毛福來

摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字信息技術(shù)在林業(yè)工作中得到了廣泛應(yīng)用，在提高林業(yè)工作效率和質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。林業(yè)調(diào)查規(guī)劃是學(xué)術(shù)研究和實踐工作的基礎(chǔ)，為林業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)探索提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。為提高林業(yè)工作的精確性和可持續(xù)性，促進(jìn)我國林業(yè)調(diào)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(shè)管護(hù)中心林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計需求，基于林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計實際，分別從森林資源調(diào)查與監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)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(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 林業(yè)調(diào)查；數(shù)據(jù)分析；林業(yè)規(guī)劃；甘肅省洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心

中圖分類號：S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)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(jìn)步，數(shù)字信息技術(shù)在各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。在地理信息領(lǐng)域，3S技術(shù)作為一種綜合性的技術(shù)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(shù)通過衛(wèi)星、飛機(jī)等手段獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，可以迅速而準(zhǔn)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(shù)據(jù)和其他地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理和分析，實現(xiàn)了對大規(guī)模地理數(shù)據(jù)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(zhǔn)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(shè)管護(hù)中心（以下簡稱洮河管護(hù)中心）林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計需求，探討了3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用方法，以期為林業(yè)工作提供高效準(zhǔn)確的技術(shù)應(yīng)用方法，進(jìn)一步推動3S技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，提高林業(yè)工作的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)森林資源可持續(xù)管理與保護(hù)的發(fā)展目標(biāo)。

1 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容

1.1 森林資源現(xiàn)狀調(diào)查

在洮河管護(hù)中心，開展林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計調(diào)查森林資源現(xiàn)狀是一項關(guān)鍵工作。洮河管護(hù)中心森林資源現(xiàn)狀調(diào)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(diào)查、森林植被調(diào)查、林木資源量與質(zhì)量調(diào)查、土壤質(zhì)量與水文狀況調(diào)查等多個方面[2]。其中，區(qū)域內(nèi)林地基本情況調(diào)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(diào)查，便于林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計人員了解林地的空間分布和潛在利用情況。森林植被調(diào)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(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)的分析和記錄，以描繪區(qū)域內(nèi)森林植被的現(xiàn)狀和結(jié)構(gòu)。林木資源量與質(zhì)量調(diào)查是通過樣方法或計數(shù)法對臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣的林木數(shù)量、胸徑、高度等進(jìn)行測量和評估，以確定林木資源量和質(zhì)量，從而了解不同樹種及其生長情況。土壤質(zhì)量與水文狀況調(diào)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(biāo)的采集和測定，以評估土壤質(zhì)量和水文條件對森林生長和健康的影響。

1.2 火災(zāi)風(fēng)險評估

火災(zāi)風(fēng)險評估同樣也是洮河管護(hù)中心林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的重要內(nèi)容之一?；馂?zāi)風(fēng)險評估的內(nèi)容包括評估臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火災(zāi)歷史頻率、分析火險因子、劃定火險區(qū)域、分析火險指標(biāo)等。其中，評估火災(zāi)歷史頻率需要調(diào)查研究人員了解過去一段時間內(nèi)林區(qū)發(fā)生的火災(zāi)情況，如火災(zāi)發(fā)生的地點、時間、頻率等[3]。通過分析歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)，初步判斷林區(qū)的火災(zāi)易發(fā)性和高發(fā)期。分析火險因子需要工作人員分析導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生和蔓延的主要因素，如氣象條件（溫度、濕度、風(fēng)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(jìn)行評估，確定引起火災(zāi)風(fēng)險的原因。劃定火險區(qū)域需要工作人員根據(jù)臨潭縣、迭部縣、碌曲縣、舟曲縣等地的火險指標(biāo)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(zāi)防控和管理策略，提高資源調(diào)配的效率。洮河管護(hù)中心評估火災(zāi)風(fēng)險通常采用綜合指數(shù)法、模型計算法或經(jīng)驗評估等方法，以確定火險發(fā)生的具體指標(biāo)。

1.3 生物多樣性調(diào)查

洮河管護(hù)中心在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中，進(jìn)行生物多樣性調(diào)查的目的在于全面了解洮河國家級自然保護(hù)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中不同物種的分布、數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)等方面的情況。生物多樣性調(diào)查的內(nèi)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(jié)構(gòu)調(diào)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(diào)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(jìn)行抽樣調(diào)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(biāo)本、動物標(biāo)本等進(jìn)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(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。優(yōu)勢種與稀有種分析需要林業(yè)工作者對物種數(shù)據(jù)進(jìn)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(nèi)物種組成的特點，并為保護(hù)稀有瀕危物種提供依據(jù)。在調(diào)查種群密度與群落結(jié)構(gòu)時，洮河管護(hù)中心工作人員一般采用直接觀察法、路徑調(diào)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(shù)量及其空間分布進(jìn)行調(diào)查，以便后續(xù)研究不同群落類型的結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能。

1.4 林區(qū)規(guī)劃設(shè)計

洮河管護(hù)中心在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中，最重要的工作內(nèi)容是對臨潭縣、迭部縣、碌曲縣等地林區(qū)整體進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。該項工作涉及林地利用規(guī)劃、優(yōu)勢樹種選擇、長期經(jīng)營計劃、生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)計劃等。設(shè)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(jīng)營型森林、保護(hù)型森林、生態(tài)修復(fù)區(qū)等，并考慮森林功能需求和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，從而幫助實地工作者進(jìn)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(jù)調(diào)查結(jié)果和資源特點，確定適宜的優(yōu)勢樹種，包括木材經(jīng)濟(jì)樹種、環(huán)境植被等。工作人員還需要考慮樹種的適應(yīng)性、生長速度、木材品質(zhì)等因素，并對其進(jìn)行種植選擇。長期經(jīng)營計劃即需要林業(yè)工作者制訂長期經(jīng)營計劃，如不同階段的造林、培育和間伐等措施。通過應(yīng)用科學(xué)合理的經(jīng)營策略，才能夠?qū)崿F(xiàn)木材資源的可持續(xù)利用。針對森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)需求，洮河管護(hù)中心工作人員還需制訂相應(yīng)的計劃，如災(zāi)后恢復(fù)、野生動植物保護(hù)、水源涵養(yǎng)等。洮河管護(hù)中心開展林業(yè)規(guī)劃設(shè)計工作，有助于實現(xiàn)對洮河國家級自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)修復(fù)及保護(hù)，長期維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和功能性。

2 3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 森林資源調(diào)查與監(jiān)測

RS技術(shù)通過獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對大范圍森林資源的快速獲取和更新。洮河管護(hù)中心工作人員通過使用衛(wèi)星遙感、航空攝影或無人機(jī)等調(diào)查方式，能夠獲取整個洮河國家級自然保護(hù)區(qū)的林區(qū)數(shù)據(jù)，并通過應(yīng)用RS技術(shù)，對林區(qū)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等處理，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量及可用度。在獲取初步數(shù)據(jù)后，洮河管護(hù)中心工作人員可以對遙感影像進(jìn)行解譯和分類，從而準(zhǔn)確識別出洮河、迭部縣、舟曲縣、白水江等生態(tài)區(qū)內(nèi)不同類型的森林，并對森林覆蓋度進(jìn)行評估、計算出植被指數(shù)，幫助洮河管護(hù)中心工作人員進(jìn)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(hù)中心工作人員結(jié)合GIS技術(shù)，能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)做進(jìn)一步的管理和分析，將不同類型的地理數(shù)據(jù)進(jìn)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(hù)中心工作人員開展林業(yè)調(diào)查研究規(guī)劃具有重要作用。此外，洮河管護(hù)中心工作人員通過使用GPS定位設(shè)備，即可準(zhǔn)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(biāo)信息，根據(jù)采集需要，對樣地內(nèi)的物種組成、樹木數(shù)量、胸徑、高度等信息進(jìn)行采集和測量，極大地提升了生態(tài)區(qū)域內(nèi)森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)的精度和可靠性。

2.2 森林火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警

洮河管護(hù)中心工作人員通過應(yīng)用RS技術(shù)，獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，從而實時監(jiān)測和定位火點位置，快速獲取火災(zāi)的分布情況。結(jié)合GIS技術(shù)，工作人員將火點位置信息與地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，并進(jìn)行火場擴(kuò)展預(yù)測和模擬，即可為火災(zāi)蔓延趨勢和可能受到影響的區(qū)域提供預(yù)測數(shù)據(jù)。此外，在森林火災(zāi)監(jiān)測中，氣象因素是重要的參考依據(jù)。3S技術(shù)結(jié)合風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、濕度等氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，在預(yù)警系統(tǒng)中能夠起到關(guān)鍵作用。3S技術(shù)預(yù)警流程如圖1所示。

通過對氣象因素和火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合地理信息開展監(jiān)測任務(wù)，洮河管護(hù)中心調(diào)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(guān)林區(qū)潛在的高風(fēng)險區(qū)域，提前預(yù)警可能發(fā)生的火災(zāi)。同時，利用3S技術(shù)進(jìn)行森林火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)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(zāi)害損失。

2.3 生物多樣性管理研究

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

借助遙感數(shù)據(jù)，洮河管護(hù)中心工作人員能夠識別和監(jiān)測不同區(qū)域內(nèi)生物生境類型、植被覆蓋程度、棲息地質(zhì)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(shù)進(jìn)行空間分析和建模，還可以進(jìn)行生物多樣性的狀況和變化趨勢評估工作。將遙感數(shù)據(jù)與環(huán)境變量、野外調(diào)查數(shù)據(jù)等內(nèi)容結(jié)合，對各種生態(tài)特征的分析和模擬做進(jìn)一步推斷，為生物多樣性保護(hù)與管理提供科學(xué)依據(jù)。同時，結(jié)合GPS定位技術(shù)與野外調(diào)查數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對野生動植物棲息地的保護(hù)與管理。因此，通過應(yīng)用GPS定位設(shè)備記錄棲息地位置、特征及其相關(guān)環(huán)境條件，并結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)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(hù)區(qū)域內(nèi)生物棲息地質(zhì)量及適宜性，實現(xiàn)及時確定生物棲息地的變化情況和生態(tài)服務(wù)功能。

2.4 林地資源規(guī)劃與管理

洮河管護(hù)中心通過應(yīng)用RS技術(shù)，獲取森林覆蓋、土地利用等空間信息及高分辨率影像數(shù)據(jù)，對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分析和評估，以準(zhǔn)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(nèi)不同類型的林地和土地利用方式，對其進(jìn)行空間分析和模擬。例如，將分類結(jié)果和其他地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合高程數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等信息，操作GIS軟件，即可進(jìn)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(chǎn)生的影響。模擬林地類型與生態(tài)效應(yīng)時，給不同林地類型賦予相應(yīng)的生態(tài)效益權(quán)重值，即可評估生態(tài)效益對環(huán)境的貢獻(xiàn)，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(quán)重；Gt為地理信息數(shù)據(jù)指標(biāo)值。通過綜合分析各種遙感信息，洮河管護(hù)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(jīng)營型森林、保護(hù)型森林、生態(tài)修復(fù)區(qū)等。同時，工作人員結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)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(wù)功能，如水源涵養(yǎng)、土壤保護(hù)等，為林業(yè)資源規(guī)劃和決策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)合高程和土壤數(shù)據(jù)，對水資源保護(hù)區(qū)域進(jìn)行評估，計算公式見式（2）。

Wi=Ei×Si（2）

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

3 結(jié)語

3S技術(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中扮演著重要的角色。了解林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)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(shù)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用方法，使用RS技術(shù)獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS和GPS的功能，可實現(xiàn)林地資源的準(zhǔn)確調(diào)查、火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)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(diào)查規(guī)劃設(shè)計需求。合理應(yīng)用3S技術(shù)手段，能夠為林業(yè)工作者科學(xué)合理地管理和保護(hù)森林資源提供重要

支持。

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（責(zé)任編輯：張春雨）