曾 霞

(湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410000)

引言

我國的水土資源比較豐富，再加上最近幾十年來人們大量的植樹造林，森林資源已經(jīng)變得越來越豐富。在森林里，最為關(guān)鍵的群體就是動(dòng)物與植物，其使得森林的生物鏈變得比較完整。當(dāng)森林遭到破壞后，由于其具備一定的修復(fù)能力，通過一段時(shí)間就能夠恢復(fù)到以前的情形。森林對(duì)于水土資源的保護(hù)，以及當(dāng)?shù)貧夂虻恼{(diào)節(jié)具有重要的作用。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)樹木的需求不斷加劇，對(duì)于森林的開發(fā)也在加劇，這容易造成森林的破壞。此外，國家一直強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)。因此，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)森林資源的管理顯得非常有必要和有意義。

1 地理信息系統(tǒng)的概念與優(yōu)勢(shì)

地理信息系統(tǒng)是專門對(duì)地理信息進(jìn)行管理的系統(tǒng)，其主要用于森林資源探測(cè)、環(huán)境管理方面。該系統(tǒng)主要使用Java語言進(jìn)行編寫，通過前端的美化工作，使得系統(tǒng)能夠完成信息的管理。有的系統(tǒng)屬于大型系統(tǒng)，需要對(duì)眾多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一般會(huì)結(jié)合模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而生成相關(guān)的報(bào)表。系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)也比較明顯，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了眾多的接口，能夠與無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口進(jìn)行對(duì)接，與天上衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口進(jìn)行對(duì)接，并且由于用到了模型，所以具備了自動(dòng)分析的能力。

1.1 地理信息系統(tǒng)的概念

人們對(duì)于地理信息系統(tǒng)有著具體的定義，指的是一套能夠?qū)Φ乩硇畔⑦M(jìn)行收集、整理與分析的系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)地理數(shù)據(jù)的收集、傳輸、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用。該系統(tǒng)涉及到眾多的技術(shù)，最常見的是知識(shí)圖譜技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了空前的發(fā)展，這明顯加速了地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。軟件系統(tǒng)和通信技術(shù)的突破，使得地理信息的傳播也發(fā)生了質(zhì)變，傳播速率明顯提升。進(jìn)入21世紀(jì)初期后，因?yàn)镚IS產(chǎn)業(yè)信息化的推進(jìn)，與之相關(guān)的產(chǎn)品逐漸問世，其在世界范圍內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用也在逐漸加速。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅限于林業(yè)管理方面，在水土資源勘測(cè)、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)發(fā)展管理、旅游等方面也有非常多的應(yīng)用。借助信息技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在功能上變得越發(fā)完善，從而其應(yīng)用前景也變得越來越開闊。

1.2 地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 達(dá)到圖形和數(shù)據(jù)的同步更新

地理信息系統(tǒng)已經(jīng)從以往的森林管理方式中擺脫出來，其能夠發(fā)現(xiàn)森林資源遭受的各種災(zāi)害，觀察到森林資源細(xì)微的變化，并且能將這種變化進(jìn)行保存，對(duì)圖形和數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新。此外，其能夠使用當(dāng)前比較主流的圖像處理技術(shù)、遙感技術(shù)等，實(shí)施監(jiān)控森林的變化，能夠讓工作人員及時(shí)、全面了解森林資源的變化，從而當(dāng)災(zāi)情發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)采取措施管理。數(shù)據(jù)的更新相對(duì)容易，要求圖形也隨著數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，需要系統(tǒng)用到模型，讓系統(tǒng)能夠自動(dòng)化將統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)運(yùn)用其中。不過，在當(dāng)前的地理信息系統(tǒng)中，這已經(jīng)得到了改進(jìn)，基本上都能實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的同步更新。知識(shí)圖譜作為全新的數(shù)據(jù)庫，屬于圖數(shù)據(jù)庫，能夠存儲(chǔ)更大的信息，以圖的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。此外，能夠利用知識(shí)表示技術(shù)對(duì)知識(shí)圖譜進(jìn)行更新，擴(kuò)充知識(shí)圖譜，使得數(shù)據(jù)信息更加精準(zhǔn)，生成的圖形更加具有說服力。

1.2.2 促進(jìn)森林資源體系建設(shè)

以往使用的是比較傳統(tǒng)的森林資源管理方法，這種方法的管理效率較為低下。在利用地理信息系統(tǒng)后，這樣的局面發(fā)生了改變，能夠更快速實(shí)現(xiàn)森林資源體系的建設(shè)。正是在系統(tǒng)的幫助下，能夠制作出更加精細(xì)、準(zhǔn)確的表格和圖形，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)對(duì)比與分析。此外，由于使用了自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)，計(jì)算機(jī)能夠自主實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與分析，達(dá)到了自動(dòng)化管理，極大提高了人工操作帶來的誤差，也節(jié)省了時(shí)間。體系化的建設(shè)需要硬件和軟件作為支撐，硬件設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、各種傳感器、無人機(jī)、監(jiān)控器、高清相機(jī)等，而軟件需要地理信息系統(tǒng)、錄像軟件、辦公軟件和圖形分析軟件。在體系化的建設(shè)中，也離不開自動(dòng)化技術(shù)的支持，管理森林資源是一個(gè)龐大的工程，工作人員不可能24h都處于工作狀態(tài)，但借助自動(dòng)化技術(shù)就容易很多。

1.2.3 促進(jìn)多信息的查詢

由于地理信息系統(tǒng)整合了當(dāng)前許多的信息技術(shù)，不僅停留在屬性的查詢，對(duì)于其它的圖形信息也能夠達(dá)到精確查詢，包括小班與林班的信息查詢，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)圖元的查詢。查詢的結(jié)果不僅僅是文字，還包括一些經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)圖、位置圖、地貌圖等。以往僅能顯示出圖形數(shù)據(jù)，而不能使其與屬性進(jìn)行結(jié)合。而利用該系統(tǒng)后，就能夠?qū)崿F(xiàn)森林資源信息的全覆蓋，根據(jù)需要做好統(tǒng)計(jì)工作，辦事效率得到了提升。地理信息系統(tǒng)屬于大型的信息管理系統(tǒng)，在查詢上一般會(huì)利用哈希算法或深度搜索算法，對(duì)關(guān)鍵字進(jìn)行匹配，采用的樹形結(jié)構(gòu)查詢，也使得查詢時(shí)能夠獲取更多的信息。在前端設(shè)計(jì)時(shí)，也擁有多個(gè)查詢輸入框和按鈕，查詢的方式更加多樣。

2 地理信息系統(tǒng)與森林資源管理之間的關(guān)系

2.1 地理信息系統(tǒng)與森林資源檔案管理

通過該系統(tǒng)能夠達(dá)到森林資源檔案信息更有效的管理，時(shí)效性得到了提升。從實(shí)際情況來看，森林資源檔案管理技術(shù)是建立在歷史森林資源數(shù)據(jù)的整理上，會(huì)及時(shí)將當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存檔，并且與以往的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。此外，利用該系統(tǒng)能夠自動(dòng)繪制出森林資源的圖形，對(duì)森林里的小類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并作出相關(guān)的統(tǒng)計(jì)圖。如果需要完成該系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，就需要在此基礎(chǔ)上再建立一個(gè)能夠匹配的數(shù)據(jù)庫或知識(shí)圖譜。森林資源本身就比較豐富，擁有眾多的物種，每個(gè)物種都有數(shù)量龐大的樹木，這些都需要存進(jìn)系統(tǒng)里，建立與之相關(guān)的檔案。

2.2 地理信息系統(tǒng)與森林資源政策管理

通過該系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)了解到森林資源的變化情況，對(duì)樹木的種類、信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)，從而達(dá)到森林資源的政策管理，這能夠?yàn)榻窈笊仲Y源的合理利用提供依據(jù)，也有利于后期對(duì)森林資源的結(jié)構(gòu)作出一定的調(diào)整。當(dāng)前，我國的政策就是大力植樹造林，換取綠水青山，每年都會(huì)引進(jìn)一些新物種，種植一些新樹苗，從而使得森林的覆蓋率逐漸擴(kuò)大。

2.3 地理信息系統(tǒng)與森林結(jié)構(gòu)調(diào)整管理

該系統(tǒng)屬于綜合性平臺(tái)，使用了眾多的現(xiàn)代化技術(shù)，能夠完成數(shù)據(jù)的采集、分析與顯示，從而方便工作人員對(duì)森林資源進(jìn)行管理。此外，森林資源管理人員需要及時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌、地?shì)進(jìn)行分析，繪制出森林資源的地址年齡，從而有利于對(duì)森林資源作出調(diào)整，使得生態(tài)更加平衡。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些林區(qū)已經(jīng)逐漸老化后，需要及時(shí)作出森林資源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在做好上面的工作后，森林資源的管理人員還需要分析森林資源的組成、結(jié)構(gòu)，做好樹木的生長年份記錄。為了防止森林遭受病蟲災(zāi)害，應(yīng)避免單一的樹木成片種植，需要多物種進(jìn)行交叉種植，這樣森林的結(jié)構(gòu)會(huì)更加合理，不容易被破壞，并且森林的自我修復(fù)能力會(huì)更強(qiáng)。森林資源的管理人員要合理利用系統(tǒng)，及時(shí)了解森林的情況，對(duì)于某些樹木長勢(shì)不好的地區(qū)需要進(jìn)行樹種的補(bǔ)種，要讓森林中的土地得到全面利用，使綠化程度逐漸得到提升。

3 地理信息系統(tǒng)的多方面運(yùn)用

3.1 在森林資源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的應(yīng)用

該部分主要的工作就是要求森林資源管理人員利用系統(tǒng)分析地貌、地勢(shì)，對(duì)整個(gè)森林資源的年齡結(jié)構(gòu)有比較清晰的認(rèn)識(shí)，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)分析做好管理的調(diào)整工作，這能夠提高森林資源管理的效率，在植樹造林上速度更快。此外，通過該系統(tǒng)的運(yùn)用，能夠及時(shí)了解荒蕪?fù)恋氐臓顩r，做好植樹工作，還能夠預(yù)防森林火災(zāi)，標(biāo)記森林里樹木的類型與年齡，從而對(duì)森林資源作出必要的調(diào)整。

3.2 在森林資源經(jīng)營管理中的應(yīng)用

對(duì)于該部分，主要的應(yīng)用體現(xiàn)在如下層面。要避免亂砍濫伐，通過系統(tǒng)可以了解打拼森林林區(qū)的年齡結(jié)構(gòu)，對(duì)于年齡比較老的樹木可以進(jìn)行規(guī)劃，逐步進(jìn)行砍伐，不可盲目砍伐；要定期進(jìn)行植樹造林，這是一個(gè)長期的過程，需要制定出比較詳細(xì)的植樹造林計(jì)劃，在選擇樹木物種上也要有所講究，并且要因地制宜；要根據(jù)森林資源的實(shí)際情況定期開展封山育林計(jì)劃，在封山育林的過程中要做好宣傳，工作人員要每天進(jìn)行巡查，利用無人機(jī)做好監(jiān)測(cè)工作。森林資源管理屬于一個(gè)長期的事業(yè)，每天都要對(duì)森林資源進(jìn)行巡查。在當(dāng)前的情況下，由于利益的驅(qū)動(dòng)，不少偷盜者偷偷潛入森林，砍伐樹木屢見不鮮。據(jù)報(bào)道，甚至出現(xiàn)偷盜者砍伐已經(jīng)生長了500a的紫杉醇樹種，僅僅因?yàn)槠錁淦だ锖姓滟F的藥用成分。如果利用各種傳感器，如物聯(lián)網(wǎng)的傳感器、無人機(jī)等設(shè)備，再結(jié)合配套的軟件，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林資源的層層設(shè)防，全天候24h自動(dòng)監(jiān)控，一旦有險(xiǎn)情就會(huì)立刻引發(fā)警報(bào)，或者被系統(tǒng)拍攝到，這就有利于對(duì)森林資源進(jìn)行經(jīng)營。

3.3 體現(xiàn)在森林檔案處理方面

研究表明，檔案管理在森林資源的全面管理中占有重要的地位，在很大程度上影響著管理的整體進(jìn)步和發(fā)展。此外，加強(qiáng)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，可以通過對(duì)與森林資源有關(guān)的檔案信息的綜合管理，以最快速度去完成這些工作。這對(duì)于數(shù)據(jù)庫而言有了更苛刻的要求，當(dāng)前的圖數(shù)據(jù)庫是主流，能夠動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)大量的信息，并且能夠結(jié)合數(shù)學(xué)方面的算法實(shí)施對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)管理，高效解決了森林資源檔案管理面臨的難題。森林資源本身就比較龐大，物種的種類和數(shù)量非常多，需要隔一段時(shí)間種植新物種，去除一些年齡結(jié)構(gòu)偏大的樹種，這些都需要進(jìn)行存檔處理，而利用系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理，及時(shí)進(jìn)行備份和保存。

3.4 在森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

運(yùn)用該系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)森林中動(dòng)態(tài)資源的監(jiān)控工作，因?yàn)槠淠軌蚪柚鷤鞲衅?、衛(wèi)星、無人機(jī)等設(shè)備采集森林信息。在一些大型的山區(qū)，由于群山眾多地勢(shì)險(xiǎn)要，森林的覆蓋率非常龐大，僅依靠人工實(shí)地統(tǒng)計(jì)工作難度比較大。因此，需要借助衛(wèi)星、無人機(jī)做好監(jiān)測(cè)工作，利用多種方式做好森林資源的統(tǒng)計(jì)工作。森林資源管理人員要對(duì)系統(tǒng)有一個(gè)全面的了解。在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，要善于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題所在，從而避開不足之處，使得對(duì)森林資源管理的精確度有所提升。當(dāng)前，新型技術(shù)層出不窮，能夠極大促進(jìn)對(duì)森林資源的管理，如知識(shí)圖譜等技術(shù)，這些技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且能夠得到推廣和運(yùn)用，這在森林資源的管理中將會(huì)發(fā)揮出巨大的作用，提高管理的質(zhì)量和水平。

3.5 森林資源信息改進(jìn)管理

該管理系統(tǒng)主要研究和保存管理森林資源、查詢調(diào)查結(jié)果、編制統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、編制專題圖、統(tǒng)計(jì)調(diào)查，或?qū)⒂嘘P(guān)森林資源信息的統(tǒng)計(jì)報(bào)告給森林系統(tǒng)的政府或其它部門。將調(diào)查結(jié)果作為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，與各種森林資源數(shù)據(jù)(包括公益林、營造林和其它測(cè)試對(duì)象數(shù)據(jù))相結(jié)合，可以完成森林資源信息的研究和分析，提高結(jié)果的真實(shí)可靠性。能夠充分利用調(diào)查結(jié)果，并將其與其它具體森林資源信息進(jìn)行整合，這樣就能夠較為全面地掌握森林資源的變化，為工作人員提供比較優(yōu)質(zhì)的查詢服務(wù)。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林資源的改進(jìn)。

4 總結(jié)

當(dāng)前，我國的森林資源變得越來越豐富，人們對(duì)于森林資源的利用也在加劇。在環(huán)境保護(hù)的背景下，利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)對(duì)森林資源進(jìn)行管理擁有眾多的意義。總而言之，在現(xiàn)代林業(yè)逐漸發(fā)展的前提下，開發(fā)出比較先進(jìn)且能夠有效管理森林資源的系統(tǒng)意義重大，其能夠完全改變以往對(duì)于森林資源管理的方式，提高辦事效率，降低工作人員的壓力，使得森林資源的管理更加可持續(xù)化。