3S技术在森林资源管护效果在线评价中的应用

王永黎

(海西蒙古族藏族自治州林业站，青海 德令哈 817000)

1 引言

自我国实行森林资源管护经营模式以来，森林资源管护效果得到大大提升。由于森林资源具有动态的特性，针对森林资源管护效果进行在线评价是对森林资源进行有效管理的重要手段[1]。考虑到现代森林资源管护体系的不断完善，能够在一定的空间内通过评价森林资源管护效果，提高森林资源管护的科学性，最大程度上发挥森林资源管护的能动性。目前，我国针对森林资源管护效果在线评价方面的研究十分罕见，缺少一种较为系统性的森林资源管护效果在线评价方法。3S技术以其只通过一种方法就把世间一切事物都管起来的特色核心理念，成为现代信息技术的总称。3S技术的主要内容包括：遥感技术、全球定位系统以及地理信息系统，将三种信息技术的优势进行深度融合，对地理信息进行统一管理[2]。也就是说，3S技术对提高森林资源管护效果在线评价精度方面具有一定的应用优势，为森林资源管护效果在线评价提供了新思路。因此，本文通过将3S技术引进到森林资源管护效果在线评价中，提出一种新型基于3S技术的森林资源管护效果在线评价方法，致力于为森林资源管护效果在线评价方面的研究提供参考。

2 基于3S技术的森林资源管护效果在线评价方法

2.1 基于3S技术测定森林资源管护效果参数

在开展森林资源管护效果在线评价方法的设计中，必须要测定森林资源管护效果参数[3]。森林资源管护效果参数可宏观表示森林资源管护效果，根据森林资源的各指标参数，分析森林资源管护效果，基础的森林资源管护效果参数由湿润指数、植被覆盖指数、土地退化指数、资源丰度指数以及污染负荷指数构成。森林资源管护效果的标准参数代表值，如表1所示。

表1 森林资源管护效果的标准参数代表值

结合表1所示，通过多次测量记录数据，并观察数据之间的变化特征。由于森林资源管护效果参数测定中受到的外界影响因素较多，以此在测定过程中应在经济许可的条件下，尽可能多地布置观测点，用来解决森林资源管护效果参数多解性存在的问题。由于在森林资源管护过程中，地质层受到的干扰较大，且测定中边界涉及到的边界问题较多。因此，在森林资源管护效果参数测定时必须结合3S技术，以遥感技术作为森林资源管护效果信息采集的主力；通过全球定位系统对遥感图像中提取的信息进行定位，赋予坐标，使其能和地理信息系统中的“电子地图”进行套合[4]。运用GPS装置确定传感器地理位置，然后通过IMU惯性测量装置检测无人机的实时姿态数据，获得所有激光冲脉与森林地面接触的空间三维坐标，最后运用分类技术将与森林资源管护效果无关的数据进行移除，拟合最终获得的结果，完成基于3S技术对森林资源管护效果参数的测定[4]。

2.2 计算森林资源多层管护效果评价指标联系

基于森林资源管护效果参数的测定结果可知，森林资源管护效果在线评价必须以多指标参数为依据，确保森林资源管护效果在线评价的全面性。下述将通过计算森林资源多层管护效果指标联系值，以此实现对森林资源管护效果的在线评价[5]。本文采用早期瑞典科学家Hakanson提出的生态指标评价方法，根据森林资源管护效果参数所表现的行为特征，对森林资源管护效果进行有效评价。并结合以往森林资源管护效果评价经验，计算森林资源多层管护效果评价数据的风险值。具体计算，如公式(1)所示。

Rr=β×(Km-Rf)

(1)

在公式(1)中：Rr指森林资源管护效果评价数据风险；K指评价隐患；m指森林资源管护数据；β指多种外界影响森林资源管护效果的因素；R指森林资源结构特征；f指森林资源管护效果评价的主控因素。根据公式(1)，判定森林资源管护效果评价数据中潜在的风险，当计算结果在森林资源管护效果的标准参数代表值范围内时，证明评价结果具有可实施性，当超出该范围时，需修正森林资源管护效果评价数据后重新计算，直至满足数据评价要求。

2.3 构建森林资源管护效果在线评价荷载矩阵

通过明确森林资源多层管护效果评价指标联系，提取的关键评价因子，下述将采用构建评价因子荷载矩阵的方式，进行评价方法的下一步设计[6]。首先，建立对应的数据样本矩阵，自定义该组矩阵的表示方法为y，则y对应的样本组合表示为yi={yi1，yi2，……，yij}，j表示森林资源管护效果评价主成分的数量。采用云端数据处理方式对收集的数据进行前期数据预处理，统一存储数据的格式，实现森林资源管护效果的有效分析。而后，选择可实现数据动态化分析的线性函数，定义函数的PCA设计标准，保留传统评价方法中数据处理的优势，将特征空间中的数据进行正交方向的转换，按照数据的特征值大小，将森林资源管护效果从好到坏依次进行排列，前m组数据集合是保留数据变异结构最多的数据组。最后，进行特征数据代表成分的方差数值计算。计算公式如下，如公式(2)所示。

(2)

在公式(2)中，λ指的是森林资源管护效果对应的映射数据；I指的是多种特征元素的单向矩阵。根据上述公式可进行森林资源管护效果的投影评价，结合投影的单位及覆盖范围，实现对应的评价因子荷载矩阵建立，满足数据的综合性评价。

2.4 森林资源管护效果评价赋值打分

根据上述建立的评价因子荷载矩阵，下述将进行评价方法中的最后一步，森林资源管护效果评价赋值打分。首先，根据德尔菲数据处理方法，进行多组数值的权重程度对比，采用专家评分的方式，从3s技术投入及管护效果两个方面，进行森林资源管护效果数据评价的模拟化检测。结合基础对比指标，将区间赋值数据分为0～60分、60～75分、75～85分以及>85分，整合森林资源管护投入的成本数值，采用在线评价方式，对多种森林资源管护效果评价指标进行综合性赋值[7]。除此之外，可采用建立核函数的方式进行多级指标变量的统计，对权重值较大的森林资源管护效果评价指标赋予较高的权值，分析数据间的权值占比，及权值之间的动态化关系，实现森林资源管护效果评价。

3 实验

3.1 实验准备

为构建实验，便于对比本文设计评价方法与传统评价方法的适用性。使用相同的森林资源管护方法对M森林资源进行管护，分别利用两种评价方法对森林资源管护效果进行在线评价。将采集到数据利用MyCloud仿真实验软件，归一化处理。根据森林资源管护效果评价体系的特征作为测试依据，设置传统评价方法为实验对照组。实验主要内容为测试两种评价方法的评价矢量，从而评定评价精准度更高的评价方法。针对MyCloud仿真实验软件测得的评价矢量，记录实验结果，进而判断两种评价方法对森林资源管护效果的评价能力。

3.2 实验结果与分析

根据上述设计的实验步骤，采集5组实验数据，将两种评价方法下的森林资源管护效果评价矢量进行对比，对比结果如表2所示。

表2 森林资源管护效果评价矢量对比

通过表2可得出如下的结论：本文设计的评价方法净化效果评价矢量最高为0.91，实验对照组为0.55，设计的评价方法评价能力更强，可以实现对森林资源管护效果精准的在线评价。

4 结语

通过实验验证结果，证明所设计的评价方法可以满足设计总体要求，可以广泛应用于森林资源管护效果在线评价方面。设计评价方法不但能够完成传统的评价方法所不能完成的任务，还能够以森林资源多层管护效果评价指标联系为导向，为森林资源管护效果在线评价方法的设计提供学术意义。通过以上研究，证明3s技术在森林资源管护效果在线评价中应用的有效性。本文唯一不足之处在于没有对森林资源管护效果的具体措施进行深入分析，相信这一点，也可以作为森林资源管护方面日后的研究方向之一。