“3S”技术在森林资源管理与监测中的应用研究

崔文琦

(黑龙江省林业和草原调查规划设计院，黑龙江 哈尔滨 150008)

在林业资源管理过程中，进行全面监测是非常必要的，科学地监测数据能够准确分析林业资源管理工作开展实际情况，利于全面制定良好的林业发展模式，推进林业产业发展。通过监测数据具体分析，分析总结运用“3S”技术开展林业资源监测的有效途径，促进“3S”技术在林业资源监测中的应用水平不断提高。

1 “3S”技术概述

1.1 RS遥感技术

RS遥感技术可在“3S”技术内发挥较为明显的作用。通过发射电磁波实现对指定区域的探测工作。遥感技术的主要功能为搜集信息，其原理为利用电磁波的反射对目标区域开展测量，并搜集已形成的数据信息，为后续工作的实施提供了一定的保障。应用RS遥感技术可依据测量区域的具体情况选择适合的卫星和飞机等完成探测。

1.2 GIS地理信息系统

在全面应用“3S”技术期间，GIS系统能够充分发挥辅助功能。在系统内，数据库中的海量信息具有更高的应用价值，完成某地区的测量任务后，可在系统的监测区域内获取具体的信息内容，为后续工作的开展提供支持。此外，GIS还在信息处理方面具有明显的优势，可在搜集信息后对其进行细化分析。基于信息化技术水平持续提高的背景下，GIS还具有可视化的功能，其在监管林业资源的工作中得到广泛应用，形成较高的实施效率和质量。

1.3 GPS全球定位系统

GPS系统广泛应用在国防、林业、建筑、交通等多个领域内。该项技术主要是基于卫星的辅助，通过终端限制具体的位置信息。经过长期的优化改进，其定位功能的优势也更为明显。GIS、GPS等技术手段将卫星定位、信息处理等功能融为一体，并广泛应用到不同的范围，为社会也作出了有益的贡献。该项技术在林业资源监测工作中广泛的应用，将全面提高林业管理工作的效率和准确性，同时加快林业资源监测向数字化方向迈进。

2 “3S”技术在森林资源领域中的应用

“3S”技术融合了多方面的信息化技术，形成综合化的数字信息系统，并在数字和信息林业中发挥了更为有效和可靠的作用，推动“3S”技术实现对林业资源的动态监测。由于“3S”技术具有用时短，经费少等优势，为地方政府和部门提供及时的监测数据，从技术层面保障我国数字林业工程的顺利开展(表1)。

表1 传统技术与“3S”技术对照Tab.1 Comparison between Traditional Technology and “3S” Technology

2.1 在森林资源调查和资源动态监测中的应用

1)使用的地面调查技术成本投入较高，但在工作效率、精度水平和时效性方面均不足。运用“3S”技术参与森林资源规划和动态监测期间，可明显提高工作进展和质量。上个世纪中科院陆续使用卫星和航空图像结合的方法对森林资源进行抽样调研。利用卫星数据构建遥感影像数据库，并针对遥感图像进行处理，完善信息内容，形成数字高程模型。对图像实施叠加分析，实现预期的效果，构建森林资源的专业化信息平台。

2)目前利用“3S”技术监测森林资源，可结合不同的监测目的和实施范围选择SPOT、NOAA等不同的影像数据作为资源，结合不同的遥感技术分辨光谱观测的波段，应用数据源、抽样技术和定位技术等手段对获取的数据进行汇总整理，形成动态化的资源监测体系，实现对目标的动态化监测。

2.2 在野生动植物资源调查中的应用

1)在实施野生动物资源调查工作期间，通过使用GPS技术定位调查目标，寻找和完成线路导航；RS可随时观测到野生动植物的生存和环境变化情况，对动物的栖息地进行动态监测；GIS技术可对掌握的数据资源进行综合分析，如野生动物的数量、分布区域和变化规律等，形成可靠的资源数据库，以此实现有效的管理，为决策提供参考。

2)当前“3S”技术在上述方面的应用并不全面，更多集中在对适宜的区域和资源调查等方面的探究上。可见，“3S”技术还可在野生动物资源的监测中加大使用的频率，促使其发挥更为明显的应用价值。

2.3 在森林火灾监测中的应用

1)森林火灾的突发性较强，且蔓延的速度较快，具有较大的破坏性。使用RS可及时获取必要的数据信息，提前掌握火灾的位置和破坏程度等信息，这样就能够为救灾人员争取更多的挽救时间。由于“3S”技术可在监测和受灾后的评估等方面发挥功能，因此在森林发生火灾后，卫星可及时发现着火位置，并在火势蔓延期间及时观测其动态发展情况，通过GPS定位功能锁定火灾的位置，此后结合GIS对数据的分析和管理等功能，对火灾情况以及造成的损失进行客观评估。

2)我国已经应用“3S”技术参与了火灾的动态监测和预警工作中，并以此为基础形成火灾救援指挥系统、信息管理和损失评估等系统平台，明显提高火灾防治的综合效果，降低火灾造成的资源和财产等方面的损失。在我国信息技术持续发展的背景下，我国也形成了基于物联网技术和“3S”技术的火灾监测模式，形成协同监测的数字化体系，可针对森林火灾形成更为准确的信息获取，在降低损失方面发挥更大的应用价值。

3)“3S”技术在黑龙江森林火灾智能监测及预警系统中的应用非常广泛。是在深山林区高山瞭望和视频监测及时发现火情的重要措施，利用火源视频监控技术手段能够增强监控野外违规用火的震慑力，通过人工瞭望、电子眼和遥感卫星构成全时段、全覆盖的火情智能监测网络；火情卫星监测信息服务更加完善和普及应用，每个森林防火战线的管护人员普遍配备手持终端的APP软件，火情卫星监测信息服务达到全覆盖；实时监测火险天气要素、物候特征、可燃物状态等森林火灾风险因子，实时发布森林火险监测预警信息。

2.4 在森林病虫害监测中的应用

1)在对森林病虫害监测方面应用“3S”技术，主要借助RS图像及时掌握病虫害的相关信息。运用GIS对图像数据进行分析和管理，借助GPS的辅助准确锁定病虫害的具体位置，并实现路线导航。发挥“3S”技术应用的优势，将其在森林病虫害的风险预测、种群分布和动态监测，病虫害预测等方面发挥作用。

2)使用“3S”技术完成损失的评估工作。在信息技术应用范围不断拓展的背景下，网络技术和信息系统技术结合使用形成的GIS-Web GIS，网络得到应用。通过分享网络数据提高对病虫害监测的及时性，在一定程度上提高监测工作实施的时效性与可靠性。因此，以网络和GIS结合的方法实施病虫害的监测工作，也可作为该项工作后续的发展方向。

2.5 在森林经营管理中的应用

通过将地理信息系统作为载体，应用遥感和GPS等技术手段形成数据采集、专题图制作等综合性的体系，对林业的生产和经营活动提供必要的指导。使用“3S”技术可提升地理要素的完善性，实现小班区划数据等有机结合，基于对数据的分析和有序管理形成专业化的模型，对不同的管理流程进行模拟，从中选择最佳管理计划，对森林资源的属性和空间信息实现完美融合，全面实现森林管理和决策的信息化管理，全面应用到资源分析、结构调整和分类经营等多方面内容，明显提高经营管理工作的效率和效果，为森林资源的规划和后续发展提供必要的技术保障。

3 “3S”技术对森林资源变化的动态监测

3.1 空间分布

虽然森林资源在分布方面并不具有明显的动态化特点，但若想实现长期的精细化管理，则需持续搜集和分析各类资源的分布情况，全面规划森林资源的布局，形成正确的决策。应用“3S”技术结合不同的时间和地区整理森林资源的分布数据，并以影像和数字信号等方式传回信息。如果不同时间段的数据和影像信息出现不同，这就意味着森林资源发生了变化。可将上述时间段的数据和资料信息以时间序列作出对比，分析资源在空间分布方面的变化特点，对某时间段内的资源分布变化做出客观地评价。通过合理的运用“3S”技术，实现了空间分布动态化管理，利于加强林业资源统计与分析能力，这对全面的开展资源监测工作有着重要的作用。因此，需要技术人员根据“3S”技术应用实际，全面的进行动态监测管理。

3.2 局部微观区域变化

除了观察森林资源在空间的分布情况外，“3S”技术还可依据具体的信息观察到森林资源在总体变化的形势下出现的微观变化情况。如以人工形式参与管理的最大局限在于人所获得的信息相对有限，这部分缺陷体现在森林资源的管理工作中，就会导致预期与工作实际形成一定的差距。但技术人员利用“3S”技术监测森林资源，同时该类资源所处的环境要素、气候、资源流向和利用情况等信息，也可为森林资源的管理提供一个必要的参考。此外，如果森林资源在部分出现了微观的变化情况，这说明资源动态变化形成了一定的问题。因此，若想提高分析的准确性与科学性，则需掌握森林资源的变化规律和微观数据信息，从而形成资源管理的有效对策。

3.3 数据更新

1)动态变化需要持续对数据进行更新处理。“3S”技术可对不同区域内的森林资源数据进行及时更新完善，细化管理行为，即使用“3S”技术中的遥感技术将不同时段、区域的信号以最快的速度同步传输给数据库，实现数据的更新处理。

2)结合更新后的数据，管理者能够及时把握资源行动的时间、动向和具体表现，甚至会提前掌握后续的行动时间、走向和具体表现等信息。对数据做出及时的更新处理更有益于推动森林资源管理发挥预见性的功能，该应用优势也可从本质上提高资源管理的科学性水平。

3)技术人员需侧重对数据做出及时的更新，保证数据能够更为准确地反映变化情况，突出数据的时效性特征，充分发挥其应用和参考价值。“3S”技术在运用过程，需要不断进行数据的更新，并实时进行数据监测，以实现动态化数据的分析与管理能力，提高林业资源管理水平。

3.4 监测数据分析与总结

在对森林资源进行动态监测期间，对监测结果的分析与总结可作为最后环节，直接决定数据的收集、管理工作开展的有效性。我国当前正在资源开发的关键阶段，对各类资源的开发也在同步开展，与经济的发展相比，维护生态环境的和谐更为重要。因此在对监测工作进行分析总结时，管理数据需侧重考虑资源动态变化的合理性、长期发展对资源安全性的破坏性等方面内容，有力地推动计划经济管理水平的提高。同时针对未来保护的关键内容作出合理的预判。

4 结语

“3S”技术相对于传统方式更加高效，能够全面提高林业资源监测水平。作为新时期林业工作者，更要深入学习先进的“3S”技术应用，科学地开展技术分析与应用研究，结合具体林业资源管理区域，全面奠定运用“3S”技术，保证林业资源管理效率，不断提高“3S”技术在林业实践中的运用研究水平，积极推进“3S”技术在森林资源监测中的应用。