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關鍵詞:銅仁地區;大生態;林業遙感;研究動向;區域協調發展
中圖分類號:P237
文獻標識碼:A 文章編號:16749944(2017)10020504
1 引言
森林是陸地生態系統的主體,其廣泛的地表分布與復雜的林間結構,為多種生物棲息提供了良好的環境,維護著生態系統的安全與穩定。與森林有關的林木參數、環境要素、干擾等因子共同指向森林生態系統的演替、健康與安全,因此相關森林生態系統參數的獲取十分重要。遙感可以多時相、大尺度對地進行觀測,海量數據的利用有助于對生態環境狀況進行綜合分析。
銅仁地區森林資源十分豐富,在維護自然生態平衡中起著重要作用,良好的森林植被是銅仁地區的生態品牌、最突出的生態優勢[1,2]。但銅仁地區森林生態系統仍十分脆弱,需要加強保護[3,4]。豐富的資源與脆弱的生態系統,亟需要獲取相關的森林生態系統參數,用以突顯地方特色和進行生態保護。
筆者總結了遙感在林業環境信息化中可供應用的技術范疇,分析了阻礙林業遙感快速發展的原因,提出了在大生態背景下,銅仁地區遙感技術應用應關注的研究方向與研究內容,用以深入開展遙感研究,充分利用遙感技術,為生產實踐、區域吸引力提高提供科學支撐與方法,進一步利用遙感大數據,分析森林資源響應環境變化,為維護區域生態系統安全與穩定提供數據決策,促進區域社會與環境協調健康發展。
2 林業遙感技術的應用
2.1 技術產品
利用圖像處理技術,可獲取的林業遙感產品包括:二、三維電子影像產品,紙質影像產品,地形圖產品,林相圖產品,郁閉度、密度、植被指數產品,地表反射率產品,溫度、濕度、負離子濃度反演產品,資源動態監測產品,災害監測產品等[5,6]。此外,還可研發可視化的林業遙感參數數據庫產品[7]。
2.2 森林參數反演
利用影像與野外實測值建立關系模型,可對森林的溫度、濕度、空氣負離子含量、葉面積指數、冠幅、郁閉度、密度、胸徑、蓄積量、碳儲量等進行反演[8~12]。在分類基礎上,基于地理坐標信息確定不同林地類型的面積[13]。利用攝影測量方法測定個體樹高,利用影像光譜信息、紋理信息,結合常規分類方法(最大似然、支持向量機、隨機森林等)確定森林類型、樹種類型,經影像分類或野外實測GPS坐標等方法確定林木的位置分布等[14~16]。
2.3 動態監測
采用不同時相的數據源,經特定信息提取,對土地的石漠化、荒漠化、沙化程度M行監測;影像對比分析,對土地利用現狀進行監測[17];提取濕地信息,經過不同時相數據源的疊加分析,可對濕地資源進行監測[18];分析多時相影像,對林業生態工程建設成效進行監測[19];對災害(雪災、火災、水災、地質災害、病蟲害)進行監測。監測中,根據遙感提供的技術方法,確定監測對象的原貌、現狀、動態過程及發展趨勢,為生態恢復或建設成效評價提供決策與分析依據[20]。
2.4 生物多樣性空間信息共享
利用不同時空尺度的遙感觀測數據通過定量反演等方法,可以獲取許多與生物多樣性有關的環境變量,例如:NDVI、地表溫度、大氣水分、土壤濕度等,這些環境變量可以為生態學家提供參考[21,22]。在對生物多樣性監測指標體系模型中的環境變量進行分析時,利用地理信息系統可以將這些因素根據時空的變化統一在一起,通過其強大的空間分析功能,從空間的維度,挖掘生物多樣性信息隱含的空間規律,為生物多樣性的信息共享提供新的途徑與技術支持,提高生物多樣性領域的空間信息共享和服務水平[23,24]。
3 阻礙林業信息化發展的原因
遙感技術在林業信息化進程中具有廣闊的舞臺,但從目前的研究中可以看出,有許多需要通過遙感技術來解決的實際林業問題容易被擱淺,導致遙感技術在林業中的應用與大眾的期望存在很大的差距。
3.1 數據價格問題
阻礙遙感研究的其中一個壁壘是價格因素。來自中國遙感數據網的資料顯示,低分辨率的遙感衛星影像每景的價格上千元,而1 m高分辨率的遙感衛星影像每景的價格高達數萬元,這樣昂貴的價位使龐大的民用市場潛力難以發揮。遙感數據價格較貴,針對大尺度、多時相的研究,投入成本太大,影響相關研究,因此,在我國,遙感應用主要局限在公共事業部門和科研機構,遙感數據利用率、共享率和商業化水平較低[25,26]。
3.2 圖像信息提取不易
由于遙感數據空間分辨率、光譜分辨率低及傳感器在光譜、空間分辨率方面二者不能兼顧的問題,以及地物間同物異譜、異物同譜現象的存在,目前基于像元、基于對象的計算機自動分類方法很難實現對森林樹種的識別。因此,在特定地物信息提取中,遙感技術還不能完全解決所有問題,存在技術瓶頸問題,為研究人員解決實際問題帶來困擾,也提出了巨大挑戰,在相當長一段時間內會制約著確切地物類型的識別[27~29],比如森林樹種分類。
3.3 自然因素導致影像不可獲取
由于我國南方地區多云雨天氣,陰天數比例過高,衛星過境掃描成像時會受到云層的干擾,想要獲取特定時相遙感數據的機會大大降低。研究中,特定森林參數提取可能需要多時相的影像數據,但由于某期影像被云全覆蓋或云的比例過高而不能使用,這樣特定的森林參數就無法被提取,好的實驗設計不能被執行,無法實現區域環境遙感監測,妨礙了專家學者通過遙感技術對森林環境進行深入研究。
3.4 其他因素
地區經濟發展水平落后、研究人員的科研技術落后、創新理念薄弱、科研投入不足、科研管理等問題與原因都會導致林業信息化進程變緩,甚至停止不前。
4 森林環境遙感研究動向
林業遙感研究一方面要注重生態功能,研究結果要有利于保持區域生態環境的平衡穩定與安全;另一方面要突出特色,研究結果可展示區域環境魅力,增加旅游吸引力,促進區域社會經濟的發展;更重要的是通過整合多源大數據信息,對區域生態環境變化的格局、過程、機理等進行研究,建立多學科遙感指標體系,通過模型預測區域生態環境的時空分布特征,為決策者利用自然資源、保護自然資源提供基礎數據,促進人與自然和諧發展。
4.1 特定信息提取
樹種的識別是林業遙感尚未解決的科學難題之一,亟需深入研究。銅仁地區森林資源豐富,可采用高分辨影像進行分類試驗;另外對于珍貴的古樹名木(古茶樹、菩提樹、楠木、紅豆杉等)、珍稀瀕危樹種(銀杏、珙桐等)、外來種等林木也要進行遙感識別研究,建立檔案數據,實施長期監測,避免外來物種脅迫,致使當地物種滅絕。
通過遙感手段識別樹種,確定特定樹種的空間分布,進行動態監測,除了可以有力推進解決遙感技術識別樹種的問題,還可減輕森林資源調查的工作量,具有重要的理論與現實意義[30,31]。
4.2 遙感監測
我國南方較容易發生的災害有雪災、水災、地質災害、病蟲害等,這些災害破壞森林環境,嚴重威脅著人民的生命財產安全,阻礙社會經濟的可持續發展。通過遙感方法,準確預報災害,實時監控災情發展,為災害的防控提供強有力的支持,也是環境遙感需持續研究與解決的重大問題。可從下面一些方向展開研究:利用遙感圖像編制地質災害分布圖;研究識別不同遙感圖像下不同規模、不同亮度或對比度的滑坡和泥石流的方法;三維建模模擬分析、雷達數據分析,監測水災、滑坡活動可能達到的程度;建立遙感快速辨別森林病蟲害監測的體系等。
4.3 環境要素遙感反演
對區域環境中的溫度、濕度、空氣負離子濃度等進行遙感反演,分析其時空分布與動態變化,生成遙感影像產品或動畫影片。以科學研究結果為依據,分析確定最適宜于人體養生養心的溫度、濕度與負氧離子濃度分布區,通過媒體宣傳,增強科普力度,彰顯區域特色,提高旅游吸引力[32,33],引導游客進行養心養生旅游,有利于人們的身心健康,同時也有助力地方經濟的發展。
4.4 多元數據的整合與應用
應用遙感機理結合環境變化的模型算法分析人類活動對區域氣候變化的影響;利用RS與GIS相結合的生態環境分析模型分析人類活動、氣候自然變化雙重因素對生態環境的影響;應用“3S”技術,對因大型環境工程而受損的生態環境進行恢復和重建,模擬過程,評價結果。
通過對多源信息區域陸表生態過程響應因子的多學科理解與知識發現,以遙感信息提取和模型建立為基礎,建立多學科的遙感指標研究體系,對區域生態環境變化的格局、過程、機理等進行分析,研究區域生態環境時空分布特征及其動態變化。
研l可視化的遙感產品,建立多時相區域林業遙感參數數據庫,實現區域環境動態分析,預警環境變化。通過利用遙感的監測數據與其他環境要素變化建立關系模型,開發一些預測生態系統未來的模型,利用強大的機器學習能力,巨大的數據的搜尋能力,幫助決策者評估各種人類行動方案所產生的生態后果及補償機制。
5 結語
在科學技術日益進步的今天,生態領域的大數據時代已經來臨,生態觀測將迎來“數據洪流”,如何處理與有效利用這些數據已經成為亟需解決的關鍵問題。林業遙感數據是生態領域大數據中的一類數據,該數據可提取、凝練大量與生態系統有關的森林參數,用以具體刻度區域生態環境的時空特征變化。
銅仁地區森林資源豐富、物種多樣,擁有巨大的生態優勢。在依托生態優勢的發展過程中應充分利用遙感(或“3S”技術)等技術手段,監測環境變化,實現對區域生態環境的保護;確定珍稀瀕危樹種的遙感分布,繪制溫度、濕度、空氣負離子濃度時空圖譜,彰顯區域生態特色,增強旅游吸引力,為經濟發展做出貢獻;整合多元數據,分析生態環境時空變化,維護區域生態系統安全與穩定,促進區域社會與環境協調、友好、健康發展。
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關鍵詞:GPS;GIS;RS;林業
1 地理信息系統
1.1 地理信息系統定義
地理信息系統是指在計算機硬件和軟件系統的支持下,采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數據的一種技術系統。
1.2 GIS技術在林業中的應用
所謂地理信息系統(Geographic Information System 簡稱GIS),它是在二十世紀中期興起的一門學科。目前,在我國有部分學者將目光投向GIS技術與森林資源管理有機結合的研究。
現在,在數字化林相專題圖的建立中,大部分的應用研究都可以通過通用的GIS軟件(Mapinfo,ARC/Info,MapGIS,ViewGIS等)達到目的, 這樣在形成動態資源專題圖的同時,還可以利用森林資源的高產栽培措施結合動態監測,使經營決策方案更加科學。
現代林業要求我們要將森林經營逐步轉變為高度集約經營。通過結合GIS技術與森林經營優化決策模型,可以綜合分析對比空間數據與屬性數據,進而以可視化的方式表現出優化決策的成果。
GIS技術用于森林防火中有很多傳統林業不具備的優勢。國家林業局林業規劃院在90年代研制出“林火管理GIS”,各省、市也著手構建森林防火GIS。目前,黑龍江省在2003年建立的森林防火GIS因其科學性、實用性一直在被沿用;東北林業大學對大興安嶺地區的森林防火工作做了系統的分析,也開發了基于GIS的“林火數據庫與輔助決策系統”。
在預測預報森林病蟲防治的時候我們同樣可以利用GIS的空間分析技術。病蟲害是有一定發生和發展規律的,根據這些搜集到的歷史數據對比環境生態因子的關系,再利用病蟲害專家的專業知識,就可以將病蟲害預測預報模型建立出來。在對森林病蟲害災情進行評估的時候同樣可以用到GIS技術,進而利用這些數據制成損失分布圖和損失報告。利用GIS進行決策支持有很多優點,是預測預報森林病蟲防治、制定治理措施和確定到達災區的最佳路徑。
2 全球定位系統
2.1 全球定位系統定義
全球衛星定位系統是指利用GPS定位衛星,在全球范圍內實時進行定位、導航的系統,簡稱GPS。
2.2 GPS在林業中的應用
在為地球表面提供定位、導航和測繪等服務的時候,可以利用分布于外層空間的多顆衛星實現這一目的,這就是GPS定位技術。手持GPS定位導航儀有很多功能,包括定位、測距、測速和導向等。利用手持GPS進行省固、局固監測樣地初設與復位時,只需輸入坐標,不需要引點引線,而且位置準確、效率高,復位率達100%。在我國國家一類清查中,黑龍江等省復位測定時利用手持GPS將工作效率提高8倍,定位的誤差在7米之內。使用GPS定位導航儀可以研究野生樹種的生長地點和區域,將野生樹種生長地點定位儲存后,可以研究這一區域某樹種的分布,根據地貌、濕度、地理位置等條件可以掌握這些樹種的生存條件,同時還可以對該林區整個生態系統的不同組成分布進行研究。當人們需要某一特定區域內樹種的分布圖時,首先要將這一樹種的分布區域最寬兩點定位,利用GPS定位導航儀計算出這一區域的寬度,再通過已經測出的數據計算出面積。這樣,就能把所有樹種的數據記錄下來并描繪成圖。將GPS的導航功能應用到森林資源一類調查中,只需要將固定樣地的坐標輸入進去,GPS接收機就可以引導調查人員到達樣地。這樣在提高了速度和精度的同時,還能將明標改成暗標。在森林資源二類調查中,利用GPS把調查的樣本單元落實到地面上進行測量和調查可以更加方便、快速、高效。同時,在GPS 接收機中儲存的調查數據還可直接形成數據庫,有利于數據的匯總統計。
3 衛星遙感技術
3.1 衛星遙感技術定義
衛星遙感技術簡稱RS,是綜合性的科學技術,集中電子、光學、空間、計算機通信和地學等成就,是3S(RS、GIS、GPS)技術的主要組成部分。遙感技術是指從遠距離、高空,外層空間平臺,利用可見光、紅外、微波等儀器,利用攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理,識別地面物質性質或運動狀態的技術系統。
3.2 衛星遙感技術在林業中應用
RS是一種無損測試技術,其特點是快速、宏觀、客觀、大面積、無破壞性。除此之外,還能快速、實時的獲取空間信息并進行分析。將其用在林業信息化中對森林病蟲害進行監測研究,具有很多常規方法不可比擬的優越性。森林病蟲害有很多種類,不同的森林病蟲害危害部位各不相同。利用RS技術,可以根據在遙感數字圖像上記錄的光譜反射率的差異,對圖像進行增強處理和模式識別,并通過專家系統和GIS的支持,監測森林病蟲害。通過遙感監測技術可以大范圍的實時性的監測蟲害動態,并在特定的生態系統中監測有害生物災變的動態,并進而了解受害區域的分布以及危害程度的發展趨勢,從宏觀層次制定有效科學的防治和管理措施。
4 結束語
3S技術中,RS能夠迅速的獲取大范圍信息,GPS能夠準確獲取具體定位信息,GIS能對RS和GPS的信息迅速作出反應,并進行綜合管理。“3S”技術的同步應用,不僅能減少沒必要的資源消耗,還可以大大降生產成本,提高了林業生產率,逐步將林業粗放的經營方式變為精準經營,促進森林資源的信息化管理。
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(第二林業監測規劃院,烏蘭浩特137400)
摘 要:文章對森林資源二類調查方法的研究現狀及新技術的應用前景,進行了初步探討。
關鍵詞 :林業;二類調查:方法
中圖分類號:S757.2
文獻標識碼:B
收稿日期:2015-05-25
作者簡介:何嵐(1969 -),女,內蒙古通遼市人,林業工程師.
森林是陸地生態系統的主體,是國家、民族最大的生存資本,是人類生存的根基。林業是生態文明建設的主戰場,對建設美麗中國、實現中華民族永續發展將產生極為深遠的影響。我國政府提出“到2020年森林面積比2005年增加4000萬hm2、森林蓄積量增加13億m3的雙增目標。為實現這一偉大目標,要扎實開展植樹造林,全面加強生態建設保護,著力改善生態狀況,著力強化森林經營,進一步提高森林質量。
林業現代化的追求,要求森林資源調查工作要適應現代林業快速、全面、深入的特點。現代森林資源調查工作要有助于保護資源和環境、有助于實現“雙增”目標、有助于森林分類經營、撫育補貼等林業工程的順利施行,對樹立我國森林資源可持續發展的良好國際形象具有重要意義。森林資源規劃設計調查(以下簡稱二類調查)應用技術與方法的研究是林業基礎工作,文章對其新技術應用進行了簡要分析。
1 二類調查現狀
目前,二類調查主要內容多為森林種類、分布等靜態現狀,很少涉及生態、演變等動態信息。對森林資源種類和分布的調查工作,經常采用的方法是:以遙感影響為工作底圖,手工勾繪林班和小班,再轉繪到地形圖,最后繪制林業專題圖。個別小班雖然采用PDA驗證和調繪,但因人員、技術和設備等限制,PDA也僅發揮了gps的作用,沒有真正把GPS、RS和GIS有機地結合起來,工作效率低。森林資源數據更新少則5a、多則10a、甚至15a才能重新更新一次,二類調查也基本上推倒重來,有的地方因行政區劃發生變動,導致資源數據的不連續性和沒有可比性,動態監測、績效監測無法實現。當前,二類調查的主要內容已逐步轉向生態建設和經營管理,相關的調查方法研究已成為關鍵問題。
2 二類調查方法
現在采用的二類調查方法多為詳查,一般分為以下幾個步驟。
2.1 踏查
對調查范圍內的森林資源進行全面了解,在有代表性的地區選擇地形變化較大,植被類型豐富的地段設置踏查路線,然后進行線路調查,對調查地區森林分布情況、氣候、地形、植被、土壤及森林資源現狀等一般情況進行全面概括的了解。
2.2 詳查
詳查即全面調查,是在踏查、林業區劃之后,詳細調查記錄小班的土地種類、面積、權屬、立地條件、林種、樹種、區位、位置等情況的過程.是完成資源種類、分布和數量調查的最終步驟
分布面積的確定是調查工作的第一步 一般步驟為:①界定行政范圍和施業區范圍。②利用航片和衛片結合地形圖,對整個調查區域進行林業經營單位區劃。③在區劃的林班內,根據小班區劃條件進行小班的劃分。④進行實地調查核實并修改小班界限。⑤利用網格紙、求積儀或GIS求算小班面積。
小班因子調查,常用經驗法(目測)和抽樣調查(實測)的方法。目測即調查員根據多年調查經驗判斷立地條件、樹種組成、樹高、郁閉度和單位蓄積等小班因子:實測多采用角規或樣地等方法進行調查估算。
林相圖、森林分布圖和統計匯總表是調查最后的成果材料。根據小班因子調查表形成數據庫文件,對數據庫進行統計分析,根據需要形成各種形式的統計表,同時,繪制林相圖和森林分布圖等專題圖。
2.3 統計報表
對于調查年度間隔期,采用統計報表的方式,以行政區為單位,記錄森林資源年度變化情況,然后匯總,得到森林資源數據。這種方法對于時間短、區域小的地區是可行的。
3 現代調查技術
當前,在森林資源調查和信息管理上,已開始廣泛應用“3S”技術,即遙感(RS)、地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)技術。遙感技術是其中的基礎,地理信息系統起信息處理作用,全球定位系統用于空間定位。近年來,也有人把智能決策系統(IDSS)及專家系統(ES)合在一起,統稱為“5S”技術。
GPS和RS用于獲取點、面空間信息,GIS提供工作平臺,用于空間數據存儲、分析和處理,三者功能上互補。生產實踐中,人們逐漸意識到將他們集成在一個統一的平臺上,其優勢才能得到充分發揮。
然而在實際應用中,“3S”集成則主要以GPS/GIS、RS/GIS,GIS/RS兩兩間的集成。更早期的二類調查往往是單獨使用遙感技術,外業調繪,航(衛)片轉繪、面積量算、利用現狀圖的編制均采用手工操作,導致調查過程繁瑣、周期長、耗費大量人力物力及容易引入誤差等缺點。GIS具有空間處理和分析數據的優勢,他與遙感結合是發展的必然趨勢。
在沒有全球定位系統(GPS)前,遙感圖像的幾何校正和定位等必須通過地面控制點,進行大地測量才能確定,不但費時、費力,且當無地面控制點時就無法實現,嚴重影響了數據實時進入系統。全球定位系統的快速定位,為遙感數據實時進入GIS提供可能,促進“3S”的綜合應用。
目前,“3S”技術僅僅停留在共同使用上,距離真正的集成還很遠,“3S”技術如能從本質上實現一體化集成,不但可以克服一些技術難題,而且可以做到面積、蓄積等信息實時、快速、可信度高的收集、存儲、管理和分析評價等,為系統管理提供全新的研究手段和創新平臺。
4 二類調查方法研究
森林資源可持續利用及生物多樣性保護成為林業研究領域的熱點:退耕還林工程、天然林資源保護工程、京津風沙源治理工程、三北及長江流域等重點防護林體系建設工程、重點地區逮生豐產用材林基地建設工程等林業重點工程全面展開。集體林權制度改革深入推進。中央財政加大對林業補貼范圍和力度,森林撫育補貼、林木良種補貼、造林補貼和濕地保護補助試點工作全面展開。森林資源管理進一步加強,持續推進森林可持續經營。然而,與其相關的二類調查方法研究卻比較少,有必要在結合傳統調查方法基礎上進行深入研究,加大新技術和方法的引進。
4.1 新技術及理論的引入
許多林業調查設計單位針對“3S”技術在二類調查中的應用,做了大量的探索工作,取得了一定的進展。將“3S”技術引進到二類調查,既是二類調查方法發展的必然選擇,也是“3S”技術的發展趨勢之一。以其中的核心遙感技術為例,遙感技術從20世紀50年代誕生以來,取得了很大的發展和進步。分辨率不斷提高、新的類型傳感器不斷涌現、地理信息系統和全球定位系統的結合,也使得其定位精度和處理數據的能力大大改善。在應用方面,正由土地利用、大范圍植被面積以及生物量的估計向范圍更小的環境及災害監測、生長監測、碳匯林業等領域拓展。更小范圍區域調查是遙感的發展方向之一,以遙感技術為核心的“3S”技術應用于二類調查.是“3S”技術發展的必然趨勢。
除了“3S”技術,網絡技術、數學建模技術、灰色理論、模糊數學等,都應該結合實際工作引進到二類調查研究中來,以促進森林資源二類調查方法的現代化。
4.2 抽樣調查方法和新技術的結合
利用“3S”等高新技術對森林資源進行快速、精確的定位和量化,然后利用抽樣調查方法進行驗證和精度控制,快速高效的實施森林資源動態監測。“3S”技術為二類調查提供速度和規模支持,抽樣調查為二類調查提供深度和精細保證。二者結合可以實現低成本、高速度、可對比、精細化的二類調查目標。
【關鍵詞】林業 ;信息系統 ;3S技術
隨著經濟技術的發展,我國的科學技術得到了不斷地完善,我國對林業發展中的森林資源以及環境監測問題也越來越重視,以3S技術在我國林業信息系統的設計中的應用最為突出和廣泛。人們將計算機技術和林業生產這兩種原本毫無聯系的個體通過科學的手段合理地結合起來,在森林資源的動態監測、災害檢測、森林資源管理等方面最終達到了生產效率的提高和管理技術的科學化,放林業工作人員的相關工作,建設不必要的損失等目的。通過對3S技術的不斷發展和完善來逐步建立并完善林業信息系統的建設和管理。
1.3S技術在林業信息系統設計中的運用
森林業作為生態建設的基礎產業,它的發展和生態環境的保護是人們所關注的,而傳統的林業管理手段已經慢慢開始遭到人們的擯棄,為了適應林業的現代化發展和管理技術的科學化的需求,科學、高效的新技術的運用必將取代林業傳統的管理技術。林業信息系統就是指將信息技術、計算機網絡技術、定位技術等相結合的情況下進行林業生產和管理等工作。那么什么是3S技術呢?3S技術就是RS、GIS、GPS這三種技術的總稱,即遙感技術、地理信息技術、全球定位系統技術。將3S技術在林業信息系統設計中的運用通過科學、系統性的技術不僅提高了林業生產部門的管理決策能力和相關的生產效率,同時也加速了可持續發展的步伐。
2.傳統林業信息系統的不足
由于一些基礎縣、鄉級林業部門以及一些落后的地區資金短缺、信息不暢、資源量不充足等問題導致了他們沒有足夠的資金去購置一些新型的技術和設備,設備的老化以及投入渠道等方面存在一定的問題無法滿足信息系統的一些日常的工作,信息系統對多種數據的處理效果不是很好,使得一些信息系統的開發存在一定的難度。一些基礎的林業部門無法擁有遙感技術以及應影像圖的制作技術,如果他們想使用相關的數據或者是制圖只能通過上級部門才能夠得到相應的數據,只能進行較為基本的土建圖例的處理,不能實現對其他的一些林業圖的處理,因此需要耗費大量的人力和無論才能完成相應的繪制工作,甚至有些圖像無法進行繪制。甚至一些林業部門即使配置了這些設備由于無法擁有相應會操作的專業人才、3S技術的應用基礎薄弱等種種原因也不能合理地去應用這些設備,導致設備的閑置和資源的浪費,使得在林業信息系統的管理和運營中缺少必要的人力和物力。其次,一些林業部門對這些技術和設備不能進行合理的運用,即使配備了足夠的設備也只是利用了他們其中的一兩種功能,使得資源不能得到很好的利用。以上了這些原因導致了林業信息系統的開發不全、使用不當,不能很好地適應和發展林業信息系統,從而影響了林業信息系統的整體發展和建設。
3.3S技術的林業信息系統構建
3S技術在林業信息系統設計中的運用是通過計算機信息技術、遙感技術、地理信息以及定位系統技術等為了滿足林業部門的管理的同時預防森林火災等災情的發生,為林業工作者以及林權者對于相關森系資源的查詢和檢測提供了方便。3S技術的林業信息系統包括森林資源動態檢測系統、森林險情檢測系統、森林資源管理系統等方面。通過3S技術的運用能夠及時掌握森林資源的空間信息的變化,比如信息的調查和統計等信息通過該技術的信息存儲、信息分析、信息傳輸到CIS數據處理中心等一系列的處理,同時能夠檢測和分析森林數量、森林內各自資源的分布等數據,對森林資源進行相關的管理做出相應的生產規劃和合理的資源開發。
另外在森林中時時處處都可能會發生險情,因此對這些債券的動態檢測也必不可少,比如在火災、洪災、水土流失等災情的發生時,能夠全天候地檢測這些森林險情的發生,并將這些信息通過一定的技術快速、高效的向人們發生相關的信息,可以及時做好相關的預警工作,讓人們能夠及時了解災情,通過全球定位系統這一先進的技術方便人們及時查找出發生災情的相對于的地理坐標,采取相應的措施,減少資產的損失。在森林發生災情做出預警。預測和分析工作的同時能夠幫助工作人員完成森林調查和一些管理的勘測工作。全球定位系統技術的運用克服了人們對森林進行常規測量的難度問題,能夠準確地測定出森林的位置、面積并且制作出精確的分布圖,為林業工作者帶來了一定的便利。其次,能夠結合相關的資源信息對森林的經營做一定的規劃,對于一些問題能夠設立相關的措施,輔助人們對森林的建設做出正確、高效的決策。
4.結論
隨著我國現如今科學技術和信息技術的快速發展,林業信息系統中3S技術的運用使得森林業生產的相關管理越來越完善,然而在3S技術的實際運用中還存在著種種困難,只有克服3S技術在林業建設中的實際運用問題,才能更好地發展林業業務以及管理,并且為生態環境的檢測提供更加方便的服務,從而進一步地來提高我國林業在生產管理等方面的效率。因此,在我國林業信息系統的建設和發展中,要結合實際,合理、充分地使用相關的科學技術來不斷提高我國林業的業務,合理的開發我們的森林資源,從而實現我們的經濟又好、又快地發展。
參考文獻
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遙感(RS,RemoteSensing),是一種通過遙感器一類對電磁波敏感的儀器,在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物,獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息(如電場、磁場、電磁波、地震波等信息),并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。在林業中,遙感技術有著不可忽視的作用,由于森林資源分布地域廣大,因此想要通過人為探明必然會花費較多資源,而遙感技術就在這一環節在一定程度上取代相應人力,實現遠距離識別。GPS、GIS以及RS三大技術,在林業中統稱為“3S技術”,除此以外,一直作為此類技術支持的還包括相應各類軟硬件技術,包括計算機應用以及無線網絡技術、數據庫技術等,并且隨著技術應用的不斷深入,數據挖掘技術以及云計算等方面的技術也參與到整個應用體系中來。數據挖掘能夠幫助林業資源管理人員發現一些相對隱蔽的資源,幫助發展林業經濟,并且在提升數據訪問速度方面一直起著積極意義。此外,云計算也是另一個新興應用技術,通過網絡將我國林業管理資源以及相應的節點相聯結,通過云技術共享數據以及運算能力,不僅僅對于整個系統素質的提升大有裨益,對于從整體上掌握我國林業發展,深入挖掘可以利用的資源等方面同樣有著推動作用。
林業曾經作為我國社會發展的支柱型資源,也正因為如此,才會使林業長期處于計劃經濟的控制下,林業發展總體而言相對滯后,甚至是對森林資產的清查手段都還包含有很大比例的人力清查成分。因此信息技術在林業中的介入至關重要,從整體上看,信息產業對于林業的推動作用目前聚集在如下幾個方面:
1、對林業資源的動態監控。林業資源包括林地以及其上的所有資產,這其中既包括土地資產,也包括在土地上生長和生活的各種動植物,既包括野生也包括人工養殖,除此以外,還包括一些景觀,也都屬于林業資源。想要對如此種類繁多錯綜復雜的資源進行有效的管理和控制,并不是一件容易的事情。使用GPS和GIS,在數據庫技術的基礎上建立起林業資源管理體系,是相對有效的管理手段。對于這種管理系統而言,其重要的改進作用在于描繪出整個林業體系的數據特征,并且可以利用數據挖掘技術發現更為隱蔽的,容易被忽視掉的自然資源。對于林業資產清查工作而言,更為完備的數據描述,有助于減輕每一次清查的工作量。
2、對林業災害的監控。通過RS技術,能夠有效對林業中不同尋常的狀況及時發現,尤其是對于火災以及病蟲害的及時發現而言作用重大。RS技術能夠有效偵測到與常規林地不同的波長,從而進行報警。RS技術同樣需要龐大的數據庫支持,需要對常規的森林狀態波長進行獲取和綜合分析,并以此作為對照依據進行判斷并作出告警,而后通過GIS和GPS綜合系統對出現狀況的林區進行定位。這樣構成的系統能夠及時發現林地上發生的狀況,對于無法由專業人員進行例行檢查的大片林地,此種方法對于防范火災和病蟲害意義重大。
[關鍵詞]GIS 林業 調查 前景
中圖分類號:F35 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)03-0257-01
隨著當今社會信息技術的不斷發展,林業部門中也逐漸將信息技術引入了其中,且林業信息化程度在不斷加深加強,信息技術的利用程度還關系到林業工作的全面發展。而林業調查是林業工作的重要內容,傳統的調查方法已經無法跟上時代的步伐,也不能滿足林業發展的需求。所以,必須借助持續的技術創新發展,更好的為林業調查服務,在這樣一種背景下,GIS得到了越來越多的應用。
1.GIS技術簡介
GIS的中文名字是地理信息系統,是一種借助計算機相關設備可以實現地球部分區域地理分布數據的采集、存儲以及分析等功能的特殊空間信息系統。GIS這門學科綜合性強,它將一些地圖學、地理學和計算機信息科學知識融入了其中,在多個行業領域得到了運用,還能處理和分析空間信息,還能有效的集成地圖視覺化效果、地理分析功能以及數據庫操作,以便更好的開展數據分析與管理。
GIS在林業調查中發揮了十分重要的作用。首先,GIS技術的使用,更好的促進了林業工作朝著科學化方向發展。并且通過全面收集與分析空間數據的屬性,突破了傳統數據分析的單一性限制,分析結果更加合理、更加有效,也有助于制定更好科學的決策方案。利用此技術還能實時的管理林業資源中的屬性數據與空間數據,一旦森林資源因為其他因素出現了變化,系統就會立即更多資源數據,更好的幫助林業工作人員準確的掌握實際情況,最終進行有效的決策。其次,可以提升林業調查的工作效率。若是采用傳統的手工繪制方式,一個鄉鎮級別的地形林相圖可能就需要花費30天的時間,且比較容易發生人為失誤方面的誤差,而當使用這種技術時,就只要3天的時間,工作效率提升了十倍,有效縮短了制圖時間,節省了人財物的投入。再有,我們可以借助此系統中的功能模塊,更科學的統計分析與查詢所搜集到的各種數據信息,通過將之跟實際數據進行對比,能夠將原有數據的局限性和問題找出來,做到及時有效的修正,確保了相關數據的全面性、準確性和真實性。
2.GIS在林業調查中的應用
2.1 運用在森林資源的監控和清查中
經濟的快速發展,使得很多森林用地被破壞,使得國內的森林資源覆蓋率大大降低,國內水土資源的流失問題越來越嚴重,土地荒漠化程度問題日漸凸顯。所以,怎樣在發展經濟的基礎上,確保森林資源的均衡性,防止出現水土流失就成為了現階段的一個重要問題。地理信息系統具有遙感技術的功能,可利用衛星對森林資源進行大面積的清查和監控。其主要做法是利用GIS將森林類信息轉化為具體數據,保存到計算機之中,再利用計算機制成圖從而對森林資源進行有效的比Γ通過其比對得到森林資源的變化情況,及時監察,在GIS中報告,對資源的增減走向也會進行有效的評價。
2.2 制定森林經營決策方案
GIS借助其擁有的數據庫和數據管理功能等,可以很方便地在空間、屬性數據的基礎上建立生長、預測、經營、決策模型。通過對各種經營過程進行模擬、比較和評價,選擇出最優經營方案,并形成綜合或專題報告輸出供決策者參考。1990年伊藤達夫利用GIS制定森林經營開發方案,應用后取得了滿意效果。
2.3 林業制圖
制圖是一項技藝性強且工作量極大的工作,但GIS提供的制圖功能使制圖工作變得輕松自如。在制作植被分布圖時,GIS把地圖的信息源根據海拔、坡向、坡位、坡度、土壤類型、年降雨量等分成不同的“層”,使每一層與一定立地上的植被相聯系,從而簡化、連貫了植被成圖工作。WINGIS將地圖分為點狀圖、線狀圖、面狀圖、等值線圖等四大類,利用其圖形作模塊,通過圖形的組合、疊加、復合,實現地圖的拼接、剪裁、縮放等各種功能,從而制作用戶所需的各種復雜的專題圖。GIS在日本林業上的應用,其主要功能就是森林資源數據管理、分析與各種地圖、圖形的處理等。
2.4 遙感技術
當前,GIS中的遙感技術在林業發展中發揮了不可替代的作用,尤其在預防森林火災中遙感技術起到了重要作用,并取得了豐碩的成果。遙感圖像通過衛星進行傳遞,其色彩豐富、定位精準、效果逼真,能及時發現火情,對林業發展具有重要作用;GIS利用衛星觀察大面積森林的紅外波段的光譜可判斷這片森林是否能健康、有無蟲害等。
3.GIS在林業調查中的前景
3.1 森林資源的信息管理
GIS具有強大的信息管理系統。我國國土面積巨大,土地類型眾多,土壤種類多。因此各地、各林業、各地森林面積,植物種類、森林占地面積、植被年齡等數據過去只能從紙質數據庫中進行查找,紙質化檔案保存不完整且容易缺失。利用地理信息系統不僅可以做到動態監控和管理,還可以更直觀、更方便的把握林業資源的分布情況。
3.2 林業分類功能
利用現代地理信息系統,可以對現有林業種類分類,具體來說,就是按照橫向到邊、縱向到底的原則,大到按照農林的歸屬地、權限管理部門,小到林內的資源種類等進行條塊分割,數據標識,信息共享。運用地理信息系統,將文字敘述為數字信息,分門別類形成科學、高效的信息集成體系,客觀真實反映現狀,為今后的經營和發展提供最根本和直接的科學依據。
3.3 森林限額采伐管理
應用地理信息系統,可以清楚地把握各地、各林業局及林場,乃至各林場、小班的森林資源狀況。下達森林采伐限額指標可做到有的放矢。同時,可以確定各小班的森林經營措施,實現以小班為單位的動態經營管理。
3.4 林業用地信息管理
我國林業用地所占比例很大,可開發利用的潛力也很大。為促進林業用地的管理進一步合理開展,可利用地理信息系統,做到有效地管理林業部門的土地資源,實現對林業用地的權屬利用情況及開發前景動態管理。
3.5 森林病蟲害檢測及控制應用
地理信息系統,可以實現對森林病害、蟲害、鼠害發生規律、分布狀況及控制程度動態監測及跟蹤管理,能夠克服工作的盲目性和被動性,做到心中有數,防治工作及時。
3.6 森林防火監測及動態管理
運用地理信息系統還可以對林業安全防火系統進行全面、準確地動態監測和警報。眾所周知,火患是林業第一天敵,為此,大量科研技術人才一直至力于這方面的研究。20世紀90年代初,我國研制出了第一個“林火管理”地理信息系統并逐步改進。21世紀,各地州市都在林防火的事前、事中控制上各出奇招。隨著林業GIS信息管理系統的技術越來越完善和成熟,隨著地理信息系統推廣和運用,必將大大提高林業安全管理水平,并產生巨大社會效益和經濟效益。
綜上所述,在國內現階段的林業調查工程中,GIS系統的應用尚處于初級階段,很多技術難題沒有得到徹底的解決,特別是在GIS系統的構建方面,對于功能模版及各系統的完善也是必不可少的。隨著GIS系統的不斷創新與發展,其在林業調查工程中的應用前景更為廣闊,也是選取最為經濟、合理林業調查工程方案的關鍵,必須引起相關單位和技術人員的高度重視。
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【關鍵詞】農業資源與環境遙感課程教學改革
【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2016)09-0016-02
一、引言
遙感技術是環境、城市、農業、林業、海洋、地質、氣象、軍事等探測研究的新手段,應用越來越廣泛,在許多高校相關專業學習中也受到了越來越多的重視。隨著高光譜遙感、微波遙感、高分辨率影像,以及3S集成技術的應用,遙感技術得到更加深入、全面的應用和發展。遙感課程是新疆農業大學農業資源與環境專業本科生的專業選修課,擬通過該課程的學習,使學生系統全面地了解遙感技術的基本理論、技術體系、原理方法,以及圖像分析處理和解譯的知識,并且能利用遙感技術解決專業領域相關問題的能力。農業資源與環境專業遙感課程的開設具有非常重要的作用。
二、農業資源與環境專業開設遙感課程的必要性
農業資源與環境專業的本科生主要學習農業資源的管理及利用、農業環境保護、農業生態、資源信息技術等方面的基本理論和基本知識,要求具備農業資源調查與規劃、環境監測與評價、氣象觀測、計算機技術等方面的能力,同時具有對農業資源和環境進行信息化管理等方面的能力。畢業后能在農業、國土、環保、農資等部門或單位從事農業資源管理及利用、農業環境保護、農業資源遙感與信息技術的科研、管理等工作。因此,要求該專業學生掌握基本的土地規劃與制圖、資源信息管理等方面的技術。這些都要求學生能有效的利用遙感技術方法,掌握遙感的基本技能,這也使得農業資源與環境專業開設遙感課程非常必要。
三、農業資源與環境專業遙感課程存在的問題及特點
(一)課程部分內容抽象難懂,學生專業知識儲備不足
遙感課程中遙感原理章節要求學生掌握遙感的物理基礎,包括地物的電磁波特性、電磁輻射與地物波譜的基本概念與性質、遙感成像原理等,涉及許多抽象的理論知識及相關定理、概念。一般要求在學習遙感課程前,具備測量學、地圖學、計算機技術和相關的專業知識,而農業資源與環境專業本科生沒有相關的知識儲備,對許多遙感課程涉及的重要知識內容僅限于高中的地理、物理知識水平上,對計算機的掌握能力也僅限于一般的應用,這就使得在理論教學上,需要重新制定適合其能力水平的教學內容。
(二)教學方法單一,缺乏多樣的教學手段
現在許多高校開設的遙感課程,仍以教師課堂講授為主,學生被動的接收,參與度不高。這就需要改革教學手段,采取多樣化的教學方式,組織小組討論,案例分析,更有效的利用多媒體技術和網絡。另一方面,高校本科生很少參加老師的項目,科研工作仍以研究生為主,調動本科生參與到教師的科研項目中,可以促進其快速的了解遙感在專業領域的應用,提高學生學習的積極性。
(三)重視度不夠
農業資源與環境專業本科生在培養模式上,往往更注重農業資源的管理及利用、農業環境保護、農業生態等理論知識的學習,對配套的相應技術方法的掌握不重視;同時與本專業教師對遙感技術的掌握及重視程度也密切相關。在實習環節不設計相應的實習,要想單一的從一門遙感課程的學習中獲取所需的本領面臨很大困難。
四、課程簡介
該課程理論課30個學時,實驗上機10個學時,共計40學時。教學目標要求掌握遙感的概念、遙感的原理與方法、遙感的技術系統;熟悉遙感數據的特征和應用、不同衛星遙感數據及其影像信息提取的方法;了解遙感信息的應用以及3S(GIS,RS,GPS)技術的集成應用。教學方法以課堂講授、討論、案例分析相結合,并輔以實驗課上機操作。考核方法為平時出勤、課堂表現、實驗成績、作業、參加討論次數占30%;期末考試70%,考試形式為閉卷筆試。
五、教學內容、方法及考核形式的改革
(一)教學內容改革
一般農業院校農業資源與環境專業開設的遙感課程,在內容上主要包括電磁輻射及物體的波譜特性、彩色基本原理、遙感技術系統、攝影成像、掃描成像、衛星遙感及其影像、遙感圖像的分析解譯、遙感數字圖像處理、遙感技術的應用、高光譜遙感與微波遙感,以及地理信息系統與3S技術等內容。部分章節內容較深奧,對于農業資源與環境專業學生來說,缺乏前期的專業知識儲備,理解掌握困難,而且在實際中的應用性較小。因此,本人在實際教學中將該課程內容進行了整合,弱化了彩色基本原理、攝影成像、掃描成像等部分內容的學習,主要突出遙感應用部分的知識講解,尤其是遙感技術在農業資源與環境領域的應用方面,更是增加了許多相應的實例,以案例的形式進行深入的講解,加深學生對遙感在本專業應用的理解。把3S技術集成應用章節也做為重點,使得教學內容更加具有前沿性。另外在實驗上機環節,將重點放在遙感技術的應用方面,以求更好地激發學生的學習積極性。
(二)教學方法與方式改革
在理論教學環節將傳統的板書與先進的多媒體技術以及網絡教學相結合,加深學生對相關概念、公式的理解,同時也提高學生興趣,增加互動。在實驗上機環節的教學過程中,有效的利用有限的上機時間,將重點放在遙感技術的應用案例分析上。提倡學生利用課余時間自學遙感常用軟件的基本操作,在課堂上不把遙感軟件的基本操作作為重點講述內容。其次,要多采用引導、啟發的方式,進行小組討論,讓學生參與到課堂的互動教學過程,活躍課堂氣氛。
(三)考核方式改革
在考核方式上,考核方法為平時出勤、課堂表現、實驗成績、作業、參加討論次數等平時成績占30%,期末閉卷筆試占70%。平時成績主要根據課堂上參加小組討論做匯報的情況,實驗上機部分的課程作業為主。在實驗課的學習中,要求以遙感技術在農業資源與環境領域的某一方面的應用為內容,完成一份詳實的實驗報告。期末考試在考試內容上作出調整,不要求學生死記硬背深奧的概念,不設計相關復雜的計算題目,引導學生以理解為主,根據專業背景增加學生對遙感的應用及發展趨勢的掌握。
六、總結
農業資源與環境專業的本科生在培養過程中要求掌握農業資源調查與規劃、環境監測與評價、氣象觀測、計算機技術等方面的能力,要具有對農業資源和環境進行信息化管理等方面的能力。要求其必須掌握遙感的基本技能,在畢業走上工作崗位后能利用遙感技術開展土地規劃與制圖、資源信息管理等方面工作。因此,培養單位要重視遙感課程的教學,使其通過該門課程的學習,具備一定的遙感專業技能,更好的服務于農業資源與與環境專業領域的各項研究和管理工作。
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關鍵詞:攝影測量;遙感技術;現狀;發展
一、攝影測量與遙感技術概述
1、分析攝影測量和遙感科技可以發現,該技術在最近的幾十年間有了非常大的變化,從最初的單一范圍目前已經發展到多個行業之中,比如市政項目以及林業和海洋等等。它的存在和發展為國家的經濟發展以及社會的穩定貢獻著非常顯著的力量。對于攝影測量來講,它最初從屬于模擬攝影,從1970年之后其開始單獨出現,最近幾年其開始融入到數字攝影范疇之中,攝影測量正在逐漸的轉變為數字化測繪技術體系。
2、對于遙感技術來講,它有三個大的構成要素,即地基系統以及空基系統和研究技術支持系統。通過多種遙感設備來獲取地面信息,經過對信息的搜集以及辨別來判定物體。該技術的優點非常多,比如其信息獲取的范圍非常寬,而且獲取資料的速率很快,所需的時間不長。除此之外,所受的限制要素不是很多,獲取信息的方法非常多,獲取的信息量也很大。
二、攝影測量與遙感技術發展現狀
1、攝影測量技術的發展現狀分析
現階段,攝影測量技術中輕小型低空遙感平臺得到了廣泛的應用。由于其方便、靈活性強、經濟性強的特點,低空遙感平臺對航空遙感手段起到了很好的補充作用,其主要功能是對比例尺測圖進行放大,形成高精度的城市三維模型,為各種工程項目的建設提供地理信息依據。通過高分辨率的衛星遙感影像技術的應用,多線陣推掃成像方式得到廣泛應用,立體模型的構造方式也不斷呈現出多樣化,極大地提高了攝影測量技術的精確度。隨著影像技術的不斷進步,航空數碼相機得到了推廣,大比例尺地理空間數據信息的獲取離不開該技術的支持。
隨著技術的發展,新一代的數字攝影測量處理平臺也不斷得到應用,解決了我國攝影測量數據處理中單機模式的弊端,使得數據處理速度不斷提高。隨著對地觀測數據處理平臺不斷走向智能化和現代化,救災中的信息處理更加高效化。隨著攝影測量技術的不斷進步,機載激光雷達技術得到了推廣。通過發射激光的方式,對測量目標進行準確定位,并分析測量目標的距離以及表面特性。通過機載激光雷達的使用,樹林、建筑等障礙物的干擾不斷被排除,直接獲得高精度的地面三維坐標數據。
2、遙感技術的發展現狀
2.1 通過將高空間分辨率測圖衛星的使用,對地觀測衛星能夠實現高精度導航、定位功能,對于提高地形測量的精確度有著重要意義,對于促進測繪技術的發展起到了重要的推動作用。
2.2 隨著技術的發展,將小衛星編隊飛行和小衛星星座與遙感技術相結合,致力于地球科學的發展。小衛星星座具有靈活性高、分辨率高、更新方式快的特點,逐漸成為了提高測繪質量的重要補充手段。隨著小衛星星座技術的完善,遙感技術在農業、林業、土地資源測繪等方面的應用更加廣泛。
2.3 隨著技術的進步,智能傳感器技術也必然日臻完善,對于其應用前景的預測十分可觀。
三、攝影測量和遙感技術的發展
1、多維度、多源目標影像的綜合應用
獲取目標信息的遙感設備、航攝相機(包括數字相機)性能的不斷提高,航攝、遙感影像會達到更高分辨率、更多波段數,使得目標的影像質量進一步提升。近景攝影將在工程測量、變形測量等方面得到更多的應用。航空攝影將全面應用于大比例尺地理信息的采集。航天攝影(遙感)也將廣泛地用于中小比例尺地理信息的獲取和更新。多源遙感信息數據融合技術被普遍采用,來自各種系統的影像信息豐富多彩、互為補充。
2、無人機低空遙感測繪技術日趨成熟
無人機遙感技術發展快,最大的優勢是反應速度快、效率高、操作簡單、場地要求靈活、環境要求不是很苛刻等,已廣泛的應用于測繪生產當中,尤其是的自然災害的應急處理工作中,起到不可替代的作用。一架典型的無人機由飛行器、控制站、起飛發射、回收裝置及檢測系統等組成,無人機與航空模型的區別在于無人機通常具備自動駕駛功能,其要按設定好的航線進行飛行,有專門的飛控裝置。無人機技術的發展影響著整個無人機測繪的發展,近幾年,很多測繪單位都已經掌握了無人機的生產技術,可以自行生產無人機,這樣大大的減少了生產成本,而且無人機控制技術也日趨成熟。
3、3S技術的高度集成
3S技術GPS、GIS、RS,雖然三者相互結合,但是就測繪與地理信息行業來說,尤其對于攝影測量本身來說,其和GPS、GIS的一體化發展還是最近些年才付諸于實際,例如GPS/IMU配合數字攝影機進行攝影測量工作,可以大大的提高外業航攝的效率和精確度。目前的GIS軟件及攝影測量軟件業在很大程度上進行了結合,已經有部分GIS軟件開始在其模塊中加入攝影測量與遙感數據處理的功能,直接用于攝影測量與遙感數據的獲取及處理,滿足GIS系統數據跟新的要求,不再像以前一樣,通過攝影測量與遙感系統獲取數據,然后數據轉換,再到GIS系統里錄入編輯數據。簡化了這個繁瑣的過程,方便與用戶使用系統。
4、高分辨率遙感衛星影像的應用
從生產成本來說,通過傳統的數字化測圖方法生產測繪數據成本肯定是最高的,效率也是最低的,采用攝影測量的方法,是現在測繪行業中生產數字化測繪產品的首選方法。然而遙感傳感器也具備和數字攝影機一樣的功能,也可以獲取地面的數字影像,甚至立體影像、多光譜影像。那么遙感影像也可以用于生產數字測繪產品,關鍵問題在于遙感影像的分辨率問題,遙感影像分辨率能否滿足測圖要求。對于中小比例尺的地形圖,使用遙感影像測圖完全能滿足測圖要求。
高分辨率對地觀測衛星可以劃分為軍用和民用兩類用途,而且二者都有廣闊的應用市場。軍用遙感衛星大部分是屬于高分辨率對地觀測衛星,但是其中也有少數是選擇較高的運行軌道,從而使得衛星的空間分辨率有所減弱。和軍用遙感衛星相比而言,民用遙感衛星則主要在多光譜成像,這樣可以更有效的實現地面的特征,但是它的分辨率是不一樣的,所以說它的總體水平普遍在軍用衛星之下。在軍用高分辨率光學成像遙感衛星領域,美國鎖眼12號衛星最為突出。它采用了大面陣探測器、大型反射望遠鏡系統、數字成像系統、自適應光學成像技術、實時圖像傳輸技術等,鏡頭口徑3m,焦距27m,分辨率達0.1m。可見厘米級精度的遙感衛星數據獲取已經不再是技術問題,能否商業化應用只是時間問題。
結束語
綜上所述,隨著時代的發展,此時我國的攝影測量和遙感科技已經步入了全新的發展時期,也就是信息化的發展時期。攝影測量與遙感技術的進步,提高了我國地質測繪、資源勘查、土地資源測量等工作的效率和質量,促進了我國經濟的發展。現階段,攝影測量與遙感技術更應該借助科技的東風不斷走向智能化、現代化、數字化和高精度化。
參考文獻
[1]攝影測量與遙感學[J].測繪文摘,2011(01).
[2]胡駿紅.攝影測量與遙感的發展趨勢評述[J].地理信息世界,2011(02).
關鍵詞: GIS; 森林資源; 監測; 管理
一、地理信息系統的概念和特點
地理信息系統, 即GIS( Geog raphic Information Sy stem) , 是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來的一個學科, 是一門集計算機科學、信息學、地理學等多門科學為一體的新興學科, 它以地理空間數據庫為研究對象, 在計算機軟件和硬件支持下, 運用系統工程和信息科學的理論, 科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據, 以提供對規劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統。
地理信息系統( GIS) 特點是能把各種信息同地理位置和有關的視圖結合起來, 并把地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、I nternet、多媒體技術及虛擬現實技術等融為一體, 利用計算機圖形與數據庫技術來采集、存儲、編輯、顯示、轉換、分析和輸出地理圖形及其屬性數據, 且可根據用戶需要將這些信息圖文并茂地輸送給用戶, 便于工程管理者對項目的分析管理、規劃設計、檢查驗收等提供決策依據。
二、利用GIS技術對森林資源檢測及管理管理
由于森林資源與生態環境具有功能上的多樣性、形成周期的長期性、狀態的動態性、森林成熟的不確定性、分布的廣域性及空間結構性 ,使人類對森林的作用和功能的認識與研究處于簡單、膚淺和初級的階段和水平。長期以來,我國的森林資源經營管理都處于比較粗放的水平。常規的森林資源監測,從資源清查到數據整理成冊,最后制定經營方案,需要的時間長,造成經營方案和現實情況不相符,這種滯后現象勢必出現管理方案的不合理,甚至無法接受。利用GIS 就可以很好解決這一問題,及時掌握森林資源及有關因子的空間時序的變化特征,從而對癥下藥。目前GIS 在林業上的應用主要有如下的幾個方面。
1、森林資源清查及各類林業專題圖的編制
其具體內容包括森林資源清查和數據管理、制定森林經營決策方案、林業制圖。通過“二類調查”獲取森林資源數據,如小班檔案及林相圖等林業用圖,以往這些工作要花費大量的時間、人力和財力才能完成,并且圖面材料和小班數據庫資料是分離的, 難以長期有效地重復利用。GIS 強大的空間數據分析和制圖功能簡化了林業專題圖的制圖工作,其經過收集整理、制圖信息數字化,建立坐標投影和拓撲關系,編輯修改, 建立圖形與屬性的關聯,最終完成多種林業專題圖的編制, 達到了一次投人、多次產出的效果。它不僅可以為用戶輸出全要素森林資源信息圖,而且可以根據用戶需要分層輸出各種專題圖, 并且易于查詢、更新和保存。這在林業生產實踐中已有廣泛的應用,如專題圖繪制、統計計算、分析等工作,創造了良好的經濟效益和社會效益。
2、森林資源基礎信息管理與監測
其具體內容包括林業土地利用變化監測與管理、用于分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布、森林資源動態管理、林權、林種結構調整、齡組結構調整。森林的面積、蓄積、類型、林種、樹種的結構和分布及變動情況等森林資源信息,過去只能從森林資源檔案中的文字表格上了解情況,缺乏直觀的空間數據反映,難以分析變化的空間分布規律, GIS 空間數據管理和分析功能彌補了這一不足,它以有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護、檢索查詢,做到了圖上動態管理和監測,并以多種方式輸出決策所需的地理空間信息,應用資源數據的圖形與數據庫結合查詢,分析了森林資源變化,并通過相關分析研究這種變化的空間分布規律以及對林業生產未來發展的影響,森林資源監測是為了迅速準確地預測森林資源的發展趨勢,分析森林的分布、生長和發育,更真實、更直觀地把握森林資源的狀況及變化。
3、森林經營與林業工程規劃管理
其具體內容包括采伐、撫育間伐、造林規劃、速生豐產林、基地培育、封山育林等。GIS 借助其建立的數字地面模型, 結合土壤、氣象和自然經濟調查因子, 可以實現地形與造林類型的配準、疊置,直觀逼真地顯示地形地貌和造林現狀, 反映造林后的林地空間分布。可以直接在圖上進行林種改造等營林設計和規劃工作,為林業規劃、管理和決策提供科學依據。通過分析顯示森林資源保護和開發利用適宜性圖,然后通過空間迭代分析來獲取森林資源的最優持續利用規劃方案, 在時間和空間上有效地經營利用森林資源,為采取有效的造林工程措施提供了依據。
4、利用GIS對森林病蟲害綜合防治監測
地理信息系統應用于害蟲綜合治理領域,可為害蟲綜合治理研究提供新的途徑和方法,在害蟲綜合治理領域,利用GIS并結合生物地理統計學可以進行害蟲空間分布、空間相關分析、害蟲發生動態的時空模擬和大尺度數據庫管理等功能,其應用潛力十分巨大。在森林病蟲害監測及控制領域,應用GIS 可以實現對森林病害、蟲害發生規律、分布狀況及控制程度動態監測及跟蹤管理,能夠克服工作的盲目性和被動性,做到心中有數,防治工作及時。
5、利用GIS技術對林火監測及預測預報
其具體內容包括林火信息管理、林火撲救指揮和實時監測、林火的預測預報、林火設施的布局分析等。利用GIS 技術可進行林區信息管理, 防火點建設規劃, 提供林火撲救輔助決策,較大程度提高了滅火效率, 減少經濟損失同時比較準確評估由火災造成的經濟損失。實現了火點智能定位、火場信息查詢、輔助決策指揮和歷史檔案查詢與分析,促進了森林防火輔助決策指揮的技術革新。
6、GIS技術對林業其它方面的監測
可以應用衛星圖像、航空照片等遙感數據和統計數據快捷準確地顯示森林景觀的動態變化,同時根據現有數據建立數學模型從而能在決策前而不是實施后顯示出不同管理措施和經營方案的效果,預測災害因子對森林景觀的影響,為管理者提供決策方案。此外, GIS 還將會在野生動物管理、林區綜合開發管理、林政管理、林區人口管理及林區建設管理方面發揮難以估量的作用 。
結束語
資源和環境是人類賴以生存發展的物質基礎,隨著國民經濟的迅速發展,對資源和環境的需求越來越高,用高新技術加強森林資源管理已經成為迫切的需要。在協調經濟發展和環境保護上,在保持區域可持續發展等重要問題上,GIS 系統已成為不可缺少的支撐技術,應用前景極其廣闊,有著深遠的社會效益和巨大的經濟效益 。
參考文獻:
[1] 張美青, 徐冠華. 華北地區森林動態監測專家系統的研究[ A] . 再生資源遙感研究[ C] . 中國林業出版社, 1990, 157- 162.