崖彩霞

（陽朔縣林業(yè)局，廣西陽朔 541999）

林地是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是各類森林資源的載體平臺(tái)。林地的保護(hù)利用對(duì)森林資源的科學(xué)管理與開發(fā)有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)各類森林資源豐富，林地種類多樣，并且在時(shí)間和空間上也存在各自的變化規(guī)律，要做好森林資源的管理，必須對(duì)林地的基本單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，掌握林地資源的現(xiàn)狀、數(shù)量及其變化規(guī)律。傳統(tǒng)的林地資源調(diào)查手段精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、人力物力消耗高，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需求。隨著信息科技的不斷進(jìn)步，遙感影像技術(shù)、地理信息技術(shù)及衛(wèi)星定位技術(shù)組合形成的3S 技術(shù)系統(tǒng)逐步成為林地保護(hù)利用及調(diào)查的高效手段[1-5]。筆者就3S 技術(shù)在林地保護(hù)利用方面的應(yīng)用做進(jìn)一步闡述，并對(duì)其在林業(yè)方面的應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行探討，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和利用3S 技術(shù)提供參考。

1 林地與3S 技術(shù)的概念

林地是指集中成片的天然林、次生林及人工林上覆蓋的土地的統(tǒng)稱，包括用材林、經(jīng)濟(jì)林、薪炭林和防護(hù)林等各種林木組成的成熟林、中齡林、幼林和苗圃等。林地是國(guó)家重要的自然資源，是林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的根基[6]。林地保護(hù)利用與規(guī)劃就是對(duì)林地通過科學(xué)的技術(shù)管理手段，使林地資源得到合理優(yōu)化，林地的生態(tài)功能得到釋放，生態(tài)建設(shè)得到可持續(xù)發(fā)展。3S 技術(shù)是集地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）、遙感（RS，Remote Sensing）和全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）的一體化技術(shù)，能夠?qū)α值氐目臻g信息進(jìn)行有效的分析及管理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享[7-8]。

1.1 3S 技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3S 技術(shù)在林地保護(hù)利用與調(diào)查的應(yīng)用始于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，從1986 年芬蘭應(yīng)用“多信息源森林調(diào)查方法”對(duì)全國(guó)林地進(jìn)行整合分類開始，到美國(guó)應(yīng)用3S 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)林地?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，3S 技術(shù)成功地將衛(wèi)星圖層進(jìn)行分層抽樣建立林地綜合信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了林地信息資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[9-11]。

我國(guó)利用衛(wèi)星影像進(jìn)行林地資源的抽樣調(diào)查起步較晚，在20 世紀(jì)90 年代才逐漸對(duì)衛(wèi)星MMS 圖像和航空像片與地面實(shí)測(cè)相結(jié)合的雙重抽樣方法進(jìn)行森林資源清查的探索。在對(duì)“三北”防護(hù)林林地資源調(diào)查與規(guī)劃時(shí)期應(yīng)用RS 技術(shù)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了科學(xué)評(píng)估，并且可以對(duì)中國(guó)大西北人煙稀少區(qū)域林地的調(diào)查提供科學(xué)數(shù)據(jù)。GPS 技術(shù)可以為林地的飛播造林、外業(yè)調(diào)查樣地定位、林地面積測(cè)算等工作提供便利。GIS 可以通過圖層的抽樣查詢，能夠?qū)α值氐目臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)提取，并建立林地生長(zhǎng)、經(jīng)營(yíng)等管理模式，對(duì)模式進(jìn)行比較和優(yōu)化，從而得到適宜的管理措施，實(shí)現(xiàn)林地資源利用的動(dòng)態(tài)化管理。3S 技術(shù)在林地管護(hù)利用中還可以對(duì)林地保護(hù)的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)中相關(guān)因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè)，對(duì)林地利用現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)進(jìn)行“預(yù)判”策略，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空分析，進(jìn)而為相關(guān)決策提供科學(xué)依據(jù)[12-13]。

3S 技術(shù)把空間和非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效銜接。林地保護(hù)與利用涉及社會(huì)及生態(tài)建設(shè)的許多方面，3S 技術(shù)作為一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)林地資源的科學(xué)評(píng)價(jià)、生態(tài)質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)估，有效支撐林業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[14]。

3S 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)林地資源的有效動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，通過及時(shí)更新數(shù)據(jù)、圖層，處理衛(wèi)星圖、遙感圖像及統(tǒng)計(jì)表等，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的動(dòng)態(tài)判斷，從而對(duì)林地保護(hù)利用與規(guī)劃起指導(dǎo)作用，有助于建立現(xiàn)代的森林資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[15]。

1.2 林地保護(hù)利用與規(guī)劃設(shè)計(jì)

應(yīng)用3S 技術(shù)使得林地保護(hù)利用與規(guī)劃設(shè)計(jì)工作效率得到大幅度提升，該技術(shù)是結(jié)合了衛(wèi)星影像圖片、林地地形圖、GPS 信息定位系統(tǒng)及空間數(shù)據(jù)等，對(duì)調(diào)查規(guī)劃的海量信息進(jìn)行分析，迅速分析空間位置關(guān)系，從而提高了工作效率[16]。此外，應(yīng)用3S 技術(shù)還可以對(duì)病蟲害、石漠化及森林火情的監(jiān)測(cè)起到及時(shí)的預(yù)警作用[17]，在廣袤的林區(qū)深處森林病蟲害的發(fā)生人工很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往是發(fā)展到一定規(guī)模才會(huì)被識(shí)別，給林業(yè)資源造成重大損失，并且病蟲害防治也會(huì)耗費(fèi)大量人力物力。預(yù)防森林火災(zāi)是林地保護(hù)的重要工作之一，利用3S 技術(shù)可以對(duì)林地中的溫度和熱值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠第一時(shí)間鎖定火源點(diǎn)，較傳統(tǒng)的望火樓人工預(yù)警方式更快捷、高效、低成本[18]。

1.3 森林資源監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)管理

林地保護(hù)利用是森林管理工作的主要內(nèi)容，應(yīng)用3S技術(shù)可以優(yōu)化人力成本，降低造林人工成本及林木采伐規(guī)劃和運(yùn)輸成本，優(yōu)化伐區(qū)道路路線，避免對(duì)林地生態(tài)的不利影響，促進(jìn)林地的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)[19]。林地資源具有多樣性、復(fù)雜性特點(diǎn)，且處在不斷的變化過程中，這使得對(duì)林地資源的保護(hù)利用與監(jiān)測(cè)的難度加大，要求的技術(shù)較高。傳統(tǒng)的林地資源監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)不能滿足精度和預(yù)見性指標(biāo)的要求，應(yīng)用3S 技術(shù)可以把繁瑣的工作便捷化，林業(yè)技術(shù)員只需要通過操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，就能得到林地資源的各類準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)林地資源的精準(zhǔn)化動(dòng)態(tài)管理[20]。

2 3S 技術(shù)在林地保護(hù)利用中的未來發(fā)展趨勢(shì)

3S 技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了良好的成效，但3S 集成應(yīng)用的案例卻較少，這也是主要局限于遙感技術(shù)的性能還處于起步階段，存在著諸如空間分辨率低和混雜像元致使遙感分類精度低等問題[21-23]。此外，GIS 技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索在空間測(cè)算上與實(shí)際情況存在一定偏差，預(yù)測(cè)的精度較差[24]。GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)在林區(qū)受到樹木及地形的干擾較大，信號(hào)傳輸連貫性較差[25-26]。3 個(gè)技術(shù)體系的集成度不高，要實(shí)現(xiàn)3S 技術(shù)林地保護(hù)利用與規(guī)劃的精準(zhǔn)高效應(yīng)用，在未來的發(fā)展中還需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：一是要提高遙感影像的精度，加速研制高光譜技術(shù)及智能化分類軟件，進(jìn)而開發(fā)和設(shè)計(jì)與3S 技術(shù)相匹配的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為3S技術(shù)的綜合運(yùn)用提供一體化平臺(tái)。二是要進(jìn)一步開拓GIS的存儲(chǔ)及檢索功能，開發(fā)與林地保護(hù)利用及規(guī)劃相適應(yīng)的數(shù)據(jù)模式，對(duì)GIS 技術(shù)的邊界、著色、注記等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使其能更好地解決實(shí)際問題。三是針對(duì)GPS 技術(shù)數(shù)據(jù)獲取精度低的局限性，應(yīng)通過技術(shù)的改革，使林地遙感圖像實(shí)現(xiàn)空中截取到地面精準(zhǔn)捕捉與定位。四是要對(duì)3S 技術(shù)的銜接軟件進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)，突破技術(shù)融合的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)難題，研究如何將高精衛(wèi)星圖像、5G 通信技術(shù)、高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)便捷的指令操作。五是要將3S技術(shù)的研究成果進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)化，提高其在林地資源調(diào)查監(jiān)測(cè)空間定位的精準(zhǔn)度，包括對(duì)林木個(gè)體、林地地形、連片林地的病蟲害預(yù)警、森林火災(zāi)的早期研判、林地荒漠化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及野生動(dòng)物的動(dòng)態(tài)跟蹤等，真正實(shí)現(xiàn)3S 技術(shù)集成硬件完善化、軟件智能化、三維可視化。

3 結(jié)語

林地保護(hù)利用與規(guī)劃是各級(jí)林業(yè)部門進(jìn)行林地資源管理的基礎(chǔ)性工作，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，3S 技術(shù)在林地信息收集、處理、儲(chǔ)存等方面可進(jìn)一步提升林業(yè)部門科學(xué)化進(jìn)行林地資源保護(hù)及管理，為林地保護(hù)及規(guī)劃提供信息技術(shù)保障[27-28]。此外，森林火災(zāi)的預(yù)警是林地保護(hù)的主要工作之一，火災(zāi)一旦發(fā)生對(duì)于森林資源來說將是毀滅性的損失。借助3S 技術(shù)強(qiáng)大的信息定位功能，能夠高效、迅速地將森林火源信息進(jìn)行及時(shí)處理及報(bào)送，第一時(shí)間為火災(zāi)監(jiān)測(cè)、防火決策實(shí)施提供輔助[29-31]。

林地資源是國(guó)家自然資源的重要組成部分，是影響生態(tài)系統(tǒng)平衡的主要因素。因此，如何做好林地保護(hù)利用及規(guī)劃工作，是相關(guān)部門需要重點(diǎn)考慮的問題。各個(gè)部門之間的溝通協(xié)助需要高效的技術(shù)平臺(tái)支撐，科學(xué)地利用3S 技術(shù)，開展林地保護(hù)利用與規(guī)劃工作，才能更好地進(jìn)行林地資源的管理，促進(jìn)林業(yè)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。