毛福來

摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，數字信息技術在林業(yè)工作中得到了廣泛應用，在提高林業(yè)工作效率和質量方面發(fā)揮了重要作用。林業(yè)調查規(guī)劃是學術研究和實踐工作的基礎，為林業(yè)領域的科學探索提供了豐富的數據資源。為提高林業(yè)工作的精確性和可持續(xù)性，促進我國林業(yè)調查規(guī)劃事業(yè)的發(fā)展，通過分析甘肅省洮河生態(tài)建設管護中心林業(yè)調查規(guī)劃設計需求，基于林業(yè)調查規(guī)劃設計實際，分別從森林資源調查與監(jiān)測、森林火災監(jiān)測與預警、生物多樣性管理研究、林地資源規(guī)劃與管理等方向闡述了3S技術在林業(yè)調查規(guī)劃設計中的應用。

關鍵詞 林業(yè)調查；數據分析；林業(yè)規(guī)劃；甘肅省洮河生態(tài)建設管護中心

中圖分類號：S757.2 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.24.033

隨著科技的不斷發(fā)展和進步，數字信息技術在各個領域發(fā)揮著越來越重要的作用。在地理信息領域，3S技術作為一種綜合性的技術體系，正在極大地改變地理信息的獲取、管理和分析方式[1]。遙感（Remote Sensing，RS）技術通過衛(wèi)星、飛機等手段獲取高分辨率的影像數據，可以迅速而準確地獲取地球表面各種要素的信息。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）通過對遙感數據和其他地理空間數據進行存儲、管理和分析，實現了對大規(guī)模地理數據的綜合利用。而全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）則為定位地理信息提供了支持，使人們可以獲取更加準確和可靠的地理空間信息。本文通過分析甘肅省洮河生態(tài)建設管護中心（以下簡稱洮河管護中心）林業(yè)調查規(guī)劃設計需求，探討了3S技術在林業(yè)調查規(guī)劃設計中的應用方法，以期為林業(yè)工作提供高效準確的技術應用方法，進一步推動3S技術的應用與創(chuàng)新，提高林業(yè)工作的效率和質量，實現森林資源可持續(xù)管理與保護的發(fā)展目標。

1 林業(yè)調查規(guī)劃設計內容

1.1 森林資源現狀調查

在洮河管護中心，開展林業(yè)調查規(guī)劃設計調查森林資源現狀是一項關鍵工作。洮河管護中心森林資源現狀調查涵蓋了地處長江二級支流白龍江和黃河一級支流洮河上中游的林地基本情況調查、森林植被調查、林木資源量與質量調查、土壤質量與水文狀況調查等多個方面[2]。其中，區(qū)域內林地基本情況調查包括對臨潭縣、迭部縣、碌曲縣林地的面積、分布、坡度、高程等地理位置和地形特征的調查，便于林業(yè)調查規(guī)劃設計人員了解林地的空間分布和潛在利用情況。森林植被調查包括對洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江森林植被的類型、組成、物種組成、年齡結構等進行詳細的分析和記錄，以描繪區(qū)域內森林植被的現狀和結構。林木資源量與質量調查是通過樣方法或計數法對臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣的林木數量、胸徑、高度等進行測量和評估，以確定林木資源量和質量，從而了解不同樹種及其生長情況。土壤質量與水文狀況調查包含了洮河、舟曲縣、白水江土壤類型、土壤養(yǎng)分含量、土壤濕度等指標的采集和測定，以評估土壤質量和水文條件對森林生長和健康的影響。

1.2 火災風險評估

火災風險評估同樣也是洮河管護中心林業(yè)調查規(guī)劃設計中的重要內容之一。火災風險評估的內容包括評估臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火災歷史頻率、分析火險因子、劃定火險區(qū)域、分析火險指標等。其中，評估火災歷史頻率需要調查研究人員了解過去一段時間內林區(qū)發(fā)生的火災情況，如火災發(fā)生的地點、時間、頻率等[3]。通過分析歷史火災數據，初步判斷林區(qū)的火災易發(fā)性和高發(fā)期。分析火險因子需要工作人員分析導致火災發(fā)生和蔓延的主要因素，如氣象條件（溫度、濕度、風向等）、植被狀況（密度、物種組成等）、地形地貌（坡度、高程等）以及人類活動等。通過對不同因素進行評估，確定引起火災風險的原因。劃定火險區(qū)域需要工作人員根據臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火險指標和地理空間信息，在地圖上劃定不同級別的火險區(qū)域。通過劃定具體區(qū)域，幫助實地工作人員有針對性地制訂火災防控和管理策略，提高資源調配的效率。洮河管護中心評估火災風險通常采用綜合指數法、模型計算法或經驗評估等方法，以確定火險發(fā)生的具體指標。

1.3 生物多樣性調查

洮河管護中心在林業(yè)調查規(guī)劃設計中，進行生物多樣性調查的目的在于全面了解洮河國家級自然保護區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中不同物種的分布、數量、群落結構等方面的情況。生物多樣性調查的內容包括物種清單編制、物種分類與鑒定、優(yōu)勢種與稀有種分析、種群密度與群落結構調查等[4]。其中，編制物種清單需要工作人員參與野外觀察，并記錄生物物種狀態(tài)情況，做到對森林中的植物、動物和微生物等各類群體的系統(tǒng)調查。此外，此項工作要求林業(yè)工作者對洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等不同地理區(qū)域進行抽樣調查，以記錄不同季節(jié)和環(huán)境中的物種信息。物種分類與鑒定需要林業(yè)工作者將采集到的植物標本、動物標本等進行分類與鑒定，確保對各個物種的命名和分類正確無誤，為后續(xù)研究提供準確的數據基礎。優(yōu)勢種與稀有種分析需要林業(yè)工作者對物種數據進行分析，并確定優(yōu)勢種和稀有種，以便實地工作人員了解該區(qū)域內物種組成的特點，并為保護稀有瀕危物種提供依據。在調查種群密度與群落結構時，洮河管護中心工作人員一般采用直接觀察法、路徑調查法、點格法等采樣方法，對不同群落類型中各個優(yōu)勢植被層次、動物群落數量及其空間分布進行調查，以便后續(xù)研究不同群落類型的結構特征和生態(tài)功能。

1.4 林區(qū)規(guī)劃設計

洮河管護中心在林業(yè)調查規(guī)劃設計中，最重要的工作內容是對臨潭縣、迭部縣、碌曲縣等地林區(qū)整體進行規(guī)劃設計。該項工作涉及林地利用規(guī)劃、優(yōu)勢樹種選擇、長期經營計劃、生態(tài)恢復與保護計劃等。設計整體林地利用規(guī)劃情況，需要工作人員確定不同林地類型的合理利用方式和面積分布，包括經營型森林、保護型森林、生態(tài)修復區(qū)等，并考慮森林功能需求和生態(tài)環(huán)境保護，從而幫助實地工作者進行合理的土地配置[5]。優(yōu)勢樹種選擇需要實地工作者在林業(yè)工作中根據調查結果和資源特點，確定適宜的優(yōu)勢樹種，包括木材經濟樹種、環(huán)境植被等。工作人員還需要考慮樹種的適應性、生長速度、木材品質等因素，并對其進行種植選擇。長期經營計劃即需要林業(yè)工作者制訂長期經營計劃，如不同階段的造林、培育和間伐等措施。通過應用科學合理的經營策略，才能夠實現木材資源的可持續(xù)利用。針對森林生態(tài)系統(tǒng)的保護與恢復需求，洮河管護中心工作人員還需制訂相應的計劃，如災后恢復、野生動植物保護、水源涵養(yǎng)等。洮河管護中心開展林業(yè)規(guī)劃設計工作，有助于實現對洮河國家級自然保護區(qū)的生態(tài)修復及保護，長期維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和功能性。

2 3S技術在林業(yè)調查規(guī)劃設計中的應用

2.1 森林資源調查與監(jiān)測

RS技術通過獲取高分辨率影像數據，可實現對大范圍森林資源的快速獲取和更新。洮河管護中心工作人員通過使用衛(wèi)星遙感、航空攝影或無人機等調查方式，能夠獲取整個洮河國家級自然保護區(qū)的林區(qū)數據，并通過應用RS技術，對林區(qū)進行輻射定標、大氣校正等處理，提高數據的質量及可用度。在獲取初步數據后，洮河管護中心工作人員可以對遙感影像進行解譯和分類，從而準確識別出洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等生態(tài)區(qū)內不同類型的森林，并對森林覆蓋度進行評估、計算出植被指數，幫助洮河管護中心工作人員進一步了解林區(qū)森林資源的空間分布及變化趨勢。同時，洮河管護中心工作人員結合GIS技術，能夠對收集到的數據做進一步的管理和分析，將不同類型的地理數據進行整合，即可獲得全面、高效、可視化的生態(tài)區(qū)景象，對于洮河管護中心工作人員開展林業(yè)調查研究規(guī)劃具有重要作用。此外，洮河管護中心工作人員通過使用GPS定位設備，即可準確記錄到臨潭縣、迭部縣、碌曲縣等林區(qū)野外樣地的位置及坐標信息，根據采集需要，對樣地內的物種組成、樹木數量、胸徑、高度等信息進行采集和測量，極大地提升了生態(tài)區(qū)域內森林資源調查數據的精度和可靠性。

2.2 森林火災監(jiān)測與預警

洮河管護中心工作人員通過應用RS技術，獲取高分辨率影像數據，從而實時監(jiān)測和定位火點位置，快速獲取火災的分布情況。結合GIS技術，工作人員將火點位置信息與地理空間數據進行疊加分析，并進行火場擴展預測和模擬，即可為火災蔓延趨勢和可能受到影響的區(qū)域提供預測數據。此外，在森林火災監(jiān)測中，氣象因素是重要的參考依據。3S技術結合風向、風速、氣溫、濕度等氣象監(jiān)測數據，在預警系統(tǒng)中能夠起到關鍵作用。3S技術預警流程如圖1所示。

通過對氣象因素和火災歷史數據進行綜合分析，并結合地理信息開展監(jiān)測任務，洮河管護中心調查人員可以確定臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江及相關林區(qū)潛在的高風險區(qū)域，提前預警可能發(fā)生的火災。同時，利用3S技術進行森林火災監(jiān)測與預警，工作人員可以實時掌握火點位置、蔓延趨勢和受影響區(qū)域的信息，減少森林災害損失。

2.3 生物多樣性管理研究

RS技術通過獲取高分辨率影像數據，可以輔助調查到洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等區(qū)域物種分布及其數量。使用3S技術實現管護中心生物多樣性管理流程如圖2所示。

借助遙感數據，洮河管護中心工作人員能夠識別和監(jiān)測不同區(qū)域內生物生境類型、植被覆蓋程度、棲息地質量等因素，輔助實地工作者隨時了解不同物種的棲息范圍及空間分布情況。此外，借助GIS技術進行空間分析和建模，還可以進行生物多樣性的狀況和變化趨勢評估工作。將遙感數據與環(huán)境變量、野外調查數據等內容結合，對各種生態(tài)特征的分析和模擬做進一步推斷，為生物多樣性保護與管理提供科學依據。同時，結合GPS定位技術與野外調查數據，可實現對野生動植物棲息地的保護與管理。因此，通過應用GPS定位設備記錄棲息地位置、特征及其相關環(huán)境條件，并結合野外調查數據記錄物種信息、群落組成等，即可評估洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江管護區(qū)域內生物棲息地質量及適宜性，實現及時確定生物棲息地的變化情況和生態(tài)服務功能。

2.4 林地資源規(guī)劃與管理

洮河管護中心通過應用RS技術，獲取森林覆蓋、土地利用等空間信息及高分辨率影像數據，對遙感數據進行分類、分析和評估，以準確識別臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣及白水江區(qū)域范圍內不同類型的林地和土地利用方式，對其進行空間分析和模擬。例如，將分類結果和其他地理信息數據，結合高程數據、土壤數據等信息，操作GIS軟件，即可進行場景模擬?；谀Ｐ鸵?guī)則，可以獲得不同林地和土地利用方案，判定做出的林地資源規(guī)劃，可能會對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產生的影響。模擬林地類型與生態(tài)效應時，給不同林地類型賦予相應的生態(tài)效益權重值，即可評估生態(tài)效益對環(huán)境的貢獻，計算公式見式（1）。

S0=×Gt（1）

式中：S0為生態(tài)效益；為林地類型的權重；Gt為地理信息數據指標值。通過綜合分析各種遙感信息，洮河管護中心工作人員能夠確定不同規(guī)模和類型的林地資源利用方案，如經營型森林、保護型森林、生態(tài)修復區(qū)等。同時，工作人員結合GIS技術進行空間分析，可以確定臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等不同區(qū)域的生態(tài)敏感性及各種森林服務功能，如水源涵養(yǎng)、土壤保護等，為林業(yè)資源規(guī)劃和決策提供科學依據。結合高程和土壤數據，對水資源保護區(qū)域進行評估，計算公式見式（2）。

Wi=Ei×Si（2）

式中：Wi為水資源保護指數；Ei為高程指標值；Si為土壤指標值。通過合理規(guī)劃和管理林地各項資源，可實現森林資源的可持續(xù)利用。

3 結語

3S技術在林業(yè)調查規(guī)劃設計中扮演著重要的角色。了解林業(yè)調查規(guī)劃設計的內容和需求，有助于林業(yè)工作人員有針對性地解決林業(yè)工作問題，探討3S技術在林業(yè)調查規(guī)劃設計中的應用方法，使用RS技術獲取高分辨率影像數據，結合GIS和GPS的功能，可實現林地資源的準確調查、火災監(jiān)測與預警、生物多樣性管理、林地資源規(guī)劃與管理等多方面的林業(yè)調查規(guī)劃設計需求。合理應用3S技術手段，能夠為林業(yè)工作者科學合理地管理和保護森林資源提供重要

支持。

參考文獻：

[1] 闞鴻程，張慧芳，孟寶平，等.激光雷達飛行參數對低矮植被高度反演的影響：以大疆禪思L1為例[J].草業(yè)科學，2023，40（10）：2513-2527.

[2] 苗春麗，李仲賢，趙志成，等.栽培苜蓿草地智能感知系統(tǒng)關鍵生物物理指標實時監(jiān)測及分析算法研究[J].草業(yè)學報，2023，32（12）：90-103.

[3] 王振偉.靈臺縣森林資源管理融合“一張圖”數據存在的問題及其對策[J].南方農業(yè)，2023，17（14）：

118-120.

[4] 歐丁丁，張琪，尹祺卿，等.基于Arcpy的長順縣國儲林實施方案小班設計圖自動出圖方法優(yōu)化[J].中南林業(yè)調查規(guī)劃，2023，42（1）：37-42.

[5] 史瑞軍.林業(yè)調查規(guī)劃設計中“3S”技術的實際應用[J].中國林副特產，2022（4）：104-105.

（責任編輯：張春雨）