基于3S 技术的林业草原资源调查方法研究

引言

林业和草原资源作为陆地生态系统的重要组成部分，对于维护生态平衡、提供生态服务、促进经济发展具有不可替代的作用。传统的林业草原资源调查方法主要依赖人工实地勘察，存在着效率低、成本高、范围有限以及受地形和气候条件制约等诸多问题。随着信息技术的飞速发展，3S 技术应运而生并逐渐广泛应用于林业草原资源调查领域。3S 技术以其强大的空间信息获取、处理和分析能力，为林业草原资源调查带来了全新的技术手段和方法，极大地提高了调查的精度、效率和科学性，为资源管理决策提供了更为准确和丰富的数据支持。

1 3S 技术概述

1.1 遥感（RS）技术

遥感技术是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。在林业草原资源调查中，RS 技术可利用不同波段的电磁波对森林和草原进行观测。例如，通过可见光和近红外波段，能够获取植被的反射信息，进而识别植被类型、估算植被覆盖度和生物量等。不同植被在遥感影像上呈现出不同的色调、纹理和形状特征，利用这些特征可以对森林和草原资源进行分类和制图。高分辨率遥感影像的出现，更是使得对林业草原资源的精细调查成为可能，能够清晰地分辨出树木种类、林分结构以及草原的细微变化等。

1.2 地理信息系统（GIS）技术

GIS 是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行存储、管理、分析和可视化表达。在林业草原资源调查中，GIS 能够将RS 获取的影像数据、GPS 采集的实地坐标数据以及其他相关的属性数据进行整合。通过建立空间数据库，对林业草原资源的空间分布、面积、边界等信息进行精确管理。利用其强大的空间分析功能，如叠加分析、缓冲区分析、网络分析等，可以深入分析林业草原资源与地形、土壤、气候等环境因素之间的关系，为资源的合理规划和管理提供科学依据。例如，通过叠加森林资源分布图与地形地貌图，可以分析不同海拔和坡度条件下森林的分布规律；利用缓冲区分析可以确定林地周边一定范围内的生态敏感区域，为森林保护提供参考。

1.3 全球定位系统（GPS）技术

GPS 是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它可以在全球范围内实时为用户提供三维坐标（经度、纬度、海拔）、速度和时间信息。在林业草原资源调查野外工作中，GPS 发挥着至关重要的作用。调查人员利用GPS 设备可以准确确定自己所在的位置，从而快速找到目标样地或样点，提高调查工作的效率和准确性。在对森林火灾、病虫害发生地点以及珍稀动植物栖息地等进行定位时，GPS 能够提供精确的地理位置信息，为后续的救援、防治和保护工作提供有力支持。

2 3S 技术在林业草原资源调查中的具体应用

2.1 数据获取

（1）遥感影像数据获取

在林业资源调查中，遥感影像数据是重要的信息来源。根据调查的精度要求和区域范围，选择合适的遥感数据源。对于大面积的宏观监测，通常选用卫星遥感数据，如美国的Landsat 系列卫星、欧洲的Sentinel 系列卫星等，这些卫星数据具有较高的空间分辨率（可达 10-30 米）和多光谱波段，能够满足对森林分布、森林类型等信息的初步提取需求。对于需要更高精度的局部区域调查，可采用无人机遥感技术。无人机能够搭载高分辨率的光学相机、多光谱相机或热红外相机，获取分辨率可达厘米级的影像数据。在获取遥感影像时，要注意选择合适的时间窗口，尽量避免云层遮挡，以确保影像的质量和信息完整性。

（2）GPS 数据获取

GPS 数据在林业资源调查中主要用于确定地面控制点和样地的精确位置。在进行野外调查前，需对GPS 接收机进行初始化设置，包括选择合适的坐标系统（如WGS84 或当地坐标系）、设置定位精度要求等。在确定地面控制点时，应选择在地形特征明显、易于识别且稳定的位置，如山顶、道路交叉口等，以确保控制点的准确性和可重复性。对于样地设置，根据调查方案，按照一定的网格或随机分布原则，利用GPS 接收机准确记录样地的中心坐标。在记录过程中，要保持GPS 接收机处于稳定状态，待信号稳定、定位精度达到要求后再进行数据存储。同时，为了提高数据的可靠性，可对同一位置进行多次测量并取平均值。

2.2 优化数据获取、处理及整合方式

在数据获取、处理过程中，引入先进的数据处理软件和技术手段，提高数据处理标准化、格式化和自动化，不断优化数据处理方式。

2.3 实现动态监测

林业草原资源处于不断变化之中，3S 技术能够对其进行动态监测。RS技术可以定期获取不同时期的影像数据，通过对比分析这些影像，能够及时发现森林砍伐、草原退化、火灾和病虫害发生等变化情况。GIS 技术则可以将不同时期的资源数据进行叠加分析，直观展示资源的动态变化过程，并通过建立模型预测资源的未来发展趋势。例如，通过连续多年的遥感影像分析，可以监测森林面积的增减变化以及草原植被覆盖度的年度波动情况，为资源管理部门及时采取应对措施提供依据。

2.4 基于遥感影像的森林类型识别

利用遥感影像进行森林类型识别是林业资源调查的重要内容之一。常用的方法有监督分类、非监督分类和面向对象分类等。监督分类是在已知训练样本类别信息的基础上，建立分类决策规则，对未知影像像元进行分类。首先，通过实地调查或参考现有资料，在遥感影像上选取具有代表性的训练样本，这些样本应涵盖不同的森林类型（如针叶林、阔叶林、混交林等）。然后，利用统计分析方法计算训练样本在各波段上的特征参数（如均值、方差等），建立分类器模型（如最大似然分类器、支持向量机分类器等）。最后，将待分类的遥感影像像元代入分类器模型中，根据决策规则确定其所属的森林类型。

结语

3S 技术凭借其独特的优势，在林业草原资源调查中发挥着日益重要的作用。通过深入分析为林业草原资源调查提供了高效、准确、动态的技术手段。尽管在应用过程中面临着很多问题，但通过采取相应的解决对策，能够不断推动3S 技术在林业草原资源调查领域的广泛应用和深入发展。随着技术的不断进步和完善，3S 技术将为林业草原资源的科学管理、合理保护与可持续利用提供更为坚实的技术支撑，助力实现生态环境的良性发展和人与自然的和谐共生。

参考文献

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