基于3s技术的森林资源经营管理系统建设

基于基于 3S 技术的森林资源经营管理系统建设技术的森林资源经营管理系统建设 长期以来，我国的森林资源经营管理都比较粗放。由于森林资源与生态环境具有功能 上的多样性、形成周期的长期性、状态的动态性、森林成熟的不确定性、分布的广域性及 空间结构性，因而人类对森林的作用和功能的认识与研究处于简单、肤浅和初级的阶段。 自上世纪 90 年代以来，3S 技术开始在林业中广泛应用，但从其物理结构去看，仍是松散 的结合。因此，必须建立以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）为 主体的广义 3S 技术森林资源经营管理系统，以对森林经营进行自始至终的跟踪监测、评价 、预测，使林业的经营管理模式从过去的单一、粗放走向系统、精准。 林业广义林业广义 3S3S 技术系统技术系统 广义 3S 技术突出表现在信息获取与信息处理的高速、实时与信息应用的高精度、定量 化方面。与一般意义上的 3S（遥感、地理信息系统和全球定位系统）相比，广义 3S 的内 涵更为广泛。 广义 RS含航天遥感、航测、无人驾驶轻型飞机数字航测、近景摄影测量等，是森 林生态系统中森林、环境、人类影响和活动等时空信息获取的主要途径。 广义 GPS含 DGPS（差分全球定位系统）、GOLONASS（全球导航卫星系统）、GALIL EO（伽利略）、北斗系统、电子罗盘、全站仪等，提供全球范围从地面到 9000 公里高空之 间任一载体的高精度三维位置、三维速度和时间信息，并且具有良好的抗干扰和保密性能 。 广义 GIS含 GIS、ES、DSS 等，实现林业信息采集与编辑、数据库管理、空间查询 与空间分析决策、制图等功能。 基于广义 3S 技术的森林资源经营管理系统以森林资源与生态环境为研究对象，以 空间技术、信息技术、计算机技术为工具，以非线性稳健估计理论为基础，采用具有多级 分辨率的航天遥感、航空摄影、近景摄影、全站仪、GPS、电子罗盘、GIS、ES、DSS 等广 义 3S 技术，通过重组、整合、信息集成，实现森林资源与生态环境的调查、监测和经营管 理目标，为森林资源管理、森林生态环境监测、林火病虫害防治、造林决策等提供有力的 支持技术和系统平台。 地面精准测树自动化地面精准测树自动化 测树是森林资源经营管理的重要基础信息采集工作之一，以目测法、角规法、手工法 为主的森林抽样调查体系在过去、现在和将来的森林资源调查中都有重要的地位和作用， 作为一定的精度条件下的粗放检测，这些方法都是行之有效的。但在森林资源日益减少的 今天，实现精准无损伤测量显得尤其重要。 电子角规自动测树技术。电子角规是电子经纬仪和 PDA 的有机结合，它可以充分 发挥电子经纬仪精密的测角功能和 PDA 强大的数据处理和存贮功能，可以实现野外数据的 实时采集和处理。 视频超站仪精准测树技术。视频超站仪集数码 CCD 面阵相机、GPS、电子全站仪于 一体，能够快速、自动、实时地解算和储存待测目标区域的空间三维坐标。以该设备为核 心，配以数字图像三维信息提取和三维目标模型生成软件，能快速、精准地解决森林资源 监测中对活立木进行观测的问题，包括观测胸径、任意树高直径、树高、冠层结构等。 三维激光扫描系统测树技术。在不用伐倒立木的情况下，通过三维激光扫描系统 扫描立木，获取立木三维空间点阵数据，利用三维激光扫描系统自带的软件处理提取树高 、胸径、材积和冠幅等测树因子，并考虑最接近图解法的散点分布趋势的方程作为编表的 材积式，建立起二元材积方程式，编制材积表，进而建立材积库。 空间遥感估测定量化空间遥感估测定量化 遥感信息的定量化研究，一是通过建立地物的地面实测光谱数据库，研究植被在遥感 图像的光谱响应；二是测定不同植被类型以及在不同生态环境下的地面光谱反射值。通过 二者的比较，得到它们之间的关系，从而可以通过遥感图像的光谱数据定量估测森林的一 些数量化特征，如蓄积量、生物量等等。 造林决策支持系统造林决策支持系统 以信息技术（GIS 技术、ES 技术和数据库技术）为手段，应用决策科学及造林学相关 理论和方法，针对基层林场的造林规划设计工作，针对造林规划过程中的决策问题，通过 提供相应背景材料、协助明确问题、修改完善模型、列举可能方案、进行分析比较等方式 ，为管理者做出正确决策提供帮助的人机交互式信息系统。造林决策支持系统由数据库子 系统、造林专家系统、模型库子系统和对话子系统 4 个部分组成。 林火防扑天地时空一体化林火防扑天地时空一体化 火点探测。火点探测可分为两种方式，基于地面交会与基于 RS 的林火点的自动定 位。前者是利用电子角规和 GPS 一体机进行火点的快速定位。测量的原理是首先用 GPS 一 体机进行电子角规的定位，然后用电子角规瞄准火缘树木，读取角度。后者是把遥感技术 应用于森林火灾和火灾后植被恢复情况的监测。由于地形、植被和气象因素的差异而导致 森林火灾中林地火烧强度的不同，因此利用卫星红外遥感技术取得的数据来反映火烧程度 的差别，并可得到遥感影像图。 蔓延模型。以林火生态学理论为基础，考虑林火在特定时空条件下发生的可能性 与蔓延的可能性，并将二者相结合，形成了林火的风险时空模型。将林火的发生地作为一 个具有时空异质体来看待，利用 GIS 强大的空间分析能力，快速提取出林火发生及蔓延的 时空因子，利用林火知识发现系统研究林火发生及林火蔓延与时空因子的关系，得到林火 发现和蔓延的相关知识，进行森林火险预报，解决林火何时何地发生的问题，在很大程度 上提高林火预测的精度。 扑火指挥。一旦发生火灾，立即根据报警在地图上自动查询显示火警位置情况， 并根据该模型对林火发生蔓延的可能性进行分析并做出定量的预测，同时叠加防火设施信 息，系统迅速通过 GIS 中的缓冲区模型分析计算，显示出火区周围重要保护目标、人员分 布情况、各防火设施至火警点线路等，科学合理地制定各种扑火计划，为领导部门指挥防 火扑救进行人员设备调动