浅谈3S技术在林业、环境保护等地的应用研究

李垚 董军 赵江 吝新龙

摘要：3S技术的发展与运用，在很多领域都取得了成功并产生了巨大的价值。本文简要介绍了3S技术发基本概念和发展现状，浅谈了3S技术在林业中的应用现状，分析了3S技术的发展机遇与挑战，为未来3S技术在林业中的运用和发展提供战略思考。

关键词：3S;林业;现状;趋势

一、前言

3S即地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感技术（RS）的总称[1]。3S技术及其集成是当前定位技术、遥感技术、地理信息技术、测绘技术、地图制图技术、计算机技术等技术的结合与综合运用[2]。本文通过查阅参考文献，研究3S技术的发展运用现状，同时了解其在林业研究中的应用现状。

二、3S技术的发展现状与应用

（一）概念解析

1.地理信息系統（GIS）

地理信息系统是在计算机软、硬件系统的支持下，对整个或部分地球表层空间中有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[3]。GIS最初运用于地质体的建模、数据管理方面，后来开始运用了边坡监测等方面，运用范围逐渐扩大。

2. 全球定位系统（GPS）

GPS是一种以军事为主要目的兼顾民用的全球定位导航系统，由卫星星座、地面控制以及用户设备三个部分组成，由美国军方研发[4]。随着北斗卫星导航系统区域导航系统投入正式运行，标志着中国的北斗卫星导航系统初步建立;截至到2016年，中国已发射了23颗北斗导航卫星[5]。

3.遥感技术（RS）

遥感即在远距离或高空利用传感器采集地面辐射的电磁波谱信息，根据地物产生的波普信息进行地物识别、分析与应用。遥感技术即相当于在高空中的一双“眼睛”，对地物实行信息采集与获取。

（二）3S技术的应用现状

3S技术在上世纪90年代被提出，在林业、农业、生态环境保护等众多领域得到广泛应用并产生出巨大的经济效益与社会效益。

1.林业

3S技术在林业技术方面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。

2.生态环境监测

利用 3S 技术，结合 RS 遥感影像数据以及地形、气象等其他观测数据，构建评估模型，对生态环境质量进行动态监测。我国学者利用 3S 技术在生态方面进行了诸多研究：肖荣波等人利用 3S 技术对城市绿地进行覆盖清查、三维量估测、生态质量监测等研究，将 3S 技术用于城市绿化生态监测[6];胡广录等人利用 3S 技术构建模型模拟方法，分析干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究，将其应用于土壤风蚀研究领域[7];朱卫红等人利用 3S 技术构建湿地生态安全预测模型，对图们江流域湿地生态安全进行预测研究[8]。

3.土地资源管理

3S 技术在土地资源管理领域主要被应用于土地利用现状调查和土地利用规划。3S 技术可以利用遥感手段快速收集地表信息直观反应地表变化，配合 GNSS获取地物坐标信息，将解译数据导入 GIS 数据库，高效精确地管理土地资源信息，节省大量人力与时间成本。

参考文献：

[1]丁锐.谢骏锴.3S技术应用现状与发展趋势[J].科技创新与应用.2019（14）：174-175.

[2]闫小满.周逢旭.赵弼皇.3S技术在湿地景观资源调查中的应用[J].现代园艺.2018（18）：148-149.

[3]韩同春.林博文.何露.苏钰钦.基于GIS与数值模拟软件耦合的三维边坡建模方法及其稳定性研究[J/OL].岩土力学.2019（07）：1-11[2019-05-31].https：//doi.org/10.16285/j.rsm.2018.0439.

[4]徐冰艳.郭承军.适用于GPS和Galileo卫星组合导航优化定位[J].计算机仿真.2019.36（03）：110-114.

[5]周乐韬.黄丁发.冯威.陈武.张熙.严丽.北斗卫星导航系统/美国全球定位系统载波相位相对定位全球精度分析[J].中国科学：地球科学.2019.49（04）：671-686.

[6]肖荣波.周志翔.王鹏程.叶贞清.郭尔祥.冀广超.3S技术在城市绿地生态研究中的应用[J].生态学杂志.2004（06）：71-76.

[7]胡广录.赵文智.王岗.干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展[J].生态学报.2011.31（24）：7609-7616.

[8]朱卫红.苗承玉.郑小军.曹光兰.王凡凡.基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究[J].生态学报.2014.34（06）：1379-1390.