论文发表;3S技术在森林资源监测中的应用现状__期刊目录网,论文发表
所属栏目：农业环境论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:118
副标题#e#摘要：森林资源是林业生产的物质基础，是国家生态安全的重要保证。本文介绍了3S技术，既
地理信息技术、遥感技术和全球卫星定位技术在森林资源监测中的优越性和应用方法。总结了3S
技术在森林资源监测中的特点及发展趋势。
关键词：森林资源;监测;3S技术
引言：
森林是林业的基础，森林资源是林业生产的物质基础，是国家生态建设与安全的重要保证。随着人们对森林资源的日益重视和关心,森林经营已经从过去着眼于木材资源的开发转向注重多种资源的开发，从过去单纯追求经济效益发展到追求社会、经济和生态的多种效益,向可持续发展的方向迈进。因此，新技术的运用是实现森林资源可持续发展的必经之路，在森林资源监测中，利用地理信息系统，全球定位系统和遥感技术，科学的进行森林资源监测已经成为了国内外相关专家和学者的研究热点之一。
根据森林资源管理的实际需要, 开发建设森林资源监测与管理地理信息系统，需将采用国内外先进的“3S”技术，既地理信息技术、遥感技术和全球卫星定位技术。
一、3S技术简介
3S包括地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感(RS)。
1、地理信息系统
地理信息系统是(GIS)以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，实时提供多空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。
地理信息系统广泛应用于资源调查、区域和城乡规划、灾害监测、环境管理、宏观决策等领域。
2、全球定位系统
全球定位系统(GPS)是以人造卫星组网为基础的无线电导航系统。整个系统由卫星部分、地面接收部分及用户组成。
利用全球定位系统能进行实时定位、测距、勘界、收集矢量数据[2]。
3、遥感技术
遥感技术(RS)就是用装在平台上的传感器来收集(测定)由对象辐射或(和)反射来的电磁波,再通过对这些数据的分析和处理，获得对象信息的技术。
遥感数据可快速取得地面资料的特征、并解释它的内容。
“3S”技术引入林业生产,提高了森林资源监测水平，实现了林业信息化和数字化管理，建立一体化、数字化和智能化的现代林业技术系统。这将是传统林业管理发展中质和量的进步，在林业发展中将会产生积极而深远的影响。
其主要技术框架：
二、3S技术在森林资源监测中的应用
在整个森林资源监测过程工作中，3S技术显示了该系统的功能和优势，林业部门利用地理信息技术结合遥感方法对我国森林资源进行管理。3S技术主要用于森林防火、病虫害监测、森林资源清查。
1、森林火灾
森林火灾对森林生态系统的影响，主要因火作用于生态系统的时间和强度等的不同而有本质区别。高强度的火干扰，突然释放大量能量，不仅烧毁大量的森林资源，导致森林生态系统内各种生物死亡，而且破坏了森林生态系统的自然环境和生态平衡。我国林业系统现已建成了以北京卫星林火监测中心、昆明西南分中心和乌鲁木齐西北分中心为骨干的全国气象卫星林火信息监测网络。在林火监测中，目前用于我国森林火灾监测的主要是美国的NOAA系列气象卫星,用AVHRR图像能准确定位森火灾、火头位置、火势发展方向、能较好的反应林火燃烧时的高温（500～800°C）等的各种救火措施的实际效果的重要信息，为森林救火提供可靠依据。
2、病虫害监测
森林病虫害干扰是一种常见并且非常重要的自然干扰因子。森林病害使林木在生理、组织和形态上发生病理变化，导致林木生长不良，产量、质量下降，甚至引起林木整株枯死和大片森林的衰败。森林病虫害危害林木叶片、枝梢、主干、根部和果实，连续数年可使树木成片死亡，危害极大。
森林病虫害对森林的破坏会造成不可估量的影响，遥感技术监测灾害主要表现在遥感影像各波段光谱#p#副标题#e#的灰度值变化中。波段的信息提前是灾害的最为重要的数据处理过程，可以引用归一化差值被指数（NDVI）来对灾害进行评价与描述，将灾害发生的面积勾画出来，建立矢量数据库，从而进行相应的分析和计算。利用遥感监测技术,通过不同时相的遥感图像对比，及时发现林木病虫害的动态变化。
3、森林资源清查
森林资源清查具有面积广、周期长、工作量大、成分复杂、技术标准不统一等特点,导致森林资源数据的获取和更新能力大大落后于生产发展的需要必须改变传统的森林资源清查方式,急需采用先进的技术手段,遥感技术自然成为实现这一目标的必然选择。卫星遥感时效新，更新快，如TM卫星数据16天为一个更新周期,是进行动态监测的理想资料。1986年北京卫星地面接收站正式投入运行，直接接收陆地卫星的光谱扫描仪(MSS)和专题绘图(TM)数据,大大推动了遥感技术在森林资源监测中的应用。
4、沙漠化监测
土地沙漠化是指在干旱多风的沙质地表条件下，由于人为强度活动造成地表出现以风沙活动为主要标志的土地退化，由于人为活动（如滥垦、过度放牧等）或自然灾害（如干旱、虫害及鼠害等）所造成的原生植被的破坏、衰退、甚至丧失，导致生物多样性减少，生物生产力下降，土地生产潜力衰退以及土地资源丧失的过程。3S技术对地表反映的信息量丰富、宏观全面、动态快速,由于传统地面方法的局限性,遥感技术在沙漠化监测中起到越来越大的作用。20世纪80年代,利用遥感对荒漠化的监测和评价主要处于目视判读解译阶段, 20世纪90年代,TM、MSS、SPOT、NOAA等多种时空分辨率遥感影像的融合运用,以及各种遥感软件的集成,使遥感对地观测上了一个新台阶,有力地推动了空间技术应用的发展,从而使基于遥感的沙漠化监测技术路线应运而生。
5、湿地监测
湿地是陆地和水体之间过渡性质的一种生态系统,有很大的经济效益和生态效益。随着人口的增长,经济发展,湿地生态系统承受越来越大的压力,正面临着湿地超度围垦,生物资源过度利用,湿地生态环境受污染等危险,从而导致湿地面积锐减和质量下降,生物多样性严重破坏,最终影响人类自身的生存环境。因此,加强湿地保护,进行科学管理和资源可持续开发势在必行。
1995年,国家林业部下达了在全国范围内开展湿地资源普查的任务。全国各个城市先后不断的运用3S技术队湿地进行调查，2002年，广东省终以卫星波段图像为基础，以计算机目视判读为主,结合实地调查,使用计算机编制了1∶50 000比例尺的湿地遥感影像解译图,对各地区湿地资源进行了全面的调查、分析,形成系统的调查结果,并以电子文档、电子图像等形式建立起湿地保护的管理信息系统,为今后该地区湿地资源的保护、管理和开发利用提供了方便、快速、准确的服务。
6、珍稀野生动物资源监测
珍稀野生动物资源是森林资源的重要组成部分,保护好野生动物资源,才能维护生态平衡,才能更好地促进人与自然的和谐发展。由于珍稀野生动物数量少,生存环境复杂,人工实地调查难度大,效率低。应用遥感技术调查,既可以提高精度,又可以减少外业工作量。应用遥感图像进行野生动物栖息地的监测,确定与野生动物生活密切相关的生态因子。我国已经开始有这方面的研究,如在《保护区生态退化:卧龙大熊猫自然保护区的案例》中,利用科罗娜(Coro-na)卫星数据、陆地资源卫星(Landsat)多光谱扫描数据(MSS)和陆地资源卫星TM数据对卧龙的森林覆盖率和大熊猫栖息地的变化率进行分析,这对其他保护区建立前后基础条件效果的评估,提供了一种可行的手段。
三、3S技术发展所存在的问题
以3S集成技术为代表的现代高新技术把森林资源与环境综合监测推向高层次的现代化、数字化、实时化。但在应用的同时也出现了一些需要解决的问题：
1影像色调变动与辐射光谱的差异造成对地况、林况因子的判定困难,影响区划精度#p#副标题#e#。
2监测因子准确判读难，由于空间分辨率低，卫星影像不能准确判读树木组成、林层、树冠直径、树高、郁闭度、覆盖度及株数等监测因子。
3受地形因子影响,GPS精确定位难，GPS在地形开阔区域观测到的卫星多、信号好,定位快且精度高;而在沟壑或地形狭窄区域,GPS观测卫星少、信号不稳定,容易发生卫星失锁现象,定位慢且精度低,因此GPS的使用一定程度上受到地域限制。
4影像与实地位置出于精度、性能、价格各方面因素考虑,TM图像常作为信息源,其空间分辨率一般只有30m×30m,增强型(ETM)空间分辨率达15m×15m,因此实地位置与像片的配准难,对线性物和小地物现地定位难
5 航天遥感与现行规程协调难我国在实践上已表明航天遥感方法在监测上是一个高效的方法,但在使用上与现行规程有不协调,在规程中航天遥感还没有适当的“法律地位”———只是简单地提及,不具有主要信息源地位。
四、3S技术在森林资源监测中的发展展望
森林资源的动态监测必然要走3S技术集成之路。利用GPS、GIS、RS的有机结合实现森林资源动态监测作业技术集成化、一体化、自动化。运用双向通讯的电台把样地的数据实时地传递到处理中心可以进行实时处理、实时绘制现势图,展示森林资源监测情况,准确反映林区区域内各项监测指标的变化。其发展趋势是：从单一的GPS定位向集成的多技术全球定位系统发展；从通用的GIS软件向专业的GIS应用软件过渡；从单机模式向网络发展。
参考文献
[1]马建文,阎积惠.地理信息系统及资源信息综合[M].地质出版社,1994
[2]李德仁.论RS.GIS.GPS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报,1997(1):44-47
[3]李德仁.遥感技术[M].北京工业学院出版社,1987
[4] 李芝喜.21世纪的森林调查监测技术.云南林业调查规划设计,1998
[5] 李德仁.论RS.GIS.GPS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报,1997(1):44-47
[6] 李德仁.遥感技术[M].北京工业学院出版社,1987
[7] 谢露蓉.地图图形数据拓扑关系的建立[J].测绘科技动态,1999(3):4-6
[8] M. F. Goodchild. Geographic Information Science[J]. IJGIS,1992, 6(1):235-243
[9] 李士生,杨幼平,贾伟江,等.浙江省森林防火地理信息指挥系统的设计与开发[J].浙江林学院学报.2002,19(3):273-276
[10] 刘志明,晏明.用气象卫星监测大范围森林虫害方法研究[J].自然灾害学报,2002,11(3):109-114
[11] 周立.森林虫害监测与防治综合管理系统中3S集成技术实现[J].林业资源管理,1999(1):59-62
[12] 寇文正.利用遥感技术进行森林资源动态监测验之中国遥感进展[M].中国学术出版社,1992
