清研智谈 | “3S”技术在智慧林业的应用

自《中国智慧林业发展指导意见》颁布出台之后，中国林业信息化建设迈入了新的阶段，由原来的“数字林业”发展到了“智慧林业”。智慧林业是指充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网、虚拟现实技术、“3S”及北斗导航技术等新一代信息技术,通过感知化、物联化、智能化的手段，形成林业立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的林业发展新模式。其中，“3S”技术在动态分析、信息收集整理更新、信息使用与管理等方面具有优势与特色，在营造林生产计划、组织营造林、林地养护等方面的应用成效显著。

智慧林业的构成

“3S”技术的内涵及优势

“3S”是RS（遥感）、GPS（卫星导航定位系统）、GIS（地理信息系统）这3项相互独立而在应用上又密切关联的高新技术的总称，是空间技术、传感器技术、卫星定位导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。RS技术以遥感影像为数据源，通过目视解译获得森林不同资源的空间分布与面积。GPS技术具有定位功能、面积测量及导航功能；GIS技术具有分析处理、监测、编辑、存储等多项功能，且可借助于计算机软硬件配合，以减轻监测人员开展资源统筹协调难度，最终达到林业资源最大化开发利用的目的。

传统的林业资源监测体系，多以人工监测手段完成对林业资源的系统监控，不仅监测效率较低，也容易出现因工作人员玩忽职守所致的数据遗漏问题。借助“3S”技术，能够实现林业资源的科学化与现代化监测：一是借助 RS 技术，能够保障林业资源监测的完整性；二是借助 GPS 技术，以森林坐标信息为支撑，形成动态信息图像，可为监测人员提供精确的数据帮助；三是借助 GIS 技术，有效整合空间、时间在内的基本信息，确保森林管理决策的科学性和合理性。

“3S”技术中各项技术的关系示意图

清研集团“3S”技术的实践经验

森林火灾监测

森林火灾具有突发性强、可控性弱、蔓延速度快的特点，清研集团农林生态研究部在《贵州省碧江区森林火灾风险普查评估与区划》项目中，借助“3S”技术实现森林火灾的提前控制、事中处理和事后评估，其应用效果明显。

碧江区森林火灾危险性指数图

首先，日常林地养护科学高效。借助 RS 技术实现林地全区域的科学管理，在配合健全森林管理制度的基础上，有效控制森林火灾风险，降低人为因素所导致的森林火灾。借助 GPS 技术规划森林范围，保障林业资源的安全性，方便管理人，制定科学的森林管理计划。

其次，森林火灾快速灭火。借助 GPS 技术可快速定位火灾发生位置，方便救火队进入现场，在找寻火灾源头的基础上，遏制森林火灾的蔓延。一方面，借助 GIS 技术统计各种火灾数据，模拟火势发展方向，帮助救火队及现场森林管理人员提前做好防范，减少火灾对于林业资源的危害；另一方面，借助 RS 技术，实现对于救火情况的全方位反应，了解当前救火方案存在的不足，在保障快速救火的基础上，确保救火队的生命安全。

最后，总结灭火经验。针对已经扑灭的森林火灾，借助 GIS 技术分析和总结救火过程，掌握现有森林管理手段存在的不足，总结相关经验，在形成更加完善森林火灾防范体系的基础上，确保后续林地资源养护工作的创新发展。

林地图斑判读

清研集团农林生态研究部在《大兴区平原生态林第三方巡查项目》中，做林地图斑判读工作时，总结出“3S”技术的使用步骤。首先，对相关图斑信息进行全面采集整理，利用ArsGIS 10.8对林地数据进行投影变换、叠加 RS 影像、格式转换等处理（左a），并对矢量数据进行边界修正形成调查底图，进行初步图斑判读（如右a，林地内疑似有建筑）；其次，林地矢量数据转换为KMZ格式（左b），并导入奥维互动地图，供外业调查与验证，即利用 GPS 导航进行疑似变化图斑实地调查与信息采集（右b，现状为污水处理工程），并在 GIS 系统中形成数据库；最后，利用 GIS 系统对前两个步骤所做的工作进行归纳整理，结合林地的现地考察，核查林业资源中疑似变化图斑的地理位置、面积及变化性质等信息。

左a：RS技术监测的大兴区部分林地资源；右a：疑似新增变化图斑

左b：GPS导航进行疑似变化图斑实地调查；右b：现地核查该地为污水处理池

“3S”技术在林业资源养护的应用展望

林业资源养护是林业可持续发展的关键所在，“3S”技术应用为林业资源养护赋能，推动林业新科技革命突破发展。

实现林业资源监测的自动化

现阶段，我国借助互联网技术，将3S技术中的遥感技术、地理信息系统与全球定位系统进行有效结合，使其形成可以按照既定要求自动执行相关操作的综合管理系统。在未来发展过程中，自动化监测系统可以根据预先设置的预警值对异常数据信息进行自动识别，并对此类信息进行标注，然后将信息反馈到相关控制系统当中，由技术人员对其进行统一处理，从而有效提升监测效率和问题发现速度。

动态知晓林地资源面积变化

林地资源受到人为因素和自然因素影响，面积一直处于动态变化过程。在未来发展中，3S技术将作为主要支柱系统对林业资源面积的变化情况进行实时监管，并借助采集数据对森林面积变化原因和发展趋势进行合理推测，针对性制定相应的解决措施，从而提高林地资源变化的养护水平。

建立林业集成信息管理系统

以GIS为基础，逐步开发林业的专题信息管理系统，如林业资源分布、珍稀动植物分布、自然保护区、森林防火、灾害分布等数据监测，形成一个信息丰富、资源动态的林业集成信息管理系统。

撰稿 | 吴静 清研集团农林研究部研究员

编辑 | 陈泽玺

图片 | 自制、网络

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