浅谈“3S”技术在退耕还林工程中的应用

郭鑫

摘 要：“3S”技术以其高精度、高效能等优势，在退耕还林工程中可有效地进行前期规划、面积核查、退耕林地的动态监测以及退耕还林后的生态和社会效益评价等工作，为在退耕还林工程中建立一个精准、高效的规划、管理与监测体系提供强大的技术支持。该文主要总结了“3S”技术在退耕还林工程中的应用。

关键词：“3S”技术；退耕还林；应用

中图分类号 S771 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）11-130-02

1 “3S”技术简介

“3S”技术是指以RS（遥感）、GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）为基础，将空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术、计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成地对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。“3S”技术并不是3个学科的简单叠加，而是三者中的有关部分与其他高新技术领域中的相关部分的有机结合与集成[1]。在这个集成系统中，RS负责实时、准确地提供目标的语义与非语义信息，并对GIS数据进行及时更新；GPS负责实时、快速、准确地提供目标的空间位置信息，包括各类传感器和运载平台的位置；GIS的主要功能是对多渠道的时空数据进行综合处理和集成管理，其最大的特点是可以分析处理，从而对目标工作项目进行规划和管理，在“3S”技术中居于核心地位[2]。

2 退耕还林工程现状

退耕还林是一项重大的生态工程，目的在于恢复植被，主要解决重点地区的水土流失和土地沙化问题[3]。在过去的15a中，我国退耕还林工程共完成了退耕地造林0.093亿hm2、荒山荒地造林和封山育林0.21亿hm2，推进了全国1.24亿农村人口解决温饱问题，并且在推动农业产业结构调整、增加农民收入、拉动国内需求以及维护国土生态安全和应对全球气候变化等诸多方面发挥了重大作用。

目前，退耕还林的规划、评价、工程质量的监测等主要是依靠较为传统的人工手段。但是，由于退耕还林的规划和管理涉及大量的地理信息，这些传统的人工手段在纷繁复杂的资料管理和分析中，难以对管理地域内的地理特征和空间分布特征进行合理有效地把握，不但耗费大量的人力、物力、财力，其管理的科学性也值得商榷[1]。在退耕还林工程项目的检查验收方面，目前主要实行县级自查、省级复查、国家核查3级检查验收制度，且基本以人工实地调查测定为主，不但工作量大、投入量高，而且效率低下。在这3种验收方式中，省级复查与国家核查均为抽查，比例不超过30%，县级自查虽为全查，但存在主观性强的问题，难以保证检查质量[3]。因此，探索将“3S”技术引入退耕还林工程，对于保证这一生态工程的顺利实施具有现实意义。

3 “3S”技术在退耕还林工程中的应用

3.1 退耕还林区域的规划布局 在退耕还林前，对退耕还林区域进行规划和布局是整个退耕还林工程的基础和前提。这是由于退耕还林工程的周期较长，能否对退耕还林区域状况作出客观的评价以及科学、合理的布局和规划关系到未来退耕还林的成效和退耕还林政策的兑现。利用RS技术，林业部门可以快捷、准确地获取大范围地区的植被、土壤、水文等因子的基本信息，再通过GPS手段结合遥感影像对这些地域内的现状进行现地补充调查以获取相关因子的详细信息，最后通过GIS软件对这些信息的分析，最终可以确定需要退耕还林的面积及其空间分布[1]。

3.2 退耕林地的面积核查 在退耕还林工程检查中，面积核查无疑是最为重要的项目，在目前的检查和监测手段中，以人工手段实地丈量为主，其精确度和效率都不高，而引入RS技术则使此项工作变得非常高效与便利。利用当地的退耕还林作业设计图，将其与遥感影像分类图叠加，该地区的退耕还林完成情况便可一目了然[4]，通过这样的对比和计算可以获得较高精度的退耕还林面积完成情况。例如，杨永崇等利用同一地区退耕前和退耕后2个时相的遥感影像数据，通过绝对配准和图像差值增强获得时间比值图像，然后通过GIS的空间分析功能获得该地区已退耕还林的面积，并对其效果作出评价[5]。

3.3 退耕林地的动态监测 退耕还林后，退耕林的成活及生长情况也是考量退耕还林效果的一项重要指标，因此，对退耕区域新造林长势及林地变化情况的动态监测显得尤为重要。借助RS技术中的高分辨率遥感影像，可以及时了解植被生长状况及退耕还林的成效保存情况，定量估算植被盖度，精确测算退耕地的面积；此外，通过计算不同年度的植被归一化指数可以对比分析出林木的生长情况[6]。这些都为退耕还林的后期管护和效益评价提供了有力的技术支持。

3.4 退耕还林的生态和社会效益评价 借助GIS强大的数据分析能力，可以将退耕还林区域内的遥感影像、社会经济状况等因子进行归纳整理，从而建立一套完整的数据库。根据退耕还林地区域内各因子的变化情况，将数据库及时更新，从而达到对退耕还林工程进行效益监测和评价的目的[3]。通过这些监测和数据分析，能够及时、准确地反映出退耕还林工程对该区域内生态环境和社会效益的影响，进而能够科学地掌握退耕区域内的生态变化情况，为客观、全面地评价退耕还林工程的建设成效提供科学依据。

4 前景与展望

4.1 利用“3S”技术实现退耕还林工程的信息化管理 以遥感影像为基础，结合GPS技术和其他资料对退耕地的植被分布、土壤特征、土地利用状况等因素进行全方位调查，利用GIS技术建立退耕区域内的相关基础信息数据库，初步实现退耕还林工程的信息化管理。

4.2 利用“3S”技术建立退耕还林工程数字化动态监测体系 在退耕还林基础数据信息化的基础上，通过对退耕林地的动态监测，及时更新和完善退耕还林工程项目的数据库信息，从而建立一套完整的退耕还林工程数字化动态监测体系，使之能真实、有效地反映退耕林地的现状，并为林业管理部门下一步的规划、监督和决策提供科学的、客观的现实依据。

5 结语

2014年，国务院批准实施《新一轮退耕还林还草总体方案》，标志着我国退耕还林工作再启征程，成为全面深化改革的又一重大举措。如此庞大的生态修复工程需要一个精确、高效的规划与监测体系与之相配套，“3S”技术以其高精度、高效能等优势，在今后的退耕还林工程规划、管理与监测中推广应用并逐步成为主导手段已成为必然的趋势。在这一趋势的带动下，继续探索和发展“3S”技术在退耕还林工程中的应用将成为广大林业工作者今后努力的方向。

参考文献

[1]李庆和，乔威.“3S”技术在退耕还林工作中的应用[J].内蒙古水利，2009（6）：86-87.

[2]丁峰，高志海，魏怀东，等.“3S”技术在我省退耕还林（草）中的应用[J].甘肃林业科技，2000，25（4）：41-44.

[3]杜灵通.基于遥感的退耕还林监测技术及其应用前景[J].遥感技术与应用，2006，21（5）：477-482.

[4]史良树.SPOT-5数据在退耕还林监测中的应用研究——以山西省古交市嘉乐泉乡为例[D].北京：中国林业科学研究院，2004.

[5]杨永崇.基于“3S”技术建立退耕还林监测系统的研究[J].西南农业大学学报，2002，24（5）：90-91.

[6]赵子忠，桑娟萍，廖永峰，等.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.

（责编：张宏民）