合。测绘作为地学和信息学的重要组成部分,在国家空间数据基础设施建设中具有不可替代的地位, 空间基础信息的获取、处理,向信息高速公路提供内容丰富、形式多样的信息货物等工作已历史地落在测绘工作者肩上。可以说,数字地球始于测绘。我国测绘部门从20世纪八十年代初期开始,对传统测绘技术进行了大规模的数字化改造。传统的光学定位技术已被光电技术、GPS技术所取代,传统的白纸测图已被数字测图和地理信息系统所取代,以地面测量为主向以卫星定位(GPS)、卫星遥感(RS)测绘等高技术为主的对地观测方面转变,被动的静态测量向动态的实时测量方面转变"测绘部门在数字地球基础框架建设方面做了大量工作,主要包括:建立了全国A级、B级 GPS网;完成了全国1:100万、1:25万基础地理数据库和数据服务设施;建立了国情和省情综合地理信息系统;研制成功了从遥感立体影像自动建立数字地面模型的数字摄影测量系统;研制成功了数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)等“4D”产品生产线。数字地球的雏形已经形成。

当然,数字测绘技术应用于很多方面,由于篇幅有限,就不在此一一列举了。

总之,数字测绘技术在工程测量中应用广泛,精确且使用,并且数字测绘技术也在日新月异地发展,广大测绘工作者要更新思维、坚持学习,做数字化的测绘工作者。

参考文献:

[1]贺丽娟,曹振一数字化测绘技术在工程测量中的应用西北水电2002

[2]覃其进浅谈数字化技术在地籍测绘中的应用广西地质2001

[3]高恒昌,段朝辉,张澎数字化测图在城镇地籍测量中的应用[J]城市勘测,2002,(2)1

3S技术在数字林业中的应用 篇7

1 3s技术的不断发展与进步

全球定位系统是当今世界上应用最广泛最适用的导航定位系统, 地理信息系统是处理与地理空间有关的功能强大的计算机信息系统, 遥感是不与物体接触, 用遥感平台上搭载的传感器收集目标物的电磁波信息并经处理揭示其性质的科学技术。近年来, 3s技术不断的发展与进步, 在林业资源的调查上有更广泛的应用。

3s技术在林业资源调查上的运用越来越广泛, 其中GPS技术可以对林业资源进行详细的定位, 让相关人员更好的了解林业资源的状况。RS在生态学上的直接应用包括收集数据信息源、生态调查和动态监测, 间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等, 如土地利用和土地覆盖变化, 生态环境的变化以及生物多样性的保护, 生态环境灾害预测, 森林经营管理与生态恢复等。而GIS技术在林业资源的调查方面有以下优势:分析多种空间尺度下的数据, 可以探索植物群落分布随时间推移而变化的规律。总之, 3s技术在林业资源的调查方面运用越来越广泛, 通过3s技术的不断发展, 能够更好的调查我国的林业资源, 对我国林业资源的分布与种类有更加详细透彻地了解, 与此同时, 制定出更多有利于林业发展的相关林业政策, 能够更好的保护我国的林业资源。

2 3s技术在林业资源调查上的应用

2.1监测森林资源

航天航空遥感、地理信息系统、卫星定位系统的综合运用能够更好地监测我国的林业资源, 我国地域辽阔, 地理国情复杂, 与此同时, 经济快速发展, 地表变化频繁。为了满足经济社会的迫切需求, 监测地理信息部门创造性的提出了开创地理国情监测的命题。

新疆位于亚欧大陆中部, 地处中国西北边陲, 总面积166.49 万km2。林业在新疆经济社会发展中具有特殊地位和作用, 承担着维护生态安全、发展林业产业、建设生态文明3 大战略任务。对新疆地区的林业资源进行监测具有重要的作用, 新疆林业资源主要由山区天然林、绿洲人工林和荒漠河谷林3 大部分组成。全区林业用地面积1087.21 万hm2, 森林面积660.33 多万hm2, 活立木总储蓄量为3.39 亿m3。所以新疆林业资源非常丰富, 对新疆的林业资源进行监测是非常必要的, 通过监测可以更加详细地了解新疆的林业资源, 更好的对新疆林业资源进行保护。

2.2灾害监测与防治

3s技术的发展为自然灾害的监测、管理、分析、决策提供了新的方法和手段, 极大的减少了自然灾害给林业资源带来的损失, 一系列的自然灾害如泥石流等都会给林业资源带来巨大的损害, 所以利用3s技术对自然灾害进行监测与防治是非常必要的, 它能够更好的保护林业资源, 能够减少自然灾害给林业资源带来的损失。

新疆是自然灾害多发地, 自然灾害的爆发给新疆的林业资源带来巨大损失。所以在新疆地区利用3s技术来监测和预防自然灾害能够有效地保护新疆地区的林业资源, 对新疆林业资源的调查起到非常重要的作用。新疆的轮廓呈现出“三山夹两盆”地貌格局, 地貌类型复杂多样, 山脉连绵起伏, 地形高差悬殊, 新构造运动强烈, 气候和自然环境复杂多变, 新疆成为自然灾害多发地区。新疆的植被越来越多, 绿化面积迅速扩大, 但是对荒漠化的治理还是比较缓慢, 所以荒漠化也是新疆面临的自然灾害之一, 新疆的林业资源主要分布在塔里木盆地和准格尔盆地, 自然灾害的发生会对新疆的林业资源带来巨大的影响, 所以利用3s技术来监测和预防新疆地区的自然灾害, 有利于对新疆林业资源进行更好的调查。

2.3林业决策与管理

利用3s技术可以更好的对林业资源进行决策与管理, GPS不仅可以完成数据的管理, 而且能够建立简单的决策、生长、预测等专业模型, 对各种管理过程进行模拟, 通过模拟比较可以选择出最佳的管理方案, 用于对林业资源的管理。还可以通过GIS和RS森林资源进行监测, 随时关注森林资源的动态变化, 不断调整对森林资源的管理策略, 使森林资源能够受到有效地保护。

随着科学技术的发展, 3s技术得到越来越广泛的运用, 其中3s技术在林业资源调查上发挥了巨大的作用, 能够更好的促进林业资源的调查工作, 让相关人员对林业资源有更加详细彻底地了解, 并且对林业资源的管理做出正确的决策, 并最终促进对林业资源的保护工作。本文主要介绍了不断进步与发展的3s技术, 同时对3s技术在林业资源调查上的应用做了相关的研究。

参考文献

[1]孙东辉.3s技术在林业资源调查上的应用研究[J].林业勘查设计, 2011 (02) :15.

3S技术在数字林业中的应用 篇8

关键词3S技术;森林资源调查;应用技术;数字林业

中图分类号S757.2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)032-0101-01

1“3S”技术简介

3S”是全球定位系统GPS、卫星遥感系统RS和地理信息系统GIS的简称。3S技术是关于GPS技术,RS技术和GIS技术的简称。

1.1GIS—地理信息系统

地理信息系统是近二十年来发展起来的一门综合应用系统,它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来,并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体,利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据。这样,就可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户,便于工程管理者对项目的分析管理、规划设计、检查验收等提供决策依据。

1.2GPS—全球定位系统

全球定位系统是上世纪70年代由美国研制的新一代空间卫星导航定位系统。全球定位系统共由三部分构成:地面控制部分、空间部分、用户装置部分等。GPS的主要特点是全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效率及应用广泛多功能。全球定位系统是由一系列卫星组成的,它们24小时提供高精度的世界范围的定位和导航信息。准确地说,它是由24颗沿距地球12000公里高度的轨道运行卫星组成,不停地发送回精确的时间和它们的位置。GPS接收器同时收听3～12颗卫星的信号,从而判断地面上或接近地面的物体的位置,以及它们的移动速度和方向等。

1.3RS—卫星遥感系统

遥感,就是遥远地感知。人类通过大量的实践,发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。

23S技术在森林资源二类调查中的应用

2.1“GIS”在森林资源调查中的应用

GIS是森林资源调查工作的主要数据处理查询分析平台,将基础地理要素数据域林业专题要素数据叠加,把资源调查数据和遥感影像图及地形图建立关联,勾绘出资源空间分布信息,并进行分析查询及规划工作。

2.1.1ArcGIS平台中的数据组织与查询

在ArcGIS中,任意选择图形位置(小班或样地点)便可得知其相应的属性数据资料,如小班编码、面积、林种、地类、土壤类型等林地、林种因子,同时,一个数据集中的所有数据都处于同一空间坐标系统中,可通过鼠标直接点击,查询具体位置的地理坐标。也可通过空间叠加,查询出特定空间区域中的对应信息,例如可以查询出一条河流的缓冲区经过的村庄,也可查询出某个小班中有多少道路,从而实现了双向交互管理查询,也可很便捷地在空间、属性数据的基础上建立经营规划设计方案,根据调查经营活动情况及时更新数据,为及时准确地掌握森林资源状况和消长变化动态提供了依据。

2.1.2面积与最佳距离计算

在需要计算面积的土层中任意选定一个闭合图形,使用面积计算功能,图层界面中就会自动显示所选定范围的面积;在现状图如道路图层中,确定1个起始点和1各目标点,运用计算两点间距离功能,图层界面会选取2个目标点间的最佳途径,为林业调查进行路线及造林规划设计或经营更新、检查验收等工作提更科学依据。

2.2“RS”在森林资源调查中的应用

2009年,我县进行森林资源二类调查。我们根据甘肃省林业规划院提供的TM卫星遥感影像作为遥感数据源,根据卫片数据中的色彩、形态、结构和相关分布、地域分布等因素,与前期林相数据进行对比,对不同的小班地块进行判读,判读的结果直接利用GIS的成图功能形成新的小班图形,再接合地形图和卫片数据打印出我们要调查的乡镇图片,带到现地根据实地情况进行便调查便修正,再把修整好的小班图重新勾绘到电脑内,有GIS系统制成最终的专题图。利用卫片数据进行内业的前期勾绘,使地块的边界信息准确性提高,极大的节省了我们外业调查的工作量。

3“3S”技术在林业生产中的应用展望

“3S”技术的发展,为林业现代化和科技化描绘出一幅宏伟的蓝图,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表,最终提出决策实施方案。在技术上可以说是跨时段的、从天空到地表的多维“立体林业”,逐步替代传统的调查、规划、监测和管理手段,使林业行业由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。在未来的几年中,“3S”技术将得到更深层次的发展。

1)以GIS为基础,建立林业集成信息管理系统。随着林业产业信息化的逐步建立,以森林资源分布、珍稀动植物分布、自然保护区、防火、森防、灾害分布、人事档案等为专题的林业信息管理系统将逐步完善,形成一个信息丰富、动态的林业集成信息管理系统。

2)以环境与资源数据为基础,建立环境与资源综合监测体系。随着环境与资源数据库的不断开发,各专题监测系统框架将初步建立,如森林资源监测、森林灾害监测、陆生野生动植物监测、湿地资源及沙化监测等,并在此基础上,形成综合监测体系。

3)林业信息网络工程建设完成,“3S”技术的应用范围进一步拓宽。随着林业GIS中心的进一步建设发展,通过林业信息网,定时向县委、县政府及上级林业部门提供最新林情,实现系统内各部门的跨地域互联以及兄弟系统间的资源数据共享。

4)逐步实现预测和决策的科学化。随着各系统、体系、工程、网络的建立,引入决策科学及专家系统,并进行林业专题模型、预测模拟研究开发,综合形成辅助决策系统,以提供科学宏观决策。“3S”系统将成为“运筹帷握、决胜千里”的预测和决策手段,为领导层制定战略、全局性规划提供依据。

参考文献

[1]侯瑞霞.“3S”技术在森林资源二类调查中的应用[J].林业调查规划,2006,31,3:12-13.

[2]葛亲红.“3S”技术在延平区森林资源管理中的应用[J].福建林业科技,2005,9:176-178.

作者简介

米玉兰,女,甘肃民乐人,大专,工程师,从事林业调查规划工作。