車騰騰,馮益明,2,吳春爭

(1.中國林科院資源信息研究所,北京100091;2.中國林科院荒漠化研究所,北京 100091;3.西南林學(xué)院,昆明 650224)

1 引言

林業(yè)是生態(tài)建設(shè)的主體,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公益事業(yè)。但由于歷史和自然的原因,林業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展水平還比較低,經(jīng)營管理粗放,體制轉(zhuǎn)軌緩慢,林區(qū)社會(huì)發(fā)育程度不高,生產(chǎn)力仍然很不發(fā)達(dá)。我國林業(yè)與世界林業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,也存在著相當(dāng)大的差距,是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中一個(gè)十分薄弱的環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平不斷提高,林業(yè)的地位變得越來越重要。因此,對森林資源進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測與嚴(yán)格的管理,成為當(dāng)前林業(yè)研究工作的重點(diǎn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以及精準(zhǔn)林業(yè)的要求,拓展“3S”技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢[1～4]。在林區(qū)復(fù)雜的地理環(huán)境下,引入“3S”技術(shù)將大大減輕林業(yè)工作者的工作量。同時(shí),工作效率和精度也將大大提高。本文主要從目前“3S”技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的具體應(yīng)用出發(fā),指出當(dāng)前應(yīng)用存在的問題并給予展望。

2 3S技術(shù)概念及其各自在林業(yè)中應(yīng)用的特點(diǎn)

3S技術(shù)是GPS(Global Positioning System)、RS(Remote Sensing)和GIS(Geographic Information System)的統(tǒng)稱,是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合,多學(xué)科高度集成的對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)[5]。我國“3S”技術(shù)的研究與應(yīng)用晚于國外10～20年,但近20年來發(fā)展迅速,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、資源監(jiān)測、資源清查與管理、交通與通訊、城市規(guī)劃、災(zāi)害與災(zāi)情評估及全球氣候變化研究等諸多領(lǐng)域,并已形成龐大的技術(shù)產(chǎn)業(yè)[6]。

隨著3種技術(shù)的日益成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展,其研究和應(yīng)用開始向集成化方向發(fā)展,形成3S集成系統(tǒng)[7]。在這種集成系統(tǒng)中,GPS主要用于實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地提供目標(biāo)物體以及各類傳感器和運(yùn)載平臺(tái)空間位置;RS用于實(shí)時(shí)地提供目標(biāo)及其環(huán)境的相關(guān)信息特征,發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化,及時(shí)地對GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。GIS則是對不同來源的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、集成管理、動(dòng)態(tài)存取、智能分析。

2.1 全球定位系統(tǒng)(GPS)

GPS(全球定位系統(tǒng))是美國自20世紀(jì)60年代開始?xì)v經(jīng)20多年的開發(fā)于1994年部署完成的以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)[7]。該系統(tǒng)有分布在6個(gè)軌道上的24顆定位導(dǎo)航衛(wèi)星組成,提供全能型、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航、定位和定時(shí)功能,能夠?yàn)橛脩籼峁┚_的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。

在林業(yè)上,傳統(tǒng)的一類資源清查中主要利用地形圖結(jié)合航片進(jìn)行樣地定位,實(shí)測獲取資源數(shù)據(jù),勞動(dòng)量大、耗時(shí)長。GPS的出現(xiàn)使林區(qū)樣點(diǎn)定位發(fā)生了巨大的變化,從根本上解決了樣地難以復(fù)位的情況。通過在林區(qū)建立GPS控制網(wǎng)體系,對某些點(diǎn)采用靜態(tài)處理、相對定位的方式進(jìn)行測量,從而獲取高精度的控制點(diǎn)坐標(biāo),然后以這些點(diǎn)為基礎(chǔ),控制林區(qū)其他點(diǎn)位的測量。

此外,GPS還可以用于遙感地面控制、伐區(qū)邊界量測、森林災(zāi)害的評估以及各類造林工程檢查驗(yàn)收等諸多方面。通過GPS的應(yīng)用,改進(jìn)了現(xiàn)行的森林資源調(diào)查方法,提高了森林資源調(diào)查精度,從而推動(dòng)了林業(yè)管理精確化、科學(xué)化。目前,GPS已經(jīng)作為林業(yè)調(diào)查的必備工具,廣泛應(yīng)用于各類調(diào)查和監(jiān)測,極大提高了調(diào)查精度,節(jié)省了調(diào)查時(shí)間,提高了工作效率[8]。

2.2 遙感(RS)

RS(遙感)是在遠(yuǎn)離目標(biāo)、與目標(biāo)不直接接觸的情況通過傳感器收集被測目標(biāo)所發(fā)射出來的電磁波能量而加以記錄并成像,以供專業(yè)人士進(jìn)行信息識(shí)別、分類和分析的一項(xiàng)綜合性探測技術(shù)[9]。

遙感在林業(yè)上主要用于各類土地面積的判讀、森林蓄積的量測和災(zāi)害的預(yù)測等。

土地面積判讀是通過一系列遙感解譯標(biāo)志和引入一些輔助參數(shù)(如高程、地貌等),通過影像色調(diào)、光澤、紋理、幾何位置、尺寸大小、高度等結(jié)合間接解譯標(biāo)志進(jìn)行判讀,在G IS操作平臺(tái)上劃分小班,填寫屬性因子,生成圖,并導(dǎo)出相應(yīng)的Excel統(tǒng)計(jì)表。

森林蓄積量判讀是通過遙感影像各波段的灰度值及相應(yīng)的比值,以樹種、齡組、優(yōu)勢樹種等因子作為自變量,以單位面積蓄積量為因變量建立回歸模型,通過計(jì)算并標(biāo)出相應(yīng)樹種的蓄積量。災(zāi)害預(yù)測則是通過對比不同時(shí)相下的遙感影像數(shù)據(jù),根據(jù)影像之間的差異來判斷確定災(zāi)害,達(dá)到預(yù)測的效果。

2.3 地理信息系統(tǒng)(GIS)

GIS(地理信息系統(tǒng))是指在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下,對具有空間內(nèi)涵的地理信息進(jìn)入輸入、存儲(chǔ)、查詢、運(yùn)算、分析、表達(dá)的技術(shù)系統(tǒng)[7]。

過去,無論是森林資源的一類調(diào)查、二類調(diào)查還是三類調(diào)查,數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及圖表的制作主要是以手工為主,速度慢、效率低。而地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)與現(xiàn)代獲取數(shù)據(jù)方式相結(jié)合的方法,大大地改進(jìn)了數(shù)據(jù)處理的方式,可以快速獲取有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及圖表文件[8]。

3 精準(zhǔn)林業(yè)

3.1 概念及內(nèi)涵

精準(zhǔn)林業(yè)(Precision Forestry)定義是“采用包括3S技術(shù)、數(shù)字通訊、機(jī)械自動(dòng)化、傳感器技術(shù)和林木遺傳工程等在內(nèi)的現(xiàn)代高科技技術(shù)對土地類型進(jìn)行分析,建立森林生態(tài)模擬環(huán)境,對樹木的育種、施肥、生長、病蟲害防治和火災(zāi)事故預(yù)防實(shí)行監(jiān)測。同時(shí),以全站儀、PDA、數(shù)碼相機(jī)對單株木的樹干直徑、材積、樹心坐標(biāo)、樹冠表面積和體積等因子進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)、精準(zhǔn)、定量監(jiān)測?！盵10]精準(zhǔn)林業(yè)是根據(jù)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展過來的,它的技術(shù)核心在于對森林生長實(shí)現(xiàn)精確的定量計(jì)測和監(jiān)測,從而克服傳統(tǒng)粗放林業(yè)體系中各種不可定量因素所帶來的弊端。

精準(zhǔn)林業(yè)并不是一個(gè)孤立的體系,它的出現(xiàn)和發(fā)展主要以3S(全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS)技術(shù)、信息技術(shù)、智能化決策技術(shù)、可變量控制技術(shù)等為技術(shù)支撐,以生態(tài)學(xué)、造林學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、控制學(xué)、測繪學(xué)為指導(dǎo),它的建立依賴于地球空間信息基礎(chǔ)理論及其他高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。核心是實(shí)時(shí)測定工作對象所需工作的質(zhì)、量和時(shí)間等數(shù)據(jù)。通過對影響林木生長環(huán)境因素實(shí)際存在的時(shí)空差異性分析,判別林木長勢優(yōu)劣,確定影響長勢的原因,提出科學(xué)處方,采取技術(shù)上有效、經(jīng)濟(jì)上可行的調(diào)控措施,消除和減少這些差異。并按需定量實(shí)施灌溉、施肥和噴藥,以實(shí)現(xiàn)最小資源投入、最大林業(yè)收益和最少環(huán)境危害。制定出針對性的林業(yè)生產(chǎn)措施,在取得最優(yōu)效果的同時(shí),減少污染,保護(hù)生態(tài),實(shí)現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 背景及現(xiàn)狀

3.2.1 產(chǎn)生背景

精準(zhǔn)林業(yè)的構(gòu)想是美國在20世紀(jì)80年代首先提出的。提出這個(gè)概念的基礎(chǔ),是當(dāng)時(shí)微電子技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了智能化監(jiān)控技術(shù),同時(shí)又結(jié)合了作物生長模擬、栽培管理、測土配方施肥等技術(shù)。由于GPS技術(shù)在1990年海灣戰(zhàn)爭中大顯身手,此后美國將這一技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,開創(chuàng)了精準(zhǔn)林業(yè)技術(shù)體系的雛形。到了1992年4月,美國召開了第一次精準(zhǔn)林業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì),精準(zhǔn)林業(yè)這一概念才逐漸被人們廣為接受。

在我國,受到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和三維工業(yè)測量的啟發(fā),提出了“精準(zhǔn)林業(yè)”概念,之后在北京密云縣建立我國第一個(gè)精準(zhǔn)林業(yè)示范基地。

3.2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

精準(zhǔn)林業(yè)要求達(dá)到提高林業(yè)生產(chǎn)高效化程度、林業(yè)生產(chǎn)中降低成本、提高投入產(chǎn)出率、發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效林業(yè)的要求以及環(huán)境保護(hù)、資源再生利用、林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面的目標(biāo)。由于其高度依賴于3S技術(shù),因此,精準(zhǔn)林業(yè)在3S技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美國家發(fā)展迅速。

國內(nèi),在2001年啟動(dòng)了“森林精準(zhǔn)監(jiān)測與重大病蟲害遙感監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)研究”項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了全球定位系統(tǒng)、全站儀、近景攝影、航片、航天遙感、GIS等先進(jìn)技術(shù)的精準(zhǔn)林業(yè)技術(shù)集成系統(tǒng),為我國精準(zhǔn)林業(yè)的建立奠定了良好的基礎(chǔ)[11]。從2002年開始,有研究人員利用以3S為代表的高新技術(shù)從事北京市森林立地類型研究,對北京市的林型和立地類型進(jìn)行了科學(xué)的劃分。這些工作標(biāo)志著我國對精準(zhǔn)林業(yè)的研究由零散、個(gè)別的研究進(jìn)入了系統(tǒng)集成與平臺(tái)建立階段。專家預(yù)言,隨著一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)精準(zhǔn)林業(yè)示范基地的建立,我國的精準(zhǔn)林業(yè)將由實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向生產(chǎn),由技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)。

3.3 3S對精準(zhǔn)林業(yè)的意義

林業(yè)是與3S技術(shù)最為密切的行業(yè)之一。特別是生物育種中的地理變異、生態(tài)學(xué)中的林火管理與景觀分析、森林培育中的立地條件分析、林業(yè)經(jīng)濟(jì)管理的地圖應(yīng)用、森林經(jīng)理中的資源環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測評價(jià)、森林保護(hù)中的病蟲害監(jiān)測、水保與荒漠化防治中的監(jiān)測與評價(jià)、林業(yè)工程中的道路建設(shè)、采伐中的林圖編繪等,每一項(xiàng)都離不開3S理論與技術(shù)[12]。

3S技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。GPS與RS在3S中扮演著數(shù)據(jù)源的角色,能解決傳統(tǒng)測量在林業(yè)實(shí)地測量中的局限性,為GIS提供充分的空間位置數(shù)據(jù)及其他相關(guān)數(shù)據(jù);GIS則起著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息挖掘、輔助決策等重要作用。從空間的角度定量地對林業(yè)資源進(jìn)行描述,在獲取大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上為決策者提供詳細(xì)的信息,為決策的制定提供參考。結(jié)合林業(yè)建設(shè)與現(xiàn)代科技發(fā)展的需要,建立實(shí)時(shí)的、自動(dòng)的林業(yè)3S技術(shù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)森林資源與生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)查監(jiān)測與評價(jià)、水土保持監(jiān)測、森林病蟲害監(jiān)測、防火滅火、森林培育、采伐利用及更新的一體化和自動(dòng)化,從整體上解決相關(guān)問題,有助于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)林業(yè)。

4 3S技術(shù)在精準(zhǔn)林業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨同其他各種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,3S技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于國內(nèi)外精準(zhǔn)林業(yè)的建設(shè)。在我國,精確林業(yè)的理論框架也在逐步完善,技術(shù)體系初步建立,應(yīng)用領(lǐng)域也在進(jìn)一步擴(kuò)大,產(chǎn)業(yè)部門逐漸形成。

4.1 森林資源調(diào)查及動(dòng)態(tài)監(jiān)測

森林資源的可持續(xù)發(fā)展要求對森林資源進(jìn)行合理管理和利用,長期以來,資源作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的有機(jī)體,資源信息得不到及時(shí)更新,造成對森林資源長期發(fā)展的預(yù)測預(yù)報(bào)環(huán)節(jié)薄弱,從而不能及時(shí)為相應(yīng)的森林資源管理與決策部門提供足夠的信息。隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是遙感與地理信息系統(tǒng)的日益完善,遙感數(shù)據(jù)可直接進(jìn)入地理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了3S技術(shù)的一體化,可及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地對森林資源信息進(jìn)行更新,對森林資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測,促進(jìn)精準(zhǔn)林業(yè)發(fā)展。

在森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面,也一直都很重視現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用。G reen等[13]利用38景Land-Sat MSS和基于早期航空遙感的植被圖來估計(jì)馬達(dá)加斯加?xùn)|部雨林的面積,監(jiān)測其在1950～1985年間的森林植被的消減速率,分析了森林砍伐與地形坡度和人口密度的關(guān)系,并用森林周長/面積比來作為森林破碎化的一種度量。A rdo等利用 Landsat MSS(1972～1989)和數(shù)字高程數(shù)據(jù)分析了德國和捷克邊境地區(qū)針葉林在長達(dá)18年的時(shí)間內(nèi)森林覆蓋的變化、森林砍伐與高程及坡度的關(guān)系、森林退化與SO2和NOx等點(diǎn)污染源的距離及方向的關(guān)系等,取得了極具意義的研究成果。我國在“六五”期間,完成了“應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測”的攻關(guān)項(xiàng)目,取得了可喜的成果[14]。早在1994年,游先祥就利用用遙感信息復(fù)合方法完成了森林分類和動(dòng)態(tài)監(jiān)測研究[15]。

在森林資源調(diào)查方面,借助3S技術(shù)能為小班調(diào)查中屬性的解決提供幫助。在單株木因子提取方面已經(jīng)有很多專家對利用遙感影像提取樹木因子做了大量的研究。如,M eyer等[16]早在1994年就對瑞士Sw iss高原上的一處森林開展了利用高分辨率的紅外航空影像進(jìn)行半自動(dòng)化樹種識(shí)別的研究,平均精度達(dá)到了71%。M.M altamo等[17]開展了通過結(jié)合微波影像和直徑分布模型對單株木式樣的識(shí)別來對預(yù)估整個(gè)林分特征的研究。M ats Erikson[18]通過利用高空間分辨率航空遙感影像和不同樹木樹冠的形態(tài)學(xué)特征來區(qū)分單株木,其精度最高的可達(dá)到91%。Donald G.Leckie等[19]在加拿大西海岸的一片幼齡針葉林中利用高空間分辨率多光譜航空影像數(shù)據(jù)的半自動(dòng)化單株木樹冠識(shí)別林分區(qū)劃和林分組成的研究。劉曉雙等用高空間分辨率遙感影像對單木樹冠進(jìn)行自動(dòng)提取和輪廓描繪的方法在林業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)行了探討[20]。如果這些研究能應(yīng)用到實(shí)踐中將大大簡化森林資源調(diào)查的復(fù)雜程度,同時(shí)隨著精度的提高將為精準(zhǔn)林業(yè)做出突出貢獻(xiàn)。此外,李增元等利用雷達(dá)干涉測量技術(shù),干涉土地利用影像(ILU)的生成、基于ILU影像的森林分類方法、大區(qū)域ILU影像的幾何糾正及鑲嵌技術(shù),并利用ERSSAR串行軌道數(shù)據(jù)生成的ILU影像成功地對我國東北3省進(jìn)行了森林制圖,其分類平均精度在82%以上[21]。李春干等[22]以SPOT5圖像為研究對象,試驗(yàn)了4種圖像分割方案,采用基于最終測量精度準(zhǔn)則的多指標(biāo)評價(jià)和基于歐氏距離的相似度綜合評價(jià)兩種方法,對分割效果進(jìn)行評價(jià)。采用圖像分割的方法自動(dòng)提取小班邊界,經(jīng)適當(dāng)后處理后編制工作手圖用于森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查,不但大量節(jié)省野外小班勾繪工作時(shí)間、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率,而且大幅度地提高了小班勾繪的準(zhǔn)確性,確保面積調(diào)查精度。

4.2 森林災(zāi)害監(jiān)測

森林災(zāi)害主要包括森林病蟲害、森林火災(zāi)等。利用3S技術(shù)監(jiān)測森林災(zāi)害,方法科學(xué),手段先進(jìn)。武紅敢等利用陸地衛(wèi)星 TM數(shù)據(jù)開展早期災(zāi)害點(diǎn)(或蟲源地)監(jiān)測的方法和利用航天遙感數(shù)據(jù)對“蟲源地”實(shí)施的有效監(jiān)測,為航天遙感技術(shù)用于重大森林病蟲害的宏觀監(jiān)測和預(yù)警提供了實(shí)例[23]。石雷等[24]利用3S技術(shù)提出利用中低分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在時(shí)間序列上的累計(jì)環(huán)境變化響應(yīng),結(jié)合GIS技術(shù)、人工智能等技術(shù)來監(jiān)測松材線蟲病的新方法。王蕾[25]研究了基于“3S”技術(shù)的松材線蟲入侵前后馬尾松林動(dòng)態(tài)變化在研究中對應(yīng)用3S技術(shù)進(jìn)行蟲害動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的關(guān)鍵問題——信息提取及種群空間格局遙感分析模型進(jìn)行了研究,建立了生態(tài)格局遙感分析模型,對浙江受害較為嚴(yán)重的地區(qū)進(jìn)行了受害前后馬尾松生態(tài)格局動(dòng)態(tài)變化分析。Vogelmann和Rock早在1988年就開始利用TM數(shù)據(jù)來評估高海拔地區(qū)針葉林的破壞[26]。1990年,Ekstrand用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)和數(shù)字林分?jǐn)?shù)據(jù)對挪威云杉進(jìn)行了中度損傷的檢測[27]。此外,2003年韓秀珍等[28]將遙感與GIS應(yīng)用在東亞飛蝗災(zāi)害中。將遙感與GIS結(jié)合 ,對蝗蟲生境特征、歷史蝗災(zāi)記錄、蝗害發(fā)生時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和分析 ,可提供蝗災(zāi)時(shí)空變化、蝗災(zāi)范圍、蝗災(zāi)程度、滅蝗的最佳時(shí)段等重要信息。就目前來看,還有很多關(guān)于利用3S技術(shù)來管理林業(yè)生物災(zāi)害和動(dòng)態(tài)監(jiān)測方面的應(yīng)用研究[29～30],而3S技術(shù)的引進(jìn)也勢必會(huì)給森林管理監(jiān)測帶來幫助,為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)林業(yè)提供有效工具。

就我國森林火災(zāi)而言,利用3S技術(shù)監(jiān)測已經(jīng)比較成熟了。以3S技術(shù)為核心,充分運(yùn)用數(shù)字化手段反映林火管理現(xiàn)狀,建立具有自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)的數(shù)字林火管理系統(tǒng),是林火管理現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,是當(dāng)今世界各國森林防火工作發(fā)展的目標(biāo)和方向[12]。早在1987年5月6日到6月2日發(fā)生在我國大興安嶺的特大森林火災(zāi),燒毀森林總面積達(dá)到115萬hm2。氣象衛(wèi)星在火點(diǎn)開始階段首先發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確確定了火點(diǎn)位置,在火點(diǎn)擴(kuò)展階段監(jiān)測了其發(fā)展動(dòng)態(tài),在最后階段對火災(zāi)損失進(jìn)行了準(zhǔn)確的評估,取得了顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效應(yīng)。我國還進(jìn)行了機(jī)——星——地航空遙感試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了側(cè)視雷達(dá)掃描圖像的實(shí)時(shí)數(shù)字傳輸,保障了對災(zāi)害事件的全天候監(jiān)測,并快速地通過通訊衛(wèi)星向遠(yuǎn)距離發(fā)送。近年來,此類監(jiān)測更是不斷在增加。

4.3 野生動(dòng)物資源調(diào)查

在野生動(dòng)物調(diào)查中,3S技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：可以利用GPS在行走調(diào)查樣帶時(shí)進(jìn)行起始點(diǎn)的尋找及行走過程的導(dǎo)航,用以保證樣帶的準(zhǔn)確性;利用遙感圖像進(jìn)行景觀類型的劃分和野生動(dòng)物棲息地的監(jiān)測,確定與野生動(dòng)物生活密切相關(guān)的生態(tài)因子;可利用GIS可很方便地將野生動(dòng)物數(shù)量、分布及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與其棲息地保護(hù)管理的狀況關(guān)聯(lián)起來,進(jìn)行綜合的分析,并將結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)形式表示出來,形成各種調(diào)查報(bào)告及圖面材料,為管理決策提供具有位置準(zhǔn)確性的直觀的信息。國外已經(jīng)有成功利用此技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),如Pornse利用遙感技術(shù)對Knaha國家公園鹿的棲息地進(jìn)行研究,為國家公園的規(guī)劃管理提供了良好的決策支持[14]。

4.4 林業(yè)綜合管理決策

3S技術(shù)在林業(yè)的綜合管理決策上也發(fā)揮著舉足輕重的作用。各種管理系統(tǒng)系統(tǒng)是建立在GIS開發(fā)平臺(tái)上的決策支持系統(tǒng)(DSS)同時(shí)綜合了專家系統(tǒng)(ES)和模型系統(tǒng)(SS),它根據(jù)專家在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí),建立作物栽培、統(tǒng)計(jì)趨勢與預(yù)測、決策管理等相關(guān)模型,為精準(zhǔn)林業(yè)的建設(shè)提供了技術(shù)知識(shí)支撐。武紅敢等[31]分析了遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)在森林病蟲害監(jiān)測和管理中的優(yōu)勢并提出了建立基于“3S”技術(shù)管理系統(tǒng)的迫切性和結(jié)構(gòu)框架。孫金華等[32]在總結(jié)和分析北京市生態(tài)公益林管理保護(hù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對用戶、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的特點(diǎn),提出了生態(tài)公益林管護(hù)GIS系統(tǒng)的建設(shè)方案。此外,楊毅等[33]針對縣級林業(yè)管理部門造林、綠化的規(guī)劃設(shè)計(jì)與監(jiān)督管理,人工商品林和經(jīng)濟(jì)林的撫育設(shè)計(jì)等森林經(jīng)營業(yè)務(wù),探討了以森林資源二類調(diào)查小班檔案為基本信息,以生物多樣性保護(hù)為基本思想,使用基于ActiveX技術(shù)的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)營林管理信息系統(tǒng)的開發(fā)。例如此類的林業(yè)信息決策系統(tǒng)已經(jīng)在各級管理部門得到了廣泛的應(yīng)用。

5 “3S”技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題和展望

我國是世界上人口最多的國家,地大物博早已成為一種過時(shí)觀念,因?yàn)槎嗄陙淼拇址判院吐訆Z性開發(fā)早就造成了自然資源的匱乏,再加上人口眾多,人均資源顯得尤其少。精準(zhǔn)林業(yè)是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果,是超前性的林業(yè)新技術(shù),是信息林業(yè)的重要組成部分。結(jié)合國情、省情,研究發(fā)展適用的精準(zhǔn)林業(yè)技術(shù)體系、運(yùn)用體系是必要的。精準(zhǔn)林業(yè)的研究與發(fā)展,將有助于人口、資源與環(huán)境方面重大問題的解決,有助于林業(yè)資源的高效利用和林業(yè)環(huán)境保護(hù)。發(fā)展精確林業(yè)是有效利用生態(tài)資源,實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。在此情況下,實(shí)施精確林業(yè)必然可以優(yōu)化資源,保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展,實(shí)際上這已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本戰(zhàn)略。但是,在實(shí)施精確林業(yè)上還有很多困難,如實(shí)施精準(zhǔn)林業(yè)技術(shù)必須滿足不同地理?xiàng)l件下的需求。我國疆域遼闊,林業(yè)生產(chǎn)條件復(fù)雜,林業(yè)領(lǐng)域電子計(jì)算機(jī)和信息等技術(shù)應(yīng)用較少,基礎(chǔ)設(shè)施還不先進(jìn)。3S技術(shù)在林業(yè)中應(yīng)用的不足主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)可獲取的衛(wèi)片資料雖多,但在光譜、空間和時(shí)間分辨率上得不到很好的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

(2)遙感圖像解譯技術(shù)目前還不十分成熟,尤其在地貌復(fù)雜零碎的丘陵山區(qū),很難解譯森林資源的細(xì)部信息。

(3)遙感圖像包含豐富的信息,可用于各項(xiàng)林業(yè)研究,但現(xiàn)在遙感信息的利用和挖掘還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

(4)應(yīng)用的面還不夠廣,基層林業(yè)部門3S技術(shù)配置還不夠完善,并且缺乏專業(yè)人才。

(5)開發(fā)適宜不同地理環(huán)境下的精確林業(yè)軟件不太現(xiàn)實(shí)。

(6)專業(yè)的林業(yè)GIS還有待進(jìn)一步的開發(fā)。

為了讓3S技術(shù)能更好的適應(yīng)精準(zhǔn)林業(yè)的發(fā)展,我們也許可以從以下幾方面加以努力：

(1)加快遙感技術(shù)的研究,爭取解決3個(gè)分辨率的協(xié)調(diào)統(tǒng)一問題。

(2)進(jìn)一步研究遙感圖像解譯,提高解譯精度。

(3)對地方基層林業(yè)部門加以財(cái)力和技術(shù)上的支持。

(4)加速專業(yè)人才的培養(yǎng)。

(5)進(jìn)一步挖掘3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用,為精準(zhǔn)林業(yè)服務(wù)。

(6)加快3S技術(shù)的共享資源的建設(shè)。

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