遥感技术在湖北省林业中的应用

王晓光 王海芳 黄光体 等

摘要：本文从遥感技术的特点及发展现状出发，结合湖北省遥感技术应用现状，从森林资源调查监测、林业重点工程、征用占用林地、森林灾害防治等方面阐述遥感在湖北省林业中的应用。

关键词：遥感；林业；湖北省

中图分类号：X87文献标识码：A文章编号：1004-3020（2014）06-0044-03

遥感是20世纪60年代发展起来的新兴综合性科学技术，它是根据电磁波理论，运用各种传感器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术，具有宏观视野、动态监测、信息获取方便、图像直观及立体覆盖能力等特点。另外，卫星遥感对地物同景幅图像成像时间上基本一致，便于人们在森林资源调查中，能认识同一时刻各地类植被的分布规律。90年代以来，遥感技术得到突飞猛进的发展，主要表现在：商业卫星影像的空间分辨率有了空前提高，高光谱遥感迅速兴起，机载、星载SAR日益普及，逐渐形成了高、中、低轨道结合，大、小、微型卫星协同，粗、精、细分辨率互补，全天候、全天时的遥感网络[1]。这也为遥感在林业中的应用提供了前所未有的机遇。国产卫星的飞速发展，为湖北省遥感技术普及提供了可能。

林业部门的主要工作对象是森林资源，而森林资源不仅分布广泛，而且还处在实时变化中。森林资源的现代化管理，要求随时掌握森林资源的现状和动态，遥感作为一种新兴的先进技术，在林业中已得到广泛应用，并取得了一系列成果。

1在森林资源调查监测中的应用

我国的森林资源调查监测工作始于20世纪50年代初。到70年代末，已初步建成集森林资源现状与消长变化的国家森林资源连续清查体系；从1998年开始，遥感、全球定位、地理信息系统（3S）等新技术已逐步得到推广应用；到目前为止，森林资源连续清查体系的监测范围已经覆盖全国，整个监测体系也日趋完善。经过数十年的发展，我国森林资源清查体系不仅清查方法和技术手段与国际接轨，而且组织管理和系统运行也规范高效，居于世界先进行列。同时该体系又被赋予更多的使命，成为我国宏观决策和科学研究最可靠的基础数据之一。

遥感在林业调查监测中的主要优势表现在：一方面提高了抽样精度，减轻了野外工作量；另一方面，通过专业的数字地学模型估算蓄积，预测可靠性高，成本降低；再者遥感影像可以提供比传统林业制图更丰富的地物信息，数据来源更真实可靠。在一类调查中，遥感监测与样地地面调查技术相结合，通过统计方法估算出森林资源数据[2]，并通过区划形成森林资源分布图。在二类调查业务中，遥感主要用在林相图区划上，此外，遥感技术还可以应用于森林生物量遥感估算[3]。

本世纪初，湖北省开始大规模应用遥感数据进行森林资源调查，尤其是在2009年湖北省森林资源二类调查中，首次使用高分辨率卫星影像，采用遥感技术与地面调查相结合的方法，完成全省变化小班提取，并有针对性的进行实地核查，整理入库。遥感技术成功应用于全省森林资源“二类”调查，改变了传统的森林资源调查方法，降低了外业工作强度，提高了工作效率，保证了数据质量，充分证明其在森林资源调查应用中的可行性。

湖北省在森林资源“二类”调查的基础上集全省300多万小班、高分辨卫星影像、基础地理数据等研发了湖北省森林资源信息管理系统。该系统的建立有效地解决了长期以来全国森林资源监管普遍存在的资源数据不清，信息采集与处理手段落后、耗时多、成本高、精度差、周期长；数据处理能力弱，信息利用效率低，交流速度慢，共享性差等突出问题。彻底改变了湖北省森林资源监测与管理传统模式和方法，实现了全省森林资源一张图、一套数、监测管理一盘棋。2012年林地和蓄积量更新中，国产高分辨率遥感数据开始发挥作用，国产数据的优势在于降低了数据成本，缩短了数据获取周期，提高了判读和估算精度。高分辨率遥感数据的普及和使用为实现湖北省省厅和地方森林资源监测一体化，实现湖北省森林资源动态监测的数字化、现代化、标准化、精准化，为推进湖北省生态文明建设，为推进“绿满荆楚”行动做出了应有的贡献。

湖北林业科技第43卷第6期王晓光 等：遥感技术在湖北省林业中的应用2在林业重点工程中的应用

湖北地处华中，生态地位及其重要，国家在湖北省布局有“五大林业重点工程”，是国家林业重点工程分布最多的省份之一。林业工程项目逐年增多，为加强对项目的监管，对重大工程项目实施情况的监测也越来越迫切。遥感在林业重点工程中的应用主要集中在工程区域规划、面积核查、复查、林种监测、林木生情况多年连续监测、项目实施后生态、经济和社会效益评价等方面[4-5]。

就湖北省来讲，退耕还林和长防林监测、核查、验收，林地更新调查，石漠化、沙化调查等都离不开遥感数据的支持。通常是根据多时相的遥感数据来判断项目的实施情况，根据遥感影像所表现出来的特征来判断地类、位置、估测林木的长势，进而有针对性的进行现场核实。2009年林成军等[6]运用资源二号全色数据和ALOS多光谱数据，以红安实施的长防林工程为例，探讨了遥感在长防林工程监测中的应用，研究表明现有高分辨率遥感影像可以直接为工程项目提供支持，提高了精度、缩短了监测周期，减少了外业工作量，节省了人力物力；高分辨率影像可以为资源监测提供基础，通过人机交互式处理后可直接出成果、成图，如今已在资源监测中广泛应用。在重点工程项目监测、监理中推广应用遥感技术，可提高监测的时效性，实现“实时出数”、“年年出数”，为政绩考核提供科学的数据支持。

3在征用占用林地检查中的应用

林地是森林资源的重要载体，是林业发展的基础性要素。为保护和发展林地资源，全面掌握各地保护、管理和审核、审批林地以及恢复森林植被的情况，查出违法审核审批林地、违法占用林地和擅自改变林地用途的行为，推动林地保护和管理工作全面纳入法治轨道，促进林地管理水平的提高，为林地宏观管理提供抉择依据，为此，从1994年开始，国家林业局在全国范围内开展了占用征用林地检查工作[7]。另外，征占用林地现状调查也是编制建设项目占用林地可行性报告的基础性工作。其调查质量直接影响可行性报告数据的正确性，可信度，也涉及各方面的利益，尤其是林地、林木所有者的利益。征占用林地现状调查不同于其他林地调查，有其特殊性，调查内容侧重于林地面积、地类、林种及权属，因此调查方法必须科学得当，调查者必须掌握正确且先进的调查方法，才可能提供符合实际的、可信的、正确的数据。

响应国家号召，强化林地管理，湖北省加大了征占用林地检查力度，遥感在其中发挥了重要的作用，其主要技术路线，首先是通过同一区域前后两期遥感正射影像与二类调查数据叠加，根据遥感影像数据特征变化，判读出林地资源变化小班。然后根据当地林业部门提供的依法占地小班设计资料对提取出来的变化小班进行筛查，勾绘依法占地图斑和非法占地图斑。最后现地验证，对于存在疑问或争议的，要进行现场对照，确定林地性质，面积等。湖北省在连续几年的林地征占用核查都使用了遥感影像，尤其是近几年高分辨影像优势突出，一方面在提高了数据的全面性，在一定程度上避免了原有抽样方法中未抽取乡镇发生违法而未发现的情况。另一方面室内判图既准确的控制了占地范围，又掌握了主要工作量，缩短了调查周期，减少了外业工作量，节省了人力物力；再者，提高了现地调查的针对性，减少了传统方法中的盲目性，为现地验证提供可靠的依据，调查成果真实可靠。

4在森林灾害防治中的应用

4.1在森林病虫害中的应用

运用先进而实用的遥感技术可以迅速、全面、客观的反应森林病虫害的发展动态，进而及时、有针对性地的采取防治措施，这将极大地提高森林病虫害监测、预测预报和防治决策水平。因而，遥感在森林保护上有着深远的应用潜力。

国外自上个世纪30年代就揭开了森林病虫害遥感监测的序幕，我国在这方面的研究起步较晚，但已取得了可喜的成绩。目前遥感技术一般是通过三种途径开展病虫害监测：①运用雷达进行害虫行为（迁飞、迁移等）的监测；②运用航空遥感进行病虫害症状监测；③运用航天遥感对害虫生存环境的监测。其中第二种途径应用比较广泛，其原理就是森林受病虫害侵袭前后，其光谱特性会发生明显变化。根据光谱反射率差异和结构异常在遥感数字图像上的记录，通过遥感数据处理和遥感地学分析，可以分析出病虫害的发源地、灾情分布和发展状况。目前，已有学者以湖北省咸宁市为例[8]，对林业有害生物监测体系进行了可行性研究，初步建立了咸宁市林业有害生物动态检测体系。

4.2在森林火灾中的应用

森林防火是国家林业部门提出的加快林业建设步伐的重要组成部分，开展森林火灾监测，对保护森林资源，促进生态建设和林业可持续发展具有十分重要的意义。近年来，遥感技术的一系列方法手段被广泛的应用于森林防火研究领域中，并贯穿于森林防火工作的每一个阶段[9]。在预防阶段，综合一定时期内的气象要素、地形、可燃物的干湿程度、可燃物类型特点和货源等、对森林可燃物燃烧危险性进行分析预测。在林火监测中，对可能发生的林火信息实施及时获取、传递、分析和应用的过程，其直接作用就是指导人们对林火实施扑救。森林火灾发生以后，有关单位和部门应该及时组织人力对起火时间、地点、原因、受害面积和蓄积、扑救情况、物资耗损、投入的人力、人员伤亡情况进行评估，为灾后迹地清理、植被恢复、火灾事故认定以及宏观决策部门提供更多的科学依据。

利用遥感技术监测森林火灾，在国外始于20世纪60年代初，当时采用的是航空红外探测技术，80年代随着卫星遥感应用技术的开发，利用气象卫星监测森林火灾在国内外受到愈来愈广泛的重视。湖北省早在90年代初就开始利用NOAA/AVHRR资料及遥感探测技术对全省范围的森林火灾进行监测服务[10]。如今，湖北省已建成了全省森林防火地理信息专题数据库，数据分市防火指挥中心、县防火指挥中心、瞭望台、护林点等7个防火专题图层，并与全省森林资源一张图无缝整合，并行网络发布。

5小结与展望

雷达、航空和航天遥感将各自发挥其独特的优势，综合应用于林业管理之中。随着新型传感器的研制，空间分辨率和光谱分辨率的不断提高，拓宽了林业遥感应用的深度和广度，给森林资源清查和监测工作带来新的契机。遥感数据价格的逐步下降，使得遥感技术在林业中的实用性和普遍性将不断加强。尤其是在当前国家高度重视生态环境建设的大背景下，随着遥感在林业领域应用的广泛开展，卫星数据将发挥越来越大的作用，应用前景广阔。但值得说明的是，遥感并非一门独立的技术，不能完全取代常规的林业野外调查工作，在使用过程中要结合基础资料、基础数据、运用合理的数据分析模型，才能充分显示它的优越性，从而使现有林业调查技术发生巨大飞跃。

参考文献

[1]史良树.遥感技术现状及其在林业中的应用[J].林业资源管理，2004，（2）：50-52，63.

[2]刘新胜，易红新，罗刚 等.森林资源二类调查小班单位蓄积量数学模型研究[J].湖北林业科技，2011，（2）：8-11.

[3]徐新良，曹明奎.森林生物量遥感估算与应用分析[J].地球信息科学，2006，8（4）：121-128.

[4]赵子忠，桑娟萍，廖永锋.退耕还林工程中遥感技术应用研究现状[J].西北林学院学报，2012，27（4）：203-206，237.

[5]袁传武，吴保国，胡必平 等.基于RS及GIS的鄂西三峡库区森林资源结构及空间分布格局研究[J].西北林学院学报，2007，22（3）：185-189.

[6]林成军，高友珍，陶国齐 等.遥感影像在长防林工程监测中的应用研究[J].湖北林业科技，2010，（2）：14-18.

[7]国家林业局资源司.全面采用卫星照片检查全国占用征用林地情况[BO/OL].（2010-4-20）[2010-11-16].http：//www.forestry.gov.cn/portal/main/s/586/content-399117.html.

[8]冯律君.咸宁市林业有害生物动态监测体系研究[D].长沙：中南林业科技大学，2007.

[9]赵辉，金琳，唐博雅.遥感技术在我国森林防火工作中的应用[J].河北林业科技，2010，（3）：28-30，35.

[10]谢萍.气象卫星遥感信息在湖北省森林火灾监测中的应用[J].湖北气象，1999，（1）：17-19.

（责任编辑：郑京津）