3S技术在广西森林资源调查中的应用

时间：2024-05-28

黄山如，唐毅，吴云华，庄昌盛，王起富

(1.中南林业科技大学，湖南长沙 410004； 2.咸宁市林业科学研究所，湖北咸宁 437100)

3S技术在广西森林资源调查中的应用

黄山如1，唐毅1，吴云华1，庄昌盛1，王起富2

(1.中南林业科技大学，湖南长沙 410004； 2.咸宁市林业科学研究所，湖北咸宁 437100)

介绍了包括遥感、地理信息系统、全球定位系统的3S技术在广西“十二·五”森林资源规划设计调查中的应用，并对其应用效果进行了分析，评价结论是：“3S”技术的应用可以极大地缩短调查内外业时间，减轻野外调查劳动强度；有效提高调查成果的准确性、现实性。

遥感；地理信息系统；全球定位系统；森林资源；规划设计调查；广西

森林规划设计调查简称二类调查，亦称森林经理调查，是以国有林业局(场) 、自然保护区、森林公园等森林经营单位或县级行政区域为调查单位，以森林资源经营小班为单元，以满足编制森林经营方案、林业规划和生产计划，建立森林资源信息系统以及林业工程建设项目等需要的资源调查。其主要任务是查清森林、林地和林木资源的种类、数量和质量，客观反映调查区域自然、社会、经济条件，综合分析与评价森林资源与经营管理现状，提出森林资源培育、保护与利用意见，以便科学指导和规范森林经营。传统的森林资源规划设计调查以地面调查为主，具有工作时间长、劳动强度大的弊端[1-3]。3S是RS(Remote Sensing)、GIS(Geographic Information System)、GPS(Global Positioning System)的总称。近年来，随着信息技术在林业工作中的广泛应用，“3S”技术也逐渐成为林业各个领域的重要技术手段。利用“3S”技术开展森林资源规划设计调查，大幅度地降低了劳动强度，缩短了调查进程，提高了调查成果的质量，为林业经营决策提供更及时、更精准的基础数据[4-7]。

1 3S技术在森林资源规划设计调查中的应用

1.1RS技术

遥感(简称RS)技术是对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。我们全面应用Spot 5和Alos卫星数据作为信息源，其空间分辨率为2.5m，对每一影像进行了几何校正、正射纠正、彩色图像合成、图像增强等技术处理。

处理后的遥感影像依据影像上的色调、形状、分布特征等方面的不同，通过野外实地考察对照，建立影像地类解译标志和树种龄组解译标志，作为室内判读区划小班的统一标准，然后对遥感影像进行小班的室内预判，再利用广西自主开发的软件形成小班初始区划图。解译使用的图像为模拟真彩色或假彩色(见图1)。全部解译区划完毕后，进行野外现地抽样校核验证，达到精度要求后开始下一步工作。

1.2GIS技术

GIS技术是以地理空间数据库为基础，在计算机硬件的支持下，运用系统程序和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内容的地理数据，以提供管理决策等所需的信息技术系统。

在准备开始工作时，利用ArcGIS软件将1∶10000的地形图、行政边界、林班界、小班初始区划边界线与遥感影像叠加显示，并按1∶10000分幅标准图纸输出成为外业调查的基本用图(见图1)。所得的外业基本用图既能显示地物的影像特征，又能显示其地形特征，有利于小班区划及部分调查因子的判读，大大减轻了外业的工作量。

1.2.1 空间图形库建立及关联外业调查工作全部完成后，首先在1∶10000的外业调查基本图上清绘实际调查后区划完成的小班边界。然后将清绘好的小班边界图扫描到计算机里。接着利用ArcGIS软件对扫描图进行几何纠正，然后将小班分布图矢量化到新建立的矢量图层里，再进行拓扑和接边检查，最后赋予每个小班唯一的小班号(小班号由市代码+县代码+乡代码+村代码+林班代码+小班代码构成，以此来确定其唯一性)。

建立小班属性与空间位置关联的方法是：将空间特征及其属性特征赋予共同且唯一的标识符，通过标识符的这一纽带架起空间实体图形与属性数据的一一对应关系。

图1 外业调查基本用图

图2 技术流程图

1.2.2 小班面积量算应用GIS 进行小班面积量算，主要是搞好数据质量控制。数据质量控制应贯穿在整个数据生产和处理的各个环节中，在数据检查完成的基础上，方可进行小班面积的量算。以ArcGIS 为例，利用AREA()函数就可以求出小班的面积。经过GIS 求得的面积还不是最后确定的面积，为了保证面积的精度，面积量算应以图幅的理论面积为基本控制，按照区划系统在规定的允许限差内逐级进行平差[8]。

1.2.3 基于DEM的地况因子提取和三维立体图的制作数字地形模型是在空间数据库中存储并管理的空间地形数据集合的统称，DTM中属性为高程的要素叫数字高程模型，简称DEM[9]。可以从DEM模型中提取的小班地况因子有海拔、坡度、坡向等。根据小班属性，赋予相应的颜色，叠加行政界线、驻地、公路、水域等要素，进行必要的整饰，即可形成各类林业调查成果图，叠加DEM，可制作立体的基本图、林相图、森林分布图等，形象、直观的反映出实际的地形地貌与森林资源的分布。

1.3GPS技术

GPS在森林资源规划设计调查中的主要功能是，利用其导航功能，在系统抽样控制中确定样地的具体位置。事先在GPS中预设样点地理坐标(经纬度或者是公里网格坐标)，调查员快接近样点位置时，GPS会提示样点的具体位置离调查员的实际距离和方向。

2 3S技术在森林资源规划设计调查的应用效果

2.1与传统调查方法相比具有的优势

2.1.1 提高了调查精度利用遥感影像区划的小班界线，对非林地和林地、有林地和未成林地、有林地和无立木林地的区划准确，减小了人工区划的误差。

在处理遥感图像时采用了模拟真彩色和假彩色两种图像，在实际调查中证明真彩色比假彩色易于识别地形，而假彩色的图判读的地类界线更准确。

相应的空间数据按高斯投影进行几何校正后，各地类位置、界线准确、形状真实、不变形，提高了调查精度。

2.1.2 减少了工作量实地小班勾绘及转绘，工作繁杂、工作量大。利用遥感图像区划的小班，在野外的工作只需修改即可，减少了勾绘工作量。GIS在计算各地类面积和制图方面也减少了内业工作量，而且便于小班注记、小班颜色的修改。在数据统计方面，减少了大量的数据输入工作。

2.1.3 费用减少应用“3S”技术大幅度降低了调查成本。费用减少主要体现在资料费、交通费、人工补助费。

2.2存在的不足

2.2.1 影像分辨率低目前使用的遥感影像分辨率有待进一步提高，树种、龄组等调查因子的判读难度较大，如有林地、孤立木、四旁树等信息都不能直接从遥感影像中提取，外业调查工作仍是重点。

2.2.2 地形图叠加效果差外业调查基本用图中的地形图信息不明显，与遥感影像叠加的部分不清晰，致使在外业调查中大部分的调查队员难以辨认地形，降低了工作效率。

2.2.3 影像存在同物异谱、同谱异物现象由于地形地貌、气候条件、森林植被等因素的不同，遥感所显示的影像色调也不相同，以及植被之间的同物异谱、同谱异物现象，都给判读带来一定困难，因此树种分类，以及有林地、疏林地和灌木林之间难以区分。

2.2.4 图像有阴影山区图像阴坡阴影严重，色标影像模糊，不易判度。在外业调查中应重点注意阴影部分的林地，需要进行重新区划调查。

3 讨论

“3S”技术在森林资源规划设计调查的集成应用，如利用遥感技术快速获取大区域森林资源空间信息、利用全球定位系统技术准确定位各类空间信息、利用地理信息系统技术对获取的各类信息进行分析处理，可以极大地缩短调查内外业时间，减轻野外调查劳动强度，有效提高调查成果的准确性、现实性。随着森林资源工作体系的不断完善，用GIS、GPS、RS 相结合，针对造林作业设计、检查验收、重点林业工程等进行动态监测和评价分析是必然的趋势。随着科技的不断发展，GIS 和RS 的处理平台会不断地完善，GPS 精度也会不断提高，林业工作与先进技术的结合会更加紧密，在森林资源监测和调查中的应用将会日益普及。

[1] 亢新刚. 森林资源经营管理[M]. 北京: 中国林业出版社, 2001.

[2] 广西壮族自治区林业局. 广西森林资源规划设计调查技术方法[Z]. 广西, 2008.

[3] 何齐发, 蒋苏珍, 宋辛森. 江西省森林资源二类调查的主要问题及对策[J]. 江西林业科技, 2004(5): 45-47.

[4]王得军, 黄生, 马胜利，等. 3S 技术在森林资源规划设计调查中的应用研究[J]. 林业资源管理, 2004(5): 77-79.

[5]肖化顺. 森林资源监测中林业3S 技术的应用现状与展望[J]. 林业资源管理, 2004(2): 54-59.

[6]姚荣江, 何丙辉. “3S”技术在森林资源二类调查中的应用前景[J]. 林业调查规划, 2004，29(3): 22-26.

[7]庾晓红, 李贤伟, 白降丽. “3S”技术在林业上的应用现状及发展趋势展望[J]. 林业调查规划, 2005，30(3):1-3，7.

[8]蔡会德, 吕郁彪, 农胜奇. 应用GIS 软件进行小班面积测算技术研究[J]. 林业调查规划, 2003，28(4): 11-13.

[9]汤国安, 赵牡丹. 地理信息系统[M]. 北京: 科学出版社, 2000.

2010-01-22

2010-05-10

黄山如(1949-)，女，湖南汨罗人，教授，主要从事林业教学与科研工作。