基于3S技术的森林资源经营管理系统建设.doc

基于3S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3S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）、GALILEO（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 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 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 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调配提供