3S技术在林业上的应用

3S技术在林业上的应用

一．"3S"技术与林业科技革命

林业新科技革命的突破口可归为三个方面：①在常规育种技术和生物技术相结合方面有所突破，以解决林木生长率较低、森林质量较差和人工林病虫害较严重等问题，达到"高产、优质、高效和稳定"。②在森林资源管理与信息技术相结合方面有所突破，通过发展"3S"技术，在森林资源调查、监测和图像处理方面有较大的进步，不仅在全国森林资源管理上得到推广应用，同时逐步普及到县(市)林业局和林场生产管理上；③在多目标的森林资源培育技术方面有所突破，形成森林资源培育、农林复合经营、防护林建设等森林资源环境综合配套技术体系。随着高新技术的发展，我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃，加速了我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转移，使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。

计算机技术是当代三大高新技术之一，随着以电子计算机为中心的"3S一体化"技术及网络技术的迅速发展，以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显，展示了广阔的发展前景。建立区域性森林资源地理信息系统(GIS)，以高时空分辨率，多层次、动态描述森林资源的时空分布特征，描绘森林资源的动态变化规律，研究和探索森林资源在区域内的空间分布状况以及相应的时空演替规律，为科学合理地经营管理，实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。运用GIS技术，将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、专业调查数据等有机地结合起来，应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中，将会产生巨大的效益。

3S一体化"技术在多资源综合调查及动态监测中的应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展从各自相对独立发展阶段进入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。"3S一体化"技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经济属性转述为数字形式，从而为森林资源全方位多层次的综合管理提供有力的技术支持在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上，进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的"3S"一体化技术与分析处理系统；开发网络GIS与微型GIS系统，逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业，为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务，提高林业生产整体水平。

二、"3S"技术在林业生产管理领域的现实意义

林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据，如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据，这些数据既有空间数据又有属性数据，对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案，借用传统方法不是一件容易的事，而利用GIS方法却轻松自如。社会经济在迅速发展，森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐，掌握资源动态变化，及时做出决策就显得异常的重要。常规的森林资源监测，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理，甚至无法接受。利用GIS就可以完全解决这一问题，及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征，从而对症下药。在我国上万个基层林业生产单位中，森林资源清查、各种经营方案的设计（如造林规划、抚育间伐、伐区设计等）常常需要大量的人力、物力、财力。利用"3S"技术的优势可表现在：

一、节省经费

1、节省二类调查经费：制作一张林相图，过去利用人工制作，大约要7天，而利用GIS，不到1小时。整理内业工作，从勾绘草图、小班求积、清样、标注、描色、数据分析、统计等都可以实现计算机化，与人力相比GIS在总体上可节省5倍的经费。

2、利用已有的林相基本图和数据，GIS可以随时制作任何林业专题图，如造林规划图、土地分布图、经营抚育实施图、成熟林分布图等，节省专题图制作费。

3、节省伐区设计的内业经费。

4、节省外业调查经费，利用GIS更新后的林相图、制作立体林相图，更有利于外业调查。

二、提高工作效率

（1）提高制图速度、缩短内业时间。

（2）提高二类、伐区和其他专题调查的效率。

（3）提高制作经营决策方案的效率。

3、使林业经营管理更趋科学化

（1）将空间数据作为不可缺少的因素与属性数据进行综合分析，改变单一属性数据分析的缺陷。使制作的决策方案更加合理。

（2）对林业森林资源的空间属性数据进行动态管理，一旦资源发生变更，即刻对资源数据进行更新，从而准确掌握资源的状况，做出有效的决策。

（3）制作与生长模型，决策模型等有关的专题地图提供形象化的决策分析方案，为经营方案准确有效的实施奠定基础。

三．"3S"技术国内外发展状况

GIS在林业生产领域的应用国外起步较早，GIS开始走向实用前，就进行了这方面的探索，目前在国际上已有许多成功的例子，80年代中加拿大在林业部门开始进行大范围的应用。目前在许多州及林业生产管理部门中，GIS发挥了巨大作用。由于我国政府部门的重视和国际组织的援助，我国国家森林资源监测地理信息系统的建设工作作目前正在开展。这标志着林业资源管理将开始迈向一个新的里程，基层林业GIS的建设在我国是势在必行。

目前，美国已开发成功应用于森林资源调查的"3S"技术，加拿大、日本、印度等国，在大约25分钟内可以利用前一天接收的MSS和TM卫星遥感数据，按统一的指标体系和图例，输出整幅的1：20万或1：50万土地利用/土地覆盖图。

在森林资源的调查和监测方面，目前美国已突破了传统的范围，渗透到全球环境变化监测和森林保健（FHM）监测研究。利用航天、遥感技术建立大范围的森林生态图（ECOMAP）和森林健康指数图，对森林的生物和环境因子，森林的健康状况进行连续和动态的研究和监测。自80年代中期以来，美国林务局在资源、流域、森林多样性保护等方面的管理监测中广泛推广应用地理信息系统、全球定位系统、遥感技术和计算机等先进技术手段，并对有关数据信息的收集、补充、贮存和完善制定了统一的标准。近年来联邦林务局正在组织一项综合遥感信息处理集成资源数据库的项目研究，目的是将遥感及其相关技术用于GIS数据库的建立。在美国，不论是科研、教学部门，还是行政管理部门，从宏观决策、资源数据存贮和统计分析到日常工作，计算机应用非常普遍，各项工作的进行都十分规范。

林业遥感和信息管理领域美国林业政策制定和科研立项的正确性和科学性来源于各基础数据的真实性、正确性和可靠性。注重学习和研究美国数据库的长期维护、保存策略和政策；数据库开发及其质量控制保证系统，数据库的实用性开发，尤其是资源数据库为全球环境变化研究服务的途径和方法；大型数据库的建立和数字化储存技术（如用光盘作为储存介质）等。"3S"技术在林业应用，其中应用最多的单位是林业基层单位，GIS应用最为广泛。制定森林经营决策方案方面，GIS借助其拥有的数据库和数据管理功能等，可以很方便地在空间、属性数据的基础上建立生长，预测、经营、决策模型。通过对各种经营过程进行模拟、

比较和评价；选择出最优经营方案，井形成综合或专题报告输出供决策者参考。1990年日本的伊藤达夫利用GIS制定森林经营开发方案，应用后取得了满意效果。

林业制图方面，GIS制图是一项技艺性强且工作量极大的工作，但GIS提供的制图功能使制图工作变得轻松自如。在制作植被分布图时，GIS把地图的信息源依海拔、坡向、坡位、坡、度、土壤类型、年降雨量等分成不同的"层"，使每一层与一定立她上的植被相联系，从而简化、连贯了植被成图工作。通过图形的组合、叠加、复合，实现地图的拼接、裁剪（缩放等各种功能）从而制作用户所需的各种复杂的专题地图，GIS在日本林业上的应用功能就是森林资源数据管理、分析与各种地图、图形的处理等。GIS在林业上的应用过程大致分为3个阶段，即：①作为森林调查、数据管理的工具：主要特点是建立地理信息库，利用GIS 绘制森林分布图及产生正规报表。GIS的应用主要限于制图和简单查询。②作为资源分析

的工具：已不再限于制图和简单查询，而是以图形及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和推导出新的信息。③作为森林经营管理的工具：主要在于建立各种模型和拟定经营方案等，直接用于决策过程。

三个阶段反映了林业工作者对GIS认识的逐步深入。GIS在林业上的应用在我国还处在很初级的水平，大部分处在第一阶段。一些先进发达国家，GIS在林业上的应用已进入了第二、第三阶段。

四．GIS在林业领域中的应用

<一>.森林资源管理地理信息系统

1．基础数据库的建立

((1)基础地图整理和空间数据库的建立：

自然资源地图、如森林分布图、林相图、土壤分布图、森林资源产量、质量崐分布图、野生动植物分布图、病虫害分布图、降水分布图( 年最高、最低、积雪等)、辐射量、日照量分布图、热量资源分布图等。

自然地理地图：如地形图、地貌图( 往往用于大范围的森林资源管理)、水系、流域分布图等。

社会经济地图：如交通分布图、人口分布图、资源消耗分布图、居民点分布图、木材加工利用分布图等。

森林经营地图：如林业区划图、造林规划图、资源预测图、森林火险等级分布图、调查样地分布图、树木种源规划图、森林资源评价图、自然保护区规划图、森林公园规划图、环境保护规划图、土地利用图等。

森林资源管理的某些专题应用领域的信息管理往往只需要一部分图件作为其信息源。以上列出的所有地图有些是最初的原始材料, 有些则可以利用地理信息系统的空间、属性数据分析处理功能被制作出来。如森林经营地图中的一些图件就可以通过资源、地理、社会经济等有关地图进行综合处理而获得, 资源图件也可以根据生长预测模型进行属性数据分析以及空间、属性数据的相关分析进行设计和制作。用户可以根据具体情况确定哪些地图作为森林资源地理信息管理的信息源。(2)属性数据库建立："二类"调查数据目前在我国大都采用关系数据库，每个小班调查卡片为数据库中的一个记录，经输入、检查、修改，建成小班调查因子数据库和样地调查数据库。在数据库中：数据项：每项调查因子。为实现属性库与图形库的联结，对应于图形库中的关键字，在小班数据库中增加了一个数据项ID；记录：以小班记录或样地记录为单位；文件：以乡(镇)或林场(采育场)为单位，文件以乡(镇)或林场(采育场)名称命名。森林资源数据库中，小班调查记录卡含小班编码、调查因在不同的省（区）有相应的标准，在其二类清查的规程中有相应的说明。

（3）森林资源分析和评价

（(1).林业土地利用变化监测:林业土地变化包括林地类型和林地面积两方面。GIS借助于

地面调查或遥感图像数据，实现了地籍管理，将资源变化情况落实到山头地块，并利用强大的空间分析功能，可及时对森林资源时空序列、空间分布规律和动态变化过程作出反映，为科学地监测林地资源的变化、林地增减原

因、掌握征占林地的用途和林地资源消长提供了依据。

((2)地理空间分布:用GIS的数字地形模型(DTM)，地面模型，坡位、坡面模型可表现资源的水平分布和垂直分布，利用栅格数据的融合，再分类和矢量图的叠加，区域和邻边分析等操作，产生各种地图显示和地理信息，用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布。使用这些技术，研究各树种在一定范围内的空间分布现状与形式，根据不同地理位置、立地条件、林种、树种、交通状况对现有资源实行全面规划，优化结构，确定空间利用能力，提高森林的商品价值。

((3)森林资源动态管理:建立县级森林资源连续清查和"二类"调查数据库系统，完善了森林资源档案，并根据实际经营活动情况及生长模型及时更新数据，为及时准确地掌握森林资源状况和消长变化动态，提供了依据。空间数据与属性数据的有机联结实现了双向查询，根据图形查询相应的属性数据如可通过林班或小班图形查询其相应的调查或统计数据；也可按照属性特点查找对应的地理坐标或图形。查询结果以专题图、统计图表等方式输出。

(4)林权管理:权属分国家、集体、个人三种形式，不同权属的森林实行"谁管谁有"的原则，大部分权属明确，产权清晰，界线分明，标志明显，山林权与实地、图面相符，少数地方界线难以确定，可用邻边分析暂定未定界区域。从而减少或避免各种林权纠纷。

森林结构调整：

(1) 林种结构调整:用缓冲分析方法进行河岸防护林，自然保护区，林区防火隔离带等公益林的规划，确定防护林的比例和相应的分布范围。根据森林资源分布状况和自然、社会经济分布特点以及社会经济需求进行空间属性分析可以确定不同林种（如用材林、经济林、造纸林、生态防护林、风景林、水源涵养林等）的布局。

((2)龄组结构调整:一方面根据森林资源可持续发展的需要利用地形地貌、立地条件分布特点林木生长各个阶段的经济和生态效益特点利用GIS和相关的技术确定合理的龄组结构；另一方面指定相应的森林时序结构的调整方案并落实到具体的山头地块，在大力造林、绿化、消灭荒山的同时，按照龄组法调整龄组结构，加速林木成熟，使各龄组比重逐步趋向合理，充分发挥林地的生产潜力。

森林经营：

(1)采伐:借助于GIS，制定详细的采伐计划，确定有关采伐的目的、地点、树种、林种、面积、蓄积、采伐方式和更新措施。制定采伐计划安排，制作采伐图表和更新设计。

(2)抚育间伐:利用GIS强大的数据库和模型库功能，检索提取符合抚育间伐的小班，制作抚育间伐图并进行合理株数模拟预测。

(3) 造林规划:GIS可通过分析提供森林立地类型图表，宜林地数据图表，适生优势树种和林种资料，运用坡位、坡面分析，按坡度、坡向划分的地貌类型结合立地类型选择造林树种和规划林种。

(4) 速生丰产林、基地培育：GIS的空间地理信息和林分状况数据结合，依据模型提供林分状况数据如生产力、蓄积等值区划和相关数据，据此可按林分生产力设计速丰林培育和基地建设。

(5)封山育林:封育区域的确定涉及一些地理地貌和社会经济及人为活动等因素。GIS的分析设计可兼顾多种要素，采用DTM和森林分布图及专题图叠加，区划出合理且更易实施的封育区域。

<二>.省、地、县林业资源信息管理与GIS

根据各级林业管理职能的需要，将林业地理信息系统分为三个层次，它们是：省级林业地

理信息系统、市级（地区）林业地理信息系统和县（市）级（其中包括林管局）林业地理信息系统。县、市级林业地理信息系统是广东省级、市级（地区）林业地理信息系统的基础。1．省级林业GIS对上与国家级林业GIS衔接，对下连接市级（地区）林业GIS，通过它可以直接检索和管理各

市级（地区）、县（市）级林业的基本信息，为省级林业主管部门提供辅助决策工具。2．市级（地区）林业GIS直接检索和管理县级、乡级的林业基本信息，作为市级（地区）林业主管部门的辅助决策工具。

3．县级林业GIS落实到乡、村以及小班地块，为县级林业规划管理、资源监测等不同林业生产管理工作提供服务。县级林业地理信息系统是整个体系的基础，它可以进行林业多种专题的应用，如二类清查内业处理、林业地籍管理、伐区设计、造林规划、抚育间伐、资源监测等。同时确保与其它经济领域应用（如农

业国土环境保护等）的接轨。县（市）级林业GIS是市级（地区）林业GIS和省级林业GIS的基础，在建立县（市）级GIS的同时考虑到与市级（地区）、省级甚至国家级林业GIS的接轨。在整个体系中从纵向控制的角度，省控制到市级（地区），市级（地区）控制到县，县控制到乡，最后直接控制到小班地块。实现整个林业信息管理的计算机化。

<三>．"3S"在森林防火管理应用

林火信息管理

林火发生是一个极其复杂的自然现象，它涉及的因素许多，有其自然属性，又有其社会属性。自然属性中有可燃物的类型及其分布状况、地形地貌分布状况、气象因子等等。作森林防火工作者往往要面对错综复杂、各种各样的信息，并在此基础开展我们的林火预防、扑救、善后处理等工作。要全面掌握如此之多的信息非人力所为。特别林火发生又带其突发性，要在很短的时间判断林火的发展趋势，并及时采取决策，同时还要随时掌握现场的状况，就需要指挥者具有丰富的经验掌握丰富的知识。作为指挥者要做到这一步就必须采用先进的科学技术来提高他的判断能力和现场指挥能力。目前用GIS这一工具就可以达到将所有的有关信息有机管理起来并随时调整直观现象的表现出来，做到预防工做决策得力，扑救有效。林火信息管理有以下几个方面：

（1）数据库建立：可以通过不同的方法将森林防火有关的数据采集到计算机之中，建立相应的数据库。这些数据库有地图数据库、属性数据库和方法库。地图数据库：林相图或森林分布图或可燃物类型分布图，行政区划图（根据不同的管理层次可分为乡、县、地区、省、全国等级的行政区划）地形图（包括完整的地形地貌信息）水系图（包括江河湖泊，他是重要的扑火物质，又是良好的天然屏障）居民地及扑火队伍分布图（是防火的主要力量，又是扑火决策需要考虑的重要信息源）救火设施分布图（包括了望台分布、救火设施：车辆，灭力机具等、机降点、通讯分布、气象台站等）、交通道路分布图（各种级别道路分布、以区分它对各种运载工具的运行条件）、防火隔离带分布（天然和人工的）、社会经济分布图（有厂矿、学校、各种机构分布情况）。GIS可以将这些地图进行数字化，并通过相互处理的丰富的形象的地图提供给决策者。属性数据；将与地图有关的属性特征建立的数据库，其中有小班数据库（有关林相图的属性数据）、气象数据、火灾记录数据、扑火队伍数据、行政区划数据、林业区划数据、道路数据、居民地数据、防火机构数据航空扩林数据、社会经济数据等。这些数据可以是数字的，文字的，也可以是照片，声音，视频等多媒体数据。通过建立属性数据和图形数据库的关联，就可以将地图（空间的）和属性的信息有机的结合，达到相互调用和综合分析。方法或模型库：对空间和属性数据的内在关系，以数学模型，才分生长数学模型，材积毛模型、火型为模型，有了这些模型就可以把握住客观事物的内在规律，掌握自然现象的本质。

（2）数据库的动态管理：对地图数据的编辑更新。可利用资源状况、社会经济状况、生产

经营状况的各种数据进行及时的更新。如造林、抚育、采伐、道路建设等各种经营活动对资源的变化都可以随时利用GIS管理起来，随时都有反映现状的信息，做到决策方案的真实可靠。

（3）数据检索和输出：利用GIS可以随时制作输出各种专题图和有关表格。它可以比传统手工制作的地图和表格提高效率几倍至几千倍甚至上百倍的效率。也可以在几分钟甚至几秒钟之内查询到所要的数据并以不同方法（地图、表格、多媒体）的形式表现出来。随着以后技术投入，还可以用仿真和虚拟现实的方式将信息直观的提供给决策者。

2．林火扑救指挥和时实监测GIS 在迅速反映管理辖区的有关信息，并将信息提供给指挥者。

（1）与遥感卫星的结合：利用人造卫星搭载遥感仪器可以探察包括森林、土地、环境和其他地球资源和大气现象。他形象面积大，成象迅速、成本低廉，能随时监测林火的发生和林火的动态变化。近几年在我国森林防火管理工作中发挥了巨大作用。但由于精度相对来说很低，在某些应用中还具有很大的局限性，在具体林火的扑救方面表现出不足。如结合GIS 就可以将这一个缺陷弥补，并可产生不可估量的效果。GIS可以将遥感图象与已有的各种专题地图进行匹配，将遥感的图象与各种专题地图叠加在一起，也可以将根据图象上火点的位置在地图上准确定位，并反映周边的资源和社会经济状况。由此可以判断造成灾害的可能性，以及造成灾害的后果。

（2）与GPS的结合：GPS-全球定位系统在近几年国内外发展和应用十分迅速。它是由均匀分布的24颗空间卫星不断地单向传输住处到用户的GPS接收器，根据卫星的位置，定位精度可以达到100米至毫米。由于它可以在全球任何地方，任何时间，任何气候都可以接收并定位，故对我们林火管理工作的开展产生不可估量的影响。GPS图的制作通过GPS可以将地理位置转化成GIS的数据格式并输入到GIS中，通过GIS来产生地图，如过火区边缘、交通道路、防火隔离带都可以用GPS将其采集到GIS中。GPS可以在野外采集到的地理位置转化成点、线或多边形数据。GPS与扑火队伍和运载配备GPS和相应的通讯设施后，就可以将队伍行进的位置和路线及时传输到指挥部的GIS系统之中，GIS就可以准确地定位到地图之中。从而就可以对行动的方向，位置，到达的目标地及时的纠正和调整。

（3）GIS了望台的结合进行林火定位：根据了望台的观测情况和数据传输到GIS系统后就可以采用交会方法将林火的位置定位在地图上。

（4）现场报告与林火的定位：GIS具有丰富的查询功能，对于现场报告的模糊信息可以利用GIS模糊查询的功能，对森林火灾的发生位置进行定位，也可以直接报告经纬度的数据或大地坐标数据在GIS中的地图上将林火定位，并将其他相关的数据显示给指挥者。

（5）最佳路径的确定：GIS可以根据交通道路的分布情况，以及扑火队伍的实际位置和要到达的目的地的信息，自动计算出最佳的行进路线。次佳行进路线以及达到目的地所需的时间，并以图形和数学的形式提供给指挥者。

（6）GIS与通讯网络的结合：通讯可以将GIS系统形成具有活力的指挥中心的信息进行快速更新，决策方案能及时发递。GIS结合通讯技术，将变成GIS为中心枢纽的信息网，从各个方面以各种途径传递各种信息，GIS可以将此统一的管理协调起来。具体来说有以下几个传递途径。遥感数据的通讯传输\气象数据的通讯传输\GPS数据的通讯传输\与上级指挥机构的数据传输\横向联合机构数据交换的数据传输\上级相关部门的数据传输

3．林火的预测预报

由于GIS能将不同的信息源进行统一管理和综合分析，因而将更有利于进行林火发生，发展进行曲分析并且最形象，直观的形式将林火的火险分析提供给管理者。再及GIS林火预测预报的过程是接收气象数据选用火险等级分析模型综合资源气象和地形地貌数据进行综合分析得出火险等级数据图形显示或输出火险等级分布图发出警告信息。火险等级区划有

宏观和微观的不同层次，宏观预报是根据不同区域各气象台站观测的数据和区域植被的生长特点来预测火险等级指数，如省火险等级分布，全国火险等级分布，微观火险等级预报具体可落实到山头地块。预测的结果具体详细，但需要的数据量大。

4．林火设施的布局分析

（1）了望台布局分析：利用地形图和了望台站网的分布特点，可计算出盲区（了望台不可见的山头地块）、定位区（可以利用不同了望台定位的地块）和不可定位区（只有一个了望台可见）在需要建立或增设了望台站的地区可以利用GIS设计观察覆盖面大，盲区小的了望台分布方案。

（2）交通道路布设：根据目前的林道分布的现状和林火火险等级的分布图以其森林经营的要求利用GIS可以设计出既有利于社会经济要求，又利于林火快速扑救的林区交通道路的设计方案。

（3）防火隔离带的布设：利用GIS所表现的综合治理信息可以直观在地图上设计出经费节省效果佳的防火隔离带。

5．其它

（1）火灾折算；对过火面积、蓄积损失、经济损失，以及在扑火过程中的各种经济投入能快速并准确地统计计算。

（2）灾后处理：火烧迹地的清理，造林规划

（3）火行为分析

（4）计划烧除

（5）总体规划

由于GIS的特点它的功能和方法正不断在森林防火管理的工作中得以应用。

五．"3S"技术在林业中的应用及展望

"3S"技术中，作为单项的GPS、RS、GIS在林业中已各自取得辉煌的成就，例如，GPS 用于飞播造林辅助导航，样地野外定位，伐区测定边界和面积，林业工程测量等，取得良好的经济效益。RS在我国林业中的应用更是令人瞩目，"三北"防护林遥感综合调查在两年时间查清了占全国60%面积的"三北"地区森林、土地、草

场等再生资源的数量，并对"三北"的生态环境进行了评价。使国家有关部门在短时间里掌握了如此大面积的资源状况及变化情况，对人迹稀少、常规方法难以调查的地区，RS更显其威力，西藏自治区森林资源调查就是用遥感技术完成的。GIS的应用也由当初的简单查询和制图制表发展为森林经营管理的重要工具，除了完成常规的数据管理功能外，可方便地在空间属性数据基础上建立生长、预测、经营、决策等专业模式，通过对各种经营过程进行模拟比较和评价，选择出最优经营方案，并通过与RS的结合作出了许多区域性的森林资源、土地资源的动态化监测。随着"3S"技术的日益成熟和实用化，其具有实时或准实时获取信息、处理信息的能力，必将给林业生产开拓一块崭新的天地。从"3S"技术的特点和林业生产的内容分析，可以预见，"3S"技术将对林业产生以下影响：

1. 改变以往的林业调查作业方式。由于"3S"技术能快速、实时地获取地面三维信息，省去了以往图像繁重的校正工作及手工作图的作业方式，人工劳务介入量大大减少，作业步骤变得简单，周期缩短，成本成倍降低，整个过程将以自动化作业为主。

2. 对林火、病虫害等灾害事件监测能力大大增强。我国进行了机-星-地航空遥感试验，已实现了侧视雷达扫描图像的实时数字传输，保障了对灾害事件的全天候监测，并快速地通过通讯卫星向远距离发送。

3. 快速编制各种林业专题图件。以往林业制图，由于遥感数据定位困难，人工劳务介入量大，地形图成了编制其它图件的基本图，使得林业专题图的编制费时费力，在一些无地形图的地区更是无法进行。利用"3S"技术可以不受时间、地域的影响，利用其获取的直接地学

编码图像，直接输出包括地形在内的各种专业图件，编制时间大大缩短，精度也有了较高的保证。

4. 有利于建立现代的国家森林资源监测体系。随着我国经济发展及社会环境意识的增强，传统的森林资源监测体系已不能完全适应社会经济可持续发展的需要。利用"3S"技术建立森林资源监测体系易于克服传统监测体系的缺陷，做到：1)动态监测森林资源的空间分布信息；

2)不仅对国家及大区域的森林资源进行宏观监测还能对局部微观区域的森林资源变化进行监测；3)在监测内容上，不仅对森林资源数量进行监测，更能加强对生态环境信息的动态监测；4)在数据更新方面，利用"3S"技术的实时或准实时功能，能更好地完成监测体系的数据更新。

四川省生态环境建设中的“数字林业”

陈东立廖邦洪

（四川农业大学3S工程技术中心)

摘要：

本文重点阐述了计算机技术在四川省生态环境建设中的应用与“数字林业”建设的主要问题，探讨了“数字林业”的范畴和定义，提出了“数字林业”建设过程中应遵循的原则，实施的技术路线及内容，以及“数字林业”建设的实现与管理方案。

关键词：数字林业；生态环境建设；“3S”技术；生态场信息模型

四川省地形西高东低，大致西部为高原、山地，海拔多在4000米以上；东部为盆地、丘陵，海拔多在1000～3000米之间。四川盆地以浅丘和平原为主，是我国四大盆地之一，面积16.5万平方公里，盆地内海拔200～750米，由北向南倾斜。四川省地处亚热带，加以地貌和气候多样，植物种类极为丰富。全省森林面积746万公顷，长有许多珍贵树种。中国的水杉、银杉、桫椤等“活化石”树种均在四川省有分布。动物种类繁多。仅脊椎动物就有1100余种，占全国的40％，其中列入国家保护的珍稀动物有55种。举世闻名的大熊猫，主要生息于四川境内4个山系的36个县和保护区内。四川省是西部林业大省，在我国第二大林区──西南林区中，是森林资源最丰富的省份之一，是长江上游的重要生态屏障。在西部大开发、尤其是西部生态环境建设中具有举足轻重的作用。为此，1998年9月1日四川省抓住国家实施西部开发的机遇，率先在全国启动了天然林保护工程和退耕还林试点工程。全力推进天然林保护工程和退耕还林还草，加快绿化步伐，努力建设长江上游生态屏障，走出一条从源头上治理水土流失和旱灾洪灾的路子。总体目标是五年初见成效，十年大见成效。到“十五”期末即2005年，新增森林面积200万公顷，森林覆盖率上升到28.4%，生态环境明显改善；到2010年，森林覆盖率上升到30%以上，实现全面绿化，生态环境大为改善；到2030年，森林覆盖率达到40%，实现山川秀美。

2001年2月21日国家林业局周生贤局长对2001年的林业重点工作提出要求中指出：紧紧围绕六大工程,加强林业科技和人员培训。今年要作为“林业科技进步年”,要切实抓好六大重点工程的科技支撑体系建设。要积极发展“数字林业”，运用现代信息科技手段,推动林业管理的精确化、科学化。全国林业科学技术大会于6月14日在人民大会堂隆重召开。国家林业局局长周生贤作了《大力推进科技进步和创新，为实现林业跨越式发展提供强大支撑》的主题报告。周生贤从五个方面对“十五”期间的林业科技工作进行了重点部署：第一，把

提高六大林业重点工程建设的科技含量作为科技工作的首要任务，促进科技与工程建设的紧密结合。第二，高度重视高新技术在林业建设中的发展和应用，大力推进“数字林业”建设，加快林业现代化进程。第三，统筹规划，着眼长远，加强基础研究和应用研究，提高科技的持续创新能力。第四，大力强化科技产业化工作，加快林业经济结构的战略性调整，提高林业产业的竞争力和整体实力。第五，适应加入WTO后的新形势，拓展新的工作领域，提高林业科技的对外开放和合作水平。

为贯彻落实全国、全省农业科技大会和《农业科技发展纲要》和《全国生态环境建设规划》精神，抓住难得的历史机遇，四川省林业厅决定，“十五”期间在全省林业实施一项旨在进一步推动科技成果推广应用、提高科技创新能力、促进行业技术升级、强化生态建设科技支撑的“先导计划”。推进高新技术在林业上的应用，加快“3S”技术、生物技术、信息网络技术在林业上的开发与应用，逐步用高新技术改造传统林业。加快“3S”技术在林业上的应用，结合实施“天保”工程、退耕还林还草等生态工程建设和森林资源动态监测、森林防火等，建立多样性的数据库，开发“天保”工程、退耕还林还草工程的数字信息管理系统。加大“数字林业”的研究推广力度，促进林业管理和决策的精确化、科学化。

根据国家西部大开发对生态环境保护和建设的要求，按照《全国生态环境建设规划》，四川省今后10年要完成三大任务：一是对现有1923万公顷森林(包括有林地、灌木林、未成林造林地)实行常年管护，保护生物多样性，巩固造林绿化成果。二是对340多万公顷宜林荒山、沙质荒漠化土地，采取封、飞、造多种方式，营造大面积、多功能防护林，提高森林覆盖率。三是对近76.9万公顷25度以上陡坡耕地有计划、分步骤地退耕还林还草，减少水土流失。

为完成上述任务，四川省确定了“十五”期间林业生态环境建设的措施。一是以大工程带动大发展，以天然林保护、退耕还林还草、长江防护林工程、野生动植物保护和速丰林基地建设工程，加快全省生态环境建设跨越式发展。二是实行分类指导，分区突破。西部地区重点保护好天然林，有步骤地治理干热干旱河谷和沙质荒漠化土地；盆周山区重点抓好封山绿化和“大字报地”、“望天地”坡耕地治理；盆中地区重点消灭“馒头山”，建设农田林网。

1．四川省生态建设中计算机应用现状及问题

1.1 四川省生态建设中计算机应用现状

在传统的林业信息管理中，林业数据均以纸质统计表格，纸质林相图、森林分布图及各种专业规划设计图等为主。数据统计、专题制图、信息应用等都与运用现代信息科技手段,推动林业管理的精确化、科学化有着相当大的差距。随着计算机技术的发展及应用的普及，四川省林业工作也逐渐应用计算机进行数据处理、信息管理。在此过程中也做了很多工作，但同《农业科技发展纲要》和“十五”期间对林业科技工作的要求差距还很大。从现实的计算机应用情况来看，在林业生产、管理上有以下几个方面：

? 一般计算机技术应用的现状

2森林资源统计分析（以四川农业大学等单位开发的森林资源统计分析软件为代表）

2森林资源档案管理（以四川农业大学、四川省林业勘察设计研究院等单位开发的森林资源档案管理软件为代表）

2其它应用（如高山更新调查统计，长江防护林造林成效调查统计软件等）

? 3S技术应用的现状

2一般性科研应用（小范围的3S技术应用）

2在森林防火管理中的应用（以广元市、宜宾市森林防火管理信息系统为代表）

2在森林资源管理中的应用（以宜宾市森林资源管理系统为代表）

2在林业信息管理中的应用（以宜宾市林业管理信息系统为代表）

2在全国第三次大熊猫普查中的应用（以青川县试点为代表）

2在小流域治理规划中的应用（以石棉县竹马河流域为代表）

2在森林公园规划设计中的应用（以都江堰花溪森林公园为代表）

1.2在四川省生态环境建设中信息获取与管理存在的主要问题

长期以来，人们对赖以生存的生态环境已经有过许多研究，积累了大量资料，但却难以充分利用。主要是由于众多资料没有转变为人们容易理解的信息，没有能将这些不同来源、不同类型和不同分辨率的资源、环境和相关的生态数据及人文、社会经济的巨量数据进行整合（融合），也未能将局部的与整体的、零散的与整合的数据进行综合分析。也就造成了在生态环境建设中对以往数据难以利用的现状。

1．2．1 林业基础数据获取困难

野外调查仍然是林业部门现阶段获取林业经营管理所需要的各种基础数据的最基本手段。四川省自然地形复杂，山高坡陡，开展林业外业调查费工费时，调查成本高。有些地方难以调查，以至于获得的基础数据精确度较低，没能真实地反映现实的林业资源状况。给林业生产应用或林业管理、决策等都带来不精确因素。

1．2．2 林业基础数据存贮、管理、更新技术落后

主要的林业专业应用软件（如森林资源统计分析、森林资源档案管理软件等）目前仍然停留在DOS平台，没有及时跟上计算机软件技术的发展。即使千辛万苦获得的森林资源数据和其它专业调查数据，由于缺乏基于计算机技术的统一、有效的数据存储、管理、维护和更新手段，不能实时提供林业管理分析与决策所需要的准确信息。以至于严重地制约着四川省林业管理的效率和质量进一步提高，以及四川省的“数字林业”或者林业信息数字化建设的进程，不符合四川省作为西部林业大省的整体形象。

1．2．3 现有林业数据信息难以共享、重用

现有各种专业应用软件来自不同开发部门，导致操作系统、应用软件开发平台和数据格式缺乏统一的标准。因此，在使用数据与信息时，不能做到数据共享和数据重用。这样给规划设计单位或信息应用部门带来了重复投资、多耗人力、物力的不利局面。

1．2．4 现有林业软件开发机制不健全

现有各种林业专业应用软件大多数由相应的技术人员开发，这些软件在开发时较好地解决了专业上所要求的功能。但投入运行后，往往由于开发经费或者开发人员不稳定，使这些软件不能随着计算机硬件及软件技术的发展而及时更新、升级，致使多数软件生命力较为短暂。

1．2．5 林业数字化建设缺乏统筹规划

计算机技术在四川省林业的部分应用领域起点较高，但整体应用水平偏低。3S技术已经开始在四川省森林防火、森林资源管理、大熊猫保护等林业管理中投入应用，但目前的投资和开发分散，缺乏统一的规划和系统的开发，严重影响了整体应用水平的提高。

1．2．6 林业数字化应用还有新的领域

在西部大开发中，四川省的林业管理：例如“天然林保护”工程、分类经营、退耕还林（草）工程管理、森林资产管理和自然保护区管理等，对计算机技术的应用提出了更新、更高的要求，但现有的林业专业软件难以完全满足。

要从整体上提高四川省林业计算机技术的应用水平，满足新形势下四川省林业发展和林业管理的要求，符合《农业科技发展纲要》和《全国生态环境建设规划》精神，抓住西部大开发难得的历史机遇，应全面实施四川省的“数字林业”建设。为了实现四川省的“数字林业”，要解决的核心问题是：应用“3S”技术作为技术支撑，采用构件式或者积木式的软件开发理念，从整体上进行系统规划、分步实施；在功能模块上进行系统规划和整合；在数据和信息方面采用数据挖掘技术，实现数据、信息的重用和共享，推动四川省林业建设及管理的精确化、科学化。

2．“数字林业”的范畴与定义

2.1 数字林业的范畴

信息化社会是二十一世纪人类进步的标志。信息的开发、传播、应用是人类认识自然、了解自然、掌握自然、改造自然，还与自然本来面目的技术手段。信息技术的迅猛发展以及信息技术的应用，不仅改变了传统经济的支撑点，同时改变了人们认识自然、获取信息的方法和手段，也改变了人们的生活习惯、思维方式和对生存环境的再认识。计算机的应用使人们能够处理以往难以想象的信息及数量，因特网的连接使人们更加感觉世界在我手中。

1998年1月31日美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球──二十一

世纪认识地球的方式”的讲演，提出“数字地球”的概念。数字地球将把有关地球及其相关现象的数据按地理坐标组织、整理和表示。这样，既体现了这些数据的内在的有机的联系，又是以地球为“纲”，便于按地理坐标检索和使用。

“数字地球”包含着种类多样的信息，既有自然方面的，如地形、地貌、植被分布、植被特点、地质构造、矿藏分布、山脉河流、气候特点等；又有人文方面的，如历史沿革、风土人情、交通、文教、经济、金融、人口等。它不仅包括全球性的中、小比例尺的空间数据，也包括大比例尺的空间数据，不仅包括地球的各类多光谱、多时相、高分辨率的遥感卫星影像、航空影像，还包括有关可持续发展、农业、资源、环境、灾害、人口、全球变化、城市建设、教育、军事等等。可以说是包罗万象，应有尽有。

正是因为“数字地球”具有上面提到的特点和功能，所以通过“数字地球”，人们可以了解到世界上任何地方最新、最全面的实时的情况。从而数字地球在许多方面具有潜在的广泛的应用前景，如：生态环境的保护、气候变化的预测、精细农业、减灾灭灾、水资源管理、水资源保护、城镇规划、城镇管理、外交、国防等等。“数字地球”将使我们有可能对人为的和自然界的灾害作出快速响应，对于自然环境作出正确的认识，所以必能产生广泛的社会和经济效益。

1998年6月1日江泽民在接见出席中国科学院第九次和中国工程院第四次院士大会时提出了发展“数字中国”的战略。随之而来，“数字社会”、“数字城市”、“数字农业”、“数字林业”、“数字水利”、“数字地质”等的探讨和实践在我国如火如荼地进行。各行各业利用数字化手段获取、处理、存贮、应用行业的数字信息，为实施“数字中国”奠定了基础。“数字中国”战略的实施是实现“数字地球”的组成部分。

“数字林业”是一项集地球科学、信息科学、计算机科学、空间对地观测、数字通讯、林业资源、林业管理、林业保护及林业开发等众多学科理论、技术于一体的专业科学体系，是由理论、技术和工程构成的三位一体的庞大的系统工程。

“数字林业”专业科学体系分别由基础理论研究、实施技术支撑和科学工程应用三部分组成。

? “数字林业”的基础理论研究建立在对传统林业的全面掌握、深刻认识、细致分析、内在通晓的基础上，结合地球科学、信息科学、计算机科学、对地观测、数字通讯等专业学科（技术）形成的一种新型的理论与技术系列。它通过跨学科（技术）的综合研究，寻找林业生产与地域、林业资源与环境、林业管理与生态、林业开发与保护等相互关联的内在机理，开发林业资源发生和发展与地域的关系模型、林（分）木生长与环境的数学模型、森林火灾发生和蔓延与控制信息模型、动植物资源保护信息模型、水土流失及水土保持数学模型等专业应用模型，实现林业发生、发展过程机理信息的数字化和数学化。

? “数字林业”实施的主要技术支撑是“3S”（GIS地理信息系统、RS遥感、GPS 全球定位系统）技术、计算机网络技术和现代通信技术，“3S”技术起着基础和核心的作用。其主要作用是对各类空间信息进行科学地搜集、加工处理、管理、分析、交换。对管理对象（图形、图像、属性数据、多媒体资源等）的实际位置、属性、现状及预测的结果进行空间展示、空间分析和空间统计。使人们在研究问题和解决问题的方法上实现直观、快捷、实时、准确。

? 在“数字林业”的基础理论研究和实施技术的共同支持下，通过建立准确一致的空间数据库、属性数据库、媒体数据库，应用系统的开发与硬件系统的集成，建立起一整套具有完善地搜集、处理、管理、分析、应用的林业专业信息系统。服务于林业生产、林业管理、林业经济的发展和环境保护的需求，实现以高新技术、实用技术改造传统的林业生产与林业管理。

2.2 “数字林业”的定义

“数字林业”属于“数字地球”的应用范畴。由于林业资源的分布范围广、林地面积差异大，林业生产的管理与行政区域的管理密不可分，因此，从应用的区域范围来分，应分为“中国数字林业”、“省级数字林业”、“地（市）级数字林业”、“县（区）级数字林业”及“乡（镇）级数字林业”。

“数字林业”是对有关林业资源（植物、动物、土地等）、林业生产（造林营林、保护管护、病虫防治、开发利用等）、林业管理（林政、资源等）等各类数据的获取、存贮、处理、分析、查询、预测、决策支持的一个系统总称。“数字林业”的核心是全面应用“3S”技术。

地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球定位系统（GPS）为地球科学提供了全新的研究手段，导致了地球科学的研究范围、内容、性质和方法的巨大变化，标志着地球科学的一场革命。和传统的对地观测手段相比，它的优势表现在：提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观影像，从而揭示了岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和相互关系，促进了地球系统科学的诞生。扩大了人的视野，从可见光发展到红外、微波等波谱范围，加深了人类对地球的了解；在遥感与地理信息系统基础上建立的数学模型为定量化分析奠定了基础。同时，还实现了空间和时间的转移：空间上野外部分工作转移到实验室；时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量地预测未来。“数字林业”应具有如下特征：

? 具有空间性、数字性和整体性。这三者的融合统一，形成了它与其他信息系统的根本区别。

? 其数据具有无边无缝的分布式数据层结构，包括多源、多比例尺、多分辨率的、历史和现时的、矢量格式和栅格格式的数据。

? 具有海量、充实、分类、迅速、联网的地理信息数据库。

? 采用开放平台、构件技术、动态互操作等最先进的技术方案。

? 以图形、图像、图表、文本报告等形式提供服务。

? 具有一系列的生态场信息模型。即建立一系列不同生物的生命活动所引起的有关生态因子空间分布的均匀性，并由此而产生的生态效应空间分布的信息模型。以探讨和描述生物与环境间密不可分的相互关系，从而指导生态环境建设与管理。

? 用户可以以多种方式从中获取信息。任何一个用户都可以实时调用，无论生产

者是谁，也无论数据在什么地方。国际互联网上的用户可以根据自己的权限查询“数字林业”中的信息。

? 服务对象覆盖整个社会层面，分机构、分密级提供使用服务。无论政府机关还是私人公司，无论科教部门还是生产单位，无论专业技术人员还是普通老百姓，都可以找到自己所需要的信息。

“数字林业”是地球科学技术与信息科学技术、空间科学技术等现代科学技术与传统林业工作交融的前沿学科，又是当代科学技术发展和林业生产、管理需求紧密结合的必然结果。虽然是一个新概念，它涉及到的理论、技术、数据和应用都与现有的直接相关。是从更高的层次、系统论和一体化的角度来整合、应用已有的或正在发展的理论、技术、数据和能力（含人员、软件、硬件），从而更广泛地、更深入地、更有效地、更经济地为生态环境建设提供服务。

3 “数字林业”与3S技术

3．1 “数字林业”与GIS技术

地理信息系统（Geographic Information System），通俗地讲,它是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。严格地讲，它是反映人们赖以生存的现实世界(资源或环境)的现实与变迁的各类空间数据，及描述这些空间数据特征的属性。在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。它是一种特定而又十分重要的空间信息系统，是以采集、贮存、管理、处理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。地理信息系统（GIS）作为支持空间定位信息数字化获取，管理和应用的技术体系。随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展，在全国经济信息化进程中的重要性与日俱增。特别是当今“数字地球”概念的提出，使得人们对GIS的重要性有了更深地了解。进入90年代以来，地理信息系统在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

以GIS技术支撑的“数字林业”，利用GIS完整的概念和理论，针对林业信息的各个方面，建立起完整的林业信息管理系统。以此进行林业海量数据的管理、林业资源动态变化的监测、各类林业生产的设计与规划、生态环境质量的评估评价、森林病虫害的预测预报、森林火灾发生发展的预测与指挥调度、珍稀动植物资源的评价与管理、各种林业专题数据的传输与交换、各类林业统计年报表的出表、各类林业专题图（作业图、规划图、林相图、森林分布图等）的出图等等。

3.2 “数字林业”与RS技术

卫星、航天飞机、宇宙飞船、飞机、热气球携带的各种波段的各类传感器构成了对地观测的主体，提供了全球连续和重复的表面数据，使之有条件将地球系统作为一个整体来认识.

遥感技术（Remote Sensing）应用实践表明，服务于资源与环境监测的对地观测系统是由航天、航空、地面观测台站网络等子系统组成的，具有提供定位、定性、定量数据能力的综合性技术系统。同时，这个系统是一个全天候、全方位的综合系统，能够对地球物理场、生物、

地理、化学过程进行比较全面的调查研究。从而为资源开发、环境保护、区域经济协调和持续发展提供系统的科学数据和信息服务。

近年来，星载对地遥感观测发展十分迅速。许多国家，包括一些第三世界国家和小国家都研制和发射了卫星，分辨率高达1～3m的商用卫星系统相继上天。100～500kg重的小卫星打破了空间技术的神秘感。因此，目前对地遥感观测是获取地球表面信息的主要手段，某些原来必须通过地面观测才能获取的信息，现在也可以通过对地遥感观测获取。对地遥感观测与“数字地球”有十分密切的关系，在目前和在将来都是最基本的技术手段之一。

一幅陆地卫星遥感影像能覆盖34000多平方公里不仅能够看到地形地貌特征、植被分布类型、植被分布范围，也可以据此分析推断植被生长状况、可疑热点的具体位置等。另外，利用遥感的时序特点可动态分析植被的变化及消长、森林病虫害的发生及蔓延趋势、森林火灾的发生发展及受灾区域等。也可利用遥感影像对我国人烟稀少的高山、高原区进行林业资源的相关调查与分析，即使对于人烟稠密的其它地区也能够减少大量的外业调查工作，将常规的外业调查工作移至室内进行。卫星遥感影像的利用可与GIS紧密结合，它可作为栅格影像引入GIS，以实时的卫星影像增加、修改GIS空间数据库信息。也可作为真实地面纹理建立三维或多维虚拟空间模型，适应于各种类型的分析与查询。

3.3 “数字林业”与GPS技术

全球定位系统（Global Position System）是由一系列卫星组成的，它们24小时提供高精度的世界范围的定位和导航信息。准确地说，它是由24颗沿距地球12000公里高度的轨道运行的NA VSTAR GPS卫星组成，不停地发送回精确的时间和它们的位置。GPS接收器可同时接收3～12颗卫星的信号，从而判断地面上或接近地面的物体的位置，还有它们的移动速度和方向等。

GPS最初是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。当前，国际形势发展的主流是和平与社会经济发展，随着冷战的消退和全球经济发展所带来的商业机遇，美国政府近几年来一直在调整其GPS政策，这些政策调整给美国和全球GPS市场和用户带来了一系列重大的冲击。GPS现在也在商业领域中大显身手，公用类GPS主要用在勘测制图，航空、航海导航，车辆追踪系统，固定定位、移动定位，移动计算机和蜂窝电话平台等方面。

GPS能准确无误地确定采样点的位置，可以是固定采样点，也可以是移动采样点。它为空间数据信息源的定位提供了强有力的手段。GPS对于面广、量大的林业资源调查与研究中，样地的定位、调查线路的记载、林业经营位置的确定、森林病虫害或森林火灾的发生源的定位、林业灾情的调查、林区新建道路的调绘、森林保护定位观察点的设置、珍稀动物的跟踪研究等有着举足轻重的作用。GPS与GIS数据库的结合应用，可将现实调查的空间信息直接反映到GIS空间数据库中，可准确地新增调查地的数据，也可修正已有的GIS空间数据。可使GIS空间数据的更新、修改做到实时、准确。

GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的高新技术国际性产业。

4．“数字林业”的建设方案

4．1 “数字林业”建设的原则

我国生态环境建设的总体目标是：用大约50年左右的时间，动员和组织全国人民，依靠科学技术，加强对现有天然林及野生动植物资源的保护，大力开展植树种草，治理水土流失，防治荒漠化，建设生态农业，改善生产和生活条件，加强综合治理力度，完成一批对改善全国生态环境有重要影响的工程，扭转生态环境恶化的势头。力争到下个世纪中叶，使全国适宜治理的水土流失地区基本得到整治，适宜绿化的土地植树种草，“三化”草地基本得到恢复，建立起比较完善的生态环境预防监测和保护体系，大部分地区生态环境明显改善，基本实现中华大地山川秀美。

“数字林业”将在生态环境建设中起到其自身的重要作用，其主要任务是：提供海量分类、存贮、管理的林业基础信息数据（包括空间信息、属性信息、多媒体信息等）和生态场信息模型，以这些基础数据和生态场信息模型为依据，分析、认识、掌握林业资源的消长、变化；林业资源动态变化与生态环境变化的相关影响；揭示自然生态环境的发生、发展规律；认识其发生、发展的内在机理。为我国林业事业中的预测、分析、决策、实施，做到信息可视化，决策科学化。

但是，“数字林业”是一项庞大的信息及应用系统，需要行业内及行业外的多方共同协作努力，围绕“数字林业”建设的需求，遵循共同的原则，建立起信息准确、信息量大，易交流、易使用、易维护、易更新的“数字林业”信息与应用系统。

4．1．1 统一标准

在规划、建立“数字林业”时，应立足全局，统筹规划，避免重复浪费和走弯路。关键对GIS空间数据和属性数据的基础信息建库工作，必须要有统一的技术标准，也就是通常所说的“数据标准化”过程。首先应建立一整套较为完善的林业数据采集、取舍、录入、转换等的技术标准，以利于在不同时间、不同机构建立与“数字林业”相关的数字电子地图的准确性和统一性。尽管数字电子地图建立有先有后，但在统一的“数据标准化”规范限定下，也能使“数字林业”全局工作顺利完成。

4．1．2 方便实用

为了使“数字林业”的成果能成为决策机构的有力助手，成为基层林业单位常规工作的手段，其系统构架应采用由小到大、由细致到概略的组件形式。将整个应用系统分成不同的层次，如用于林业经营的最小管理单位──乡镇、林场的应用系统，县（区）级应用系统，地（市）级应用系统，省级应用系统，全国范围的应用系统。可避免有限的图面负载量和诸多信息显示的矛盾，提高信息查询的效率。同时，在系统建立时充分考虑用户的需求，设计合理，功能完善，操作灵活，增删方便，有利于保证信息的实效性和实用性。

4．1．3 分步实施

根据实际需要及可能，在满足条件的前提下，分步实施，由点到面，逐步推进。由于“数字林业”建设工程庞大，也很难将此项工程同时开展。因此，根据四川省生态建设的需求，对于生态建设的重点地市州应优先考虑。在有最新完成的林业资源调查数据的地区尽快实施建设工程。分期分批地完成，最终完成全省的“数字林业”建设工程。

4．1．4 灵活开放

“数字林业”系统使分级用户能最大限度地进行各种需求操作。使应用系统实现可维护性、可扩展性、可移植性。系统的可维护性指的是系统的维护人员理解、纠正和改进这个系统的难易程度。任何系统的开发都是从简单到复杂的不断求精和完善的过程，特别是“数字林业”系统如此庞大的工程从数据采集开始，然后逐步演化到从管理到决策的高级阶段。因此，一个系统建成后，要使在现行系统上不做大改动或不影响整个系统结构，这就必须在系统设计时留有接口，就可在现行系统上增加功能模块来实现功能的扩充。一个有生命力的系统，不仅在于它自身结构的科学合理，而且在于它对环境的适应能力。即它不仅能在一台机器上使用，而且能在其他型号设备上运行。要做到这一点，系统必须按国家规范标准设计，包括数据表示、专业分类、编码标准、记录格式等，都要按照统一的规定。以保证软件和数据的匹配、交换和共享。

4．1．5安全保密

采用先进的计算机保密技术，将系统中有许多涉及保密的信息和数据，在技术上采取物理保护和数据加密相结合的方法，确保系统和数据的安全。在数据交换和使用过程中，要考虑不同的使用密级和权限。确保省地县各级应用系统实现安全的互通互联，资源共享。

4．2 “数字林业”信息库及应用系统的建设

利用多年来林业工作、生态建设、资源管理、科学研究等各方面积累的大量资料：如文字资料、林业资源调查数据库资料、科研项目研究资料、图片资料、地形图、林相图、森林分布图、多媒体资料等，作为有用的信息资源加以利用。充分利用已有数据和模型的成果，缩短“数字林业”建设的周期。

“数字林业”系统的构成应包括以下内容及功能：

? 空间信息库

2各级林业电子地图

21:1万、1:5万和1:10万比例尺的地形图库

2航空像片数据库

2卫星遥感影像数据库

2以乡（镇）或者森林资源调查总体为单位（国营林场、经营所等）的数字化林相图库

2以县（区或者县级市）为单位的数字化森林分布图库

2DEM数据库等

? 属性信息库

2以森林资源二类调查小班记录卡片为基础的森林资源数据库

2以各种作业调查资料为基础建立的专业、专题数据库

2以村、乡（镇）、县（含区、县级市）、地区（含地级市、州）和省各级、各种林业统计数据为主的辅助专业、专题数据库

2其它的各种专业、专题调查成果资料（如全国第三次大熊猫调查等）的专业、专题数据库等

? 多媒体信息库

2生态资源照片数据库

2林业生产照片数据库

2生态旅游资源影像数据库

2生态建设宣传影像数据库等

? 林业各专题系统模块

2森林资源管理软件模块

2森林防火管理软件模块

2退耕还林工程管理软件模块

2林业分类经营管理软件模块

2天然林保护工程管理软件模块

2水源涵养林与水土保持林管理软件模块

2造林规划辅助设计软件模块

2人工林林分经营管理软件模块

2森林病虫害监测与防治软件模块

2森林资源资产评估与管理软件模块

2野生动植物资源管理软件模块

2自然保护区管理软件模块

2湿地资源管理软件模块

2林业数据野外调查采集子系统

2省级林业地理信息的元数据库

2林分生长模型与专家系统（主要树种）

林业信息专业数据库必须采取统一规划、统一标准、统一设计、分项建设、数据共享的方法来实施。避免同一数据库信息的重复，也要避免多各数据库间的信息重复。以林业基础地理信息数据库系统为基础，与相应的功能软件模块分别构成相应的专业、专题管理子系统。例如，林业基础地理信息数据库系统与森林防火管理软件模块结合成为森林防火管理系统，其它依此类推，形成林业行业的各类型的数字信息管理系统。

4．3 “数字林业”数据的更新维护

建立“数字林业”是一项庞大的系统工程，建立的过程需要花费大量的人力、物力和时间。在分布实施建设过程中，要做到用最新、最准确的数据建立林业信息数据库，以减少使用过程中的数据维护工作量。即使是这样，在系统建成后的使用过程中，也必须涉及到每年林业生产数据的变化与消长。建设“数字林业”是推动全省林业信息化和数字化管理的必由之路，是提高全省生态环境工程建设和林业经营管理水平跨越式发展的重要举措。开发建立系统是基础，系统建成以后对现地变化了的林业数据信息及时的采集、处理和更新是关键。为了保证对变化了的林业数据信息能够及时采集、处理、更新和维护，必须建立相应的数据管理、维护与更新机制。为此，

? 各县（含区、县级市）林业勘察设计队，以年度为单位，在所管辖范围内，负责对现地变化了的林业数据信息进行及时采集，并保证原始数据的准确性；

? 地区（市、州）林业局，以年度为单位，组织技术力量对该局管辖范围内各县（含区、县级市）变化信息及时处理和更新。定时上报四川省林业厅森林资源管理处，并将

处理、更新后的数据信息返回各县（含区、县级市），以对相应的林业经营管理信息系统的数据及时更新；

? 四川省林业厅主管部门负责更新后全省林业数据信息的汇总、管理和评估；

? 将每年的数据汇总刻录为光盘长期保存，建立“数字林业”的数字档案。

在以上措施保证实施的前提下，才有可能使得“数字林业”的信息资源库保持常用常新，客观地反映现实林业生产状况。为生态环境建设所需的分析、决策提供强有力的技术支撑。

5．“数字林业”建设项目的管理与实施

5.1 项目的组织与管理

“数字林业”的核心是全面应用“3S”技术。“3S”技术是信息技术、数据采集、数据处理、应用分析过程的综合体。因此，林业机构在开发和使用“数字林业”时，不仅需要对技术的本身有足够了解，还要具备有效、全面和可行的组织和管理能力。尤其在目前，“3S”技术的发展越来越趋于成熟，越来越趋于商业化生产，各种工具软件、分析软件、管理软件、甚至是应用软件应有尽有，给人一种无所适从的感觉。系统建立的好坏与否已经不是技术本身能够决定的了，而开发、应用和管理这个系统的人开始扮演着越来越重要的作用。尤其是机构内的主管人员对“3S”技术的理解程度，对在机构内“3S”技术可以起到的作用，对使用“3S”技术来提供日常林业工作管理效率的可行性的认识程度等，都将成为决定“数字林业”成功与否的关键性要素。

由于计算机及相关技术的发展，越来越多的政府机构、商业团体、甚至是个人都在不断地对“3S”的作用和影响有着日新月异的认识和理解。如何有机地将“3S”技术于“数字林业”建设结合起来，达到建立和运作的管理，应是林业机构各级领导关注的问题。

“数字林业”的管理应是多层次的，从高到低可分为：决策性管理层、计划性管理层、实施性管理层。作为省级“数字林业”的建设，省林业厅即为决策性管理层，是制定“数字林业”战略的高级决策层。省林业厅下属各机构即为计划性管理层，在决策性管理层制定了“数字林业”的战略方向后，计划系统建设的阶层。分布、分级实施的建设单位即为实施性管理层。在实施性管理层的管理中，机构类型的不同，使得管理者的出发点和立场不同。从机构类型上分，可主要分为两种：一类是需要建设“数字林业”的使用机构，从使用机构的目的出发对项目实施管理。另一类是提供建设“数字林业”的技术服务机构，在开发建设“数字林业”中具有丰富的“3S”技术和管理经验。这两种机构在实施性管理层中，相互沟通，相互协调，相互监督，相互促进。共同完成相应的“数字林业”建设任务。

5.2 以项目建设的原则为指导

统一标准：在规划、建立“数字林业”时，应立足全局，统筹规划，避免重复浪费和走弯路。

方便实用：为了使“数字林业”的成果能成为决策机构的有力助手，成为基层林业单位常规工作的手段，其系统构架应采用由小到大、由细致到概略的组件形式。同时充分考虑用户的

3S技术在林业资源调查中的应用研究

3S技术在林业资源调查中的应用研究 摘要：随着科学技术的发展和进步，我国社会的生产生活都发生了极大的变化。在科学技术的发展当中，遥感技术、地理信息技术以及全球定位技术等的出现，切实为人类生产生活带来了更大的便利。同时也对于林业生产和发展起到了很大的保障作用。不仅能够提升对林业的勘察和调查效率，也更是极大的提升了质量，并降低了各项成本。所以本文基于此，分析和研究3S技术在林业资源调查中的应用。 关键词：3S技术；林业资源；调查分析 1 、3S技术概念及在林业资源中的功能作用 3S是RS、GPS、GIS这3种技术的统称，分别是遥感技术、全球定位技术和地理信息技术。这3种技术结合了计算机大数据处理、移动通讯、空间分析、地理传感等，围绕空间信息进行数字化采集、分析、传播以及应用。基于此，详细叙述3S技术各自的功能和特点。 1.1 遥感技术 遥感技术利用传感器进行信息采集，是集计算机图像处理等物理方法、计算机信息技术等数学计算方法及以地学规律为指导的地理分析方法为一体的区域综合勘测技术。在具体的应用中，由于遥感技术的覆盖区域范围很大，能够采用多波段成像技术来定位、定性、定量地对地理环境中的各项指标进行勘测。

1.2 定位技术 全球定位系统是一个由卫星群组合而成的空天一体化空间分析技术，能够为人们的生产生活提供地理定位等作用。在林业调查工作中能够与遥感技术、地理信息系统组合形成立体式森林资源管理体系，根据调查需要进行各类资源的清查，检测病虫害的分布情况。 1.3 地理信息系统 地理信息系统是计算机信息云储备和大数据分析按照地理信息科学处理理论指导，实现地理空间信息可续管理、分析、利用的一套技术系统。该系统能够对森林区域中植物的种类和生长状态以及水文、光照、温度、土壤等地理综合信息进行监测，通过林业资源中的具体要素进行数据分析，然后科学合理地进行森林整体评估，为工作人员制定合理的管理策略提供可靠的带有规律性的数据支持。 2、3S技术在林业调查规划设计中具体应用 2.1 样地精准定位 地理信息定位可帮助调查人员明晰林业调查的范围和规划内容，同时还有助于为空间范围设计提供准确的数据支持。样地调查是林业资源清查和规划设计的基本组成部分，通过选取调查区域中的某一较小范围来进行集中调查，以局部调查结果为参照，按等比例放大到整合调查区域，并进行科学估算，以较少的调查投入获得较大效益，提升林业资源调查效率。样地调查的基础保障是样地定

基于3S技术的森林防火道路规划研究

第34卷第3期20116测绘与空间地理信息 GEOMATICS ＆SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Vol．34，No．3Jun．，2011 收稿日期：2010－10－25 作者简介：耿艳辉（1983－），女，云南宣威人，助理工程师，学士，主要从事地理信息系统应用等工作。 基于3S 技术的森林防火道路规划研究 耿艳辉，葛俊涛，李明哲 （河南省地质测绘总院，河南郑州450006） 摘 要：利用3S 技术得到林相图的空间数据，依据森林防火道路规划的标准要求，通过给定的约束条件、规划目 标以及评价条件，分析森林防火林道初始布局，考虑各种影响最优分布的指标，对森林道路进行优化分析与规划， 得出最优规划图，实证分析表明此方法在道路规划中有很大的优越性。关键词：森林防火；3S 技术；道路规划；林相图中图分类号：P208 文献标识码：B 文章编号：1672－5867（2011）03－0171－03 Study on Road Planning for Forest －fire Prevention by 3S Technique GENG Yan －hui ，GE Jun －tao ，LI Ming －zhe （Henan General Institute of Surveying and Mapping of Geology ，Zhengzhou 450006，China ） Abstract ：Using the 3S technique to get the spatial data from stock map ，according to the criteria of road planning for forest －fire pre-vention ，through the constraint condition ，planning objective and valuation conditions ，this paper analyzed the initial geographical distri-bution of forest －road for forest －fire prevention．Considering all indicators affecting optimal distribution ，optimizing the analysis and planning of the forest road ，then it got the optimal planning map．And empirical analysis confirmed the superiority on road planning．Key words ：forest －fire prevention ；3S technique ；road planning ；stock map 0引言 森林资源是人类生存的资源支持系统的重要组成成分。森林火灾是对森林资源危害最大的自然灾害之一，森林防火道路的规划工作是森林防火工作的基础。现行的森林防火林道规划方法，往往采用实地测量和小班调查相结合的方法，使用大量人力物力，效果却不太好［1－4］ 。 3S 技术在森林资源防火，道路交通规划中的应用显然已 经十分广泛，技术上也比较成熟 ［5，6］ 。随着地理信息系统 （GIS ）技术的发展与综合应用，以地理信息系统技术为基础的森林防火信息系统建设成为当今森林资源保护技术发展的主要方向。利用3S 技术结合少量地面调查，借助遥感图像分类进行森林资源规划和森林防火研究，已成为森林防火林道规划设计的主要方向。 1技术基础 随着计算机科学技术的发展，使用3S 技术规划森林 防火林道体系已成为可能。建立森林防火林道规划设计模型必须以计算机技术为依托。地理信息系统（GIS ）不断发展促使可作为信息平台的软件的出现，建立森林资 源属性数据库和空间数据库（图形库）并进行彼此关联，并逐项分析各要素，输出最优路线解决方案，为森林防火林道规划创造了条件 ［7］ 。遥感（RS ）技术得到不断发展， 为快速准确、大量获取森林资源空间和属性数据提供了方便条件。全球卫星定位系统（GPS ）迅速发展，使空间定位精度大大提高， 这为快速准确地采集空间数据提供了有效工具。在使用3S 技术进行森林防火道路规划过程中，主要使用的技术有叠置分析、缓冲区分析、网络分析和3维空间分析。在进行上述分析后，建立森林防火道路选址模型，利用防火林道分布图（线状地物），森林类型分布图（面状）， 森林水资源分布图（面状）等信息来求出森林防火林道最优候选地址。该过程的技术路线如图1所示。 2基于3S 技术的空间数据获取 利用“3S ”技术对森林防火林道规划设计易于克服传 统设计方法的缺陷， 可以综合分析森林资源的空间分布信息，不仅可以对大区域的森林资源进行宏观规划，还可对局部微观区域的森林资源变化进行监测；规划内容上，不仅对森林资源分布进行优化，还可以加强对方案实施

浅谈3S技术在林业及林火管理中的应用

浅谈3S技术在林业及林火管理中的应用Ξ 岳金柱 冯仲科 (武警森林指挥部,北京　100089) (北京林业大学,北京　100083) 地理信息系统(GIS)是空间科学、计算机科学等现代科学技术与地学相关学科(如地质学、农学、林学、矿业学、建筑工程学、土地资源学、道路工程学、土木工程学等)的统一结合体,运用地理信息系统能从整体上解决相关专业的问题。GIS、G PS(全球定位系统)、RS(遥感)及其集成技术(即3S,G eo2 mantics)则把地理信息科学与技术推向了前所未有的新高度,实现了地理空间数据采集、交换、管理、分析、预测、决策、制图的一体化、自动化、数字化、智能化、实时化和动态化。林业是与地学特别是3S技术最为密切的行业。林业建设中以生物技术为先导的林木遗传育种,以3S技术、信息技术、计算机技术为先导的空间科学化的森林资源管理,以电气化、自动化技术为先导的现代森林工程技术的建立等方面的科技进步,使林业这个粗放落后的行业步入了现代特别是高新技术时代。 1　3S技术的概念与构成 111　3S技术的概念 3S是指GIS(G eographic In formation System地理信息系统)、RS(Rem ote Sensing遥感)和G PS(G lobal P ositioning System全球定位系统)集成技术的统称。运用3S技术理论方法,可以研究解决目标的定位、定性和定量问题。 112　3S技术的构成 在3S系统中GIS相当于中枢神经,RS相当于传感器,G PS 相当于定位器。3S集成应用是一种充分利用GIS、RS和GIS 各自的技术特点快速准确而又经济地为人们提供所需信息的高新技术。其基本原理是利用RS提供最新的图像信息,利用G PS提供图像信息中的“骨架”位置信息,利用GIS为图像处理、分析应用提供技术手段,三者紧密结合为用户提供精确的基础资料(图件和数据),如图1所示。 2　3S技术在林业上的应用 3S集成技术侧重把G PS、GIS、RS等相关技术集成为一个有机系统,从整体上解决森林资源与生态环境监测、评价以及林业工程测绘、标定、监测等问题,从而解决研究目标的3W (Where—定位、What—定性、H ow—定量)问题。林业是与3S 技术最为密切的行业。特别是生物育种中的地理变异、生态学中的林火管理与景观分析、森林培育中的立地条件分析、林业经济管理的地图应用、森林经理中的资源环境监测评价、森林保护中的病虫害监测、水保与荒漠化防治中的监测与评价、林业工程中的道路建设、采伐中的林图编绘等,每一项都离不开3S理论与技术。 211　以3S技术为核心的数字地球 数字化成为现代科学技术的重要标志之一。自从美国前副总统戈尔提出数字地球概念以来,特别是20世纪90年代中期美国实施全球空间信息战略以来,把数字地球推向了新的研究阶段,在全球范围内掀起了有关数字化研究的新高潮。所谓数字地球,可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题,最大限度地利用资源,并使普通人能够通过一定方式方便地获得所要了解的有关地球信息,其特点是嵌入海量地理数据,实现多分辨率、三维的对地球描述,即虚拟地球。通俗地讲,就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化信息存储在计算机中,使其在网络上流通,并使之最大限度地为人类生存、可持续发展和日常工作、学习、生活、娱乐服务。数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带,运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述,并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活的质量。数字地球需要信息高速公路、计算机宽带高速网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理和存储技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术等诸多学科特别是信息科学技术的支撑和保障。 212　以数字地球为依托的数字林业 通过以上对数字地球和3S技术的讨论,可以勾画出数字林业的雏形。20世纪70年代～80年代,随着袖珍微机的发 Ξ收稿日期:2002-08-22 　作者简介:岳金柱:武警森林指挥部司令部副团职参谋 冯仲科:博士,北京林业大学教授,博士生导师

3S技术及其在林业的应用现状与展望

3S技术及其在林业的应用现状与展望 摘要：本文以东北某林区为例，对3S技术以及在林业中的应用进行探讨。首先，介绍了3S技术的概念与特点。然后，以某林区为例，分析了以上技术的应用现状。最后，结合相关的工作经验，对未来3S技术的发展提出了展望。希望可以不断促进3S技术在林业中的快速发展。 关键词：3S技术；林业；应用现状；展望 3S技术在监测环境、分析数据、防治自然灾害方面发挥着重要的作用。基于此，近年来该技术得到了国内外的广泛关注。与此同时，林地是构建生态系统，实现资源、能源可持续发展的重要组成部分。鉴于此，必须加强对森林资源以及环境的监测。然而，传统的数据监测系统在这方面存在很大的局限性，无法保证数据监测的真实性。所以，本文提出了一项新的技术，即3S技术。 1.3S技术在林业中的应用现状 当前，由于3S技术比传统技术拥有更强大的功能，所以已经被广泛的应用到林业资源的监测与管理当中。本文以东北某林业区为例，来阐述3S技术在林业中的应用现状。 1.1 3S技术概述 3S技术是一项综合性极强的高科技技术，该技术结合了

GPS（全球定位技术）、GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）以及其他网络技术的优势，实现了采集、分析、处理信息的一体化作业。与传统技术相比，在信息应用方面具有更高的精准性。与传统方法不同，3S技术拥有自己独特的优势。主要表现为：第一，传统技术是在分析数据的基础上，建立对应的信息处理机制，以此来达到应用的目的。与此同时，3S 技术从数据应用的目的出发，有针对性的选择合适的硬件基础，最终获取处理信息的办法。实践证明，将3S技术应用到林业发展中，产生的效果比传统技术更佳。第二，采用传统方法后，将数据采集、分析、处理等分成单独的部分，每个部分之间的联系被生硬的割裂开来。然而，应用3S技术后，实现了数据处理与应用目标的一体化，最终打破了传统方法的局限性。第三，在3S技术中，GPS技术能够快速、实时对目标进行定位，以此来获取信息。GIS技术则是在专业模型的支撑下，对数据进行仿真、模拟。RS技术的主要功能是提供目标，或者非语言信息。 1.2 某林区的发展历程 该林区位于我国东北一带。在20世纪末期，引入了航空遥感技术（RS）。在国家林业局对森林资源进行调查时，应用GIS技术得到了大规模的航测照片。在此基础上，使调查测绘工作更加程序化、正规化。同时，也提高了数据的精度，缩短了调查的时间。后来，在国家林业局的支持下，成

茂汶汉源花椒种好 [3S技术在汉源林业工作中的应用]

茂汶汉源花椒种好 [3S技术在汉源林业工作中的应用] 3S技术在汉源林业工作中的应用前景展望 **县林业局李鑫博一、何谓3S技术 3S技术指的是地理信息系统、全球定位系统、遥感技术三种技术。 其中地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简单地说就是把社会生活中的各种信息与反映地理位置的图形信息有机地结合起来,用地图、图形或数据的形式直观反映出来。 全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是美国耗时20年建成的海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统，由三部分组成，即空间卫星、地面控制以及用户设备。应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 遥感技术（Remote Sensing，RS）是不直接接触物体,从远处通过探测仪器接收地物的电磁波信息一般是电磁波的反射、辐射,通过对信息的处理,从而识别地物。遥感技术已成为森林资源动态监测不可缺

少的信息源。实践证明 ,在宏观、快速、动态性等方面遥感具有其他技术不可代替的优越性。 二、**林业工作中的应用实践 3S技术在**主要应用在林改、林业产权交易、森林资源评估、公益林管理、林地查验、森林资源调查、营造林规划设计及检查验收等多个环节利用GPS卫星定位，协助林地勾绘和定位，取得了很好的效果。在xx年也完成了ACMAP地图的矢量化工作，为进一步完善GIS系统打下良好基础。而防火工作中的遥感技术也让我们体会到RS的强大功能。 三、应用前景展望一是防火指挥。从多年的我县森林火灾扑救实践看，扑火指挥的效率极低，在许多情况甚至根本无法实施有效指挥，是最有必要实施3S技术且最能够体现3S技术威力的场所。根据目前的技术发展状况，设想其运作模式为： 1、建立林业基础地理信息系统，其内容应包括:最新航拍图,道路（应包括普通公路、林区公路、林区小道）、村庄(最好能包含到自然村人口及劳动力信息)、河流、手机信号覆盖面、森林资源状况等项目，可以结合新一轮的二类资源调查进行完善。我县虽然在xx年完成了地形图的矢量化工作，但是二类调查数据还是1998年的，急需要更新。 2、发生森林火灾时，扑火队或火情观察员使用GPS测出队伍位置、火点位置，并通过手机或其它通讯设备报告到指挥部。指挥部参谋

3S技术在林业上的应用

3S技术在林业上的应用 一．"3S"技术与林业科技革命 林业新科技革命的突破口可归为三个方面：①在常规育种技术和生物技术相结合方面有所突破，以解决林木生长率较低、森林质量较差和人工林病虫害较严重等问题，达到"高产、优质、高效和稳定"。②在森林资源管理与信息技术相结合方面有所突破，通过发展"3S"技术，在森林资源调查、监测和图像处理方面有较大的进步，不仅在全国森林资源管理上得到推广应用，同时逐步普及到县(市)林业局和林场生产管理上；③在多目标的森林资源培育技术方面有所突破，形成森林资源培育、农林复合经营、防护林建设等森林资源环境综合配套技术体系。随着高新技术的发展，我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃，加速了我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转移，使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。 计算机技术是当代三大高新技术之一，随着以电子计算机为中心的"3S一体化"技术及网络技术的迅速发展，以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显，展示了广阔的发展前景。建立区域性森林资源地理信息系统(GIS)，以高时空分辨率，多层次、动态描述森林资源的时空分布特征，描绘森林资源的动态变化规律，研究和探索森林资源在区域内的空间分布状况以及相应的时空演替规律，为科学合理地经营管理，实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。运用GIS技术，将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、专业调查数据等有机地结合起来，应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中，将会产生巨大的效益。 3S一体化"技术在多资源综合调查及动态监测中的应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展从各自相对独立发展阶段进入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。"3S一体化"技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经济属性转述为数字形式，从而为森林资源全方位多层次的综合管理提供有力的技术支持在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上，进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的"3S"一体化技术与分析处理系统；开发网络GIS与微型GIS系统，逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业，为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务，提高林业生产整体水平。 二、"3S"技术在林业生产管理领域的现实意义 林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据，如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据，这些数据既有空间数据又有属性数据，对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案，借用传统方法不是一件容易的事，而利用GIS方法却轻松自如。社会经济在迅速发展，森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐，掌握资源动态变化，及时做出决策就显得异常的重要。常规的森林资源监测，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理，甚至无法接受。利用GIS就可以完全解决这一问题，及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征，从而对症下药。在我国上万个基层林业生产单位中，森林资源清查、各种经营方案的设计（如造林规划、抚育间伐、伐区设计等）常常需要大量的人力、物力、财力。利用"3S"技术的优势可表现在：

最新3S技术在林业上的应用汇总

3S技术在林业上的应 用

3S技术在林业上的应用 一．"3S"技术与林业科技革命 林业新科技革命的突破口可归为三个方面：①在常规育种技术和生物技术相结合方面有所突破，以解决林木生长率较低、森林质量较差和人工林病虫害较严重等问题，达到"高产、优质、高效和稳定"。②在森林资源管理与信息技术相结合方面有所突破，通过发展"3S"技术，在森林资源调查、监测和图像处理方面有较大的进步，不仅在全国森林资源管理上得到推广应用，同时逐步普及到县(市)林业局和林场生产管理上；③在多目标的森林资源培育技术方面有所突破，形成森林资源培育、农林复合经营、防护林建设等森林资源环境综合配套技术体系。随着高新技术的发展，我国森林资源管理在航天遥感、航空遥感、雷达遥感、GPS定位技术及GIS地理信息系统等学科领域的发展与应用上实现革命性的飞跃，加速了我国森林资源经营管理由粗放型向集约型方向的转移，使我国的林业信息技术逐步向世界先进水平靠拢。 计算机技术是当代三大高新技术之一，随着以电子计算机为中心的"3S一体化"技术及网络技术的迅速发展，以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显，展示了广阔的发展前景。建立区域性森林资源地理信息系统(GIS)，以高时空分辨率，多层次、动态描述森林资源的时空分布特征，描绘森林资源的动态变化规律，研究和探索森林资源在区域内的空间分布状况以及相应的时空演替规律，为科学合理地经营管理，实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。运用GIS技术，将调查数据、基本地理要素、小班区划界线、

专业调查数据等有机地结合起来，应用在森林资源调查、资源分析及森林经营管理等各项林业活动中，将会产生巨大的效益。 3S一体化"技术在多资源综合调查及动态监测中的应用地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)和全球定位系统(GPS)随着计算机技术、无线电技术以及地球环境科学的发展从各自相对独立发展阶段进入相互融合、相互渗透和共同发展阶段。"3S一体化"技术为森林资源清查、野生动植物资源等多资源调查提供有力的技术手段,通过不同年度卫片光谱特征性质的分析来进行动态监测。同时,地理信息系统可以将森林的自然及社会经济属性转述为数字形式，从而为森林资源全方位多层次的综合管理提供有力的技术支持在遥感、地理信息系统和全球定位系统现有技术的基础上，进一步完善森林资源清查、灾害调查、监测与预测预报、森林信息动态更新的"3S"一体化技术与分析处理系统；开发网络GIS 与微型GIS系统，逐步形成以网络为传输工具、网络GIS为传输平台、微型GIS为林业数据管理、遥感为数据更新信息源的林业信息共享服务信息产业，为林业生产和生态监测、灾害预报等提供遥感制图、信息更新、辅助决策等信息技术服务，提高林业生产整体水平。 二、"3S"技术在林业生产管理领域的现实意义 林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据，如林地使用状况、植被分布特征、立地条件、社会经济等许多因子的数据，这些数据既有空间数据又有属性数据，对这些数据进行综合分析并及时找出解决问题的合理方案，借用传统方法不是一件容易的事，而利用GIS方法却轻松自如。社会经济在迅速发展，森林资源的开发、利用和保护需要随时跟上经济发展的步伐，掌握资源动

3S技术实习报告

一、实习的任务和要求。 实习任务：实习是实践的重要组成部分，能都让我们将课堂上的理论与实际相联系，用课堂所学习的东西来分析和解决生活中的实际问题，还可以提高我们的综合实践能力，提高理论与实践相结合的实践能力，掌握对图像的几何校正，用GPS的定位并采集数据，进行监督分类，专题图的建立等。通过这些初步技能的实践，让我们更好的理解课程，培养了我们的能力。 实习的要求：通过实习，我们可以熟悉3S技术的主要支撑设备及设备的使用，可以用3S技术解决实际的林业问题，能够做好最后的实习报告，为后续相关知识的学习打好基础。 二、实习的时间和地点。 三、实习的主要内容和简要步骤。 （1）、遥感图像的几何校正。 A、显示图像文件：打开两个视窗，平铺视窗，Viewer1打开被校正图，Viewer2打开作为参考的已校正图。 B、启动几何校正模块：单击Viewer1菜单条下的Raster→Geometric Correction→Set Geometric Mode→Polynomial然后设置相应参数按确定。 C、对所需图像进行校正：在两视窗内采相应点对图像进行校正，所采点应尽量广布。 D、采集检验点检验精度：在已经采集的10点基础上采集二十个点验证校正的精度和实用性。 E、对图像进行重采样：在精度符合要求且图像具有实用性的前提下对图像进行重采样，生成重采样文件：resample.img。 （2）、地物类型点数据采集。 A、根据具体的要求对GPS进行必要的设置。 B、根据国土资源局土地类型的划分，分出周边环境所属类型。 C、利用GPS，在学校周边选择数据点，对不同土地利用类型的土地进行数据采集并列成表。（3）、遥感图像分类---监督分类。 ○1定义分类模板。 A、在视窗中显示之前的几何校正图像：resample.img。 B、在ERDAS界面中选择Classifier→Classification菜单→Signature Editor菜单 栏→Signature Editor对话框，对需要设置的相应属性进行设置。 C、根据分类在几何校正后的图像上，选出对应类型土地的样点，并在Signature Editor对话框中生成数据，并对有可能合并的数据进行合并。 ○2评价分类模板。 在Signature Editor对话框中选择Evaluation→Contingency生成Signature表验证模板的精度。 ○3执行监督分类。 在ERDAS界面里选择Classifier→Classification菜单→Supervised Classification 菜单项→Supervised Classification对话框，在弹出的对话框中设定相应的选项使其生成相应的文件：supervised.img。 ○4分类后处理。 A、在ERDAS中选择Interpreter→GIS Analysis→Clump→Clump对话框，导入相应的

林业3S技术

《林业3S技术》平时作业 1.GIS在森林资源档案中主要作用（20分） 答：1. 资源分布可视化管理及查询。 2. 森林抢险应急方案的快速生成。 3. 森林资源的实时监测及分析。 2. GPS导航技术在森林资源调查上的用途（20分） 答：将GPS这一先进的测量技术应用在林业工作中，能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标，完成森林调查与管理中各种境界线的勘测与放样落界，成为森林资源调查与动态监测的有力工具。GPS技术在确定林区面积、估算木材量、计算可采伐木材面积、确定原始森林道路位置、对森林火灾周边测量和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的作用。在森林中进行常规测量相当困难，而GPS优越的定位、导航技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置和面积，绘制精确的森林分布图。GPS 在林业中的应用已经不再局限于以上这些功能，它在林业应用中的不断深入和扩展必将改变林业现状，使林业步入现代化的行例，为社会和经济的发展提供有力的保障。 3.遥感技术在森林资源调查中的主要作用（20分） 答：森林调查按调查区域范围可分为地方性的资源调查、全国性的森林调查和全球性的监测 3 种类型, 其相应的监测内容有土地利用、土地覆盖、土地衰减、立地类型、土壤类 型、地形、权属、可及度、生物量、森林蓄积、其他林产品、生物多样性、森林健康、野生动物、人为活动和水文等。不同的调查类型可从上述信息中选取一部分相关内容进行测定。遥感图像以其宏观，多时象，多分辨率，多波段，价格实惠等优势能够快速有效地进行森林资源调查。对于国家性、大面积的森林资源调查一般采用TM卫星影像，而地区性的则采用SPOT或Quickbird影像 4.遥感与 GIS彼此之间有何密切联系（20分） 答：遥感是研究如何利用航空航天、雷达等手段对获取地理信息 GIS是对地理信息的采集、分析、储存等综合性的学科遥感服务于gis遥感是获取地理信息的一种手段，而gis做的是去分析地理信息，如遥感获得遥感影像图，需要gis软件分析。现在的遥感与gis联系很大的。遥感结果必须要颈gis方法处理。GIS最主要的是对数据和空间数据的应用和处理，GIS注重数据； 遥感是对影像进行分类，特征提取，地物分析等处理，遥感注重影像分析； GIS和遥感都属于3S（GIS、RS、GPS）行业中重要的组成部分，相辅相成 5.GPS卫星定位原理（20分） 答：完整的GPS包括三部分