浅谈遥感技术在森林资源调查中的应用
张永健 王龙龙 刘靖宇 摆翔
摘 要：森林资源是人类生活环境的重要组成部分，在调节地球气候、涵养水源、水土保持等生态防护上起着至关重要的作用，而森林资源调查是目前国内最直接的动态监测手段，为维持森林生态系统健康、森林资源科学管理利用提供了必要依据。遥感技术作为一种新兴的科学技术手段，具有简单、快捷、可操作性强等优点，尤其是以遥感集成的3S技术在森林资源调查中应用较多，该技术不但能提高森林资源调查的效率，还可以使部分人工无法进行实测的样地调查精确度得到提升，有助于推动林业经济的可持续发展。同时，也为国家和各级政府制定经济和环境发展计划、政策、方针等提供一定的依据。
关键词：森林;资源调查;遥感;3S;应用
1 森林资源调查介绍
1.1 森林资源调查概述
森林是生态系统的主体，是人类、动物、植物等赖以生存的必须保障。森林资源作为提供森林产品和服务的集合，对于人类生活和社会发展有着至关重要的作用，主要包括直接资源（如林地、林木及其中的植物、野生动物和非生物资源）和间接资源（如森林文化、观赏和森林旅游等资源）。森林资源调查是对林业用地进行其自然属性和非自然属性的调查，包括森林资源状况、森林经验历史、经验条件及未来发展等方面的调查。通过开展森林资源调查，能够及时掌握并分析森林资源的动态变化，准确预测森林资源结构，制订有效的森林规划和经营方案，有助于森林资源的科学管理，进一步加强生态林业建设，推动林业经济的可持续发展。
1.2 森林资源调查形式
按照森林资源调查范围不同，我国森林资源调查目前分为三类，即全国森林资源连续清查（一类调查）、森林资源调查（二类调查）和作业调查（三类调查）。一类森林资源调查开展区域为全国各省、各大区，以抽样调查为主，同时设固定样地，2020年前每五年开展一次，自2020年起，每年调查所有固定样地的五分之一，可以做到年度出数，每五年为一个周期，并以编制中长期的林业计划方针和政策为主要调查目的;二类森林资源调查的主要实施范围为林业局、林场或旗县林业基地，主要运用目测、实测、抽样相结合的调查方法，旨在查清小班地块的现有资源，为编制经营方案和总体设计提供依据;三类森林资源调查区域集中在林业的作业地段，采取实测结合抽样的调查方式，进行作业地全面详查，以便后期施工作业的设计。以上三种不同类型的森林资源调查在我国合理组织森林经营、制定适宜森林经营方案及实现森林多功能利用等方面发挥了较为的积极作用。
1.3 森林资源调查现存问题
就理论效果和实际操作而言，现行的一类调查方法以掌握宏观森林资源现状与动态为目的，主要调查对象是郁闭度0.2以上的乔木林样地，是目前国际上公认的最行之有效的森林资源监测方法，然而，由于当前科学技术对测量精度的限制，绝大多数调查单位都会受到影响。目前国内普遍以现地实测和观测点目测方法为主，大部分样地均通过原始野外调查方法，外业工作费时、费力，一些调查样地，往往需步行五六个小时，甚至数天才能达到，加上作业时间大多集中于高温、多雨的季节，无疑又增加了调查的困难度;而且有些样地分布在高山，在调查过程中也伴有很强的危险性。野外工作效率低下，也与调查手段和方法落后、新兴技术和仪器应用较少。二类调查方法将蓄积量调查作为小班调查的主要内容，跟一类调查类似，存在费时费力、效率低的问题，而且将抽样控制和小班林木蓄积调查相结合的二类调查方法偏差相对比较大，只有当小班调查的总蓄积量落到抽样控制的范围内才算有效，否则就要逐一修正各小班蓄积量。随着我国社会经济的高速发展，无论是国家层面，还是地方层面，传统的人工外业调查加内业数据处理计算的方法，在数据精度和出数效率上，已经难以满足实际需求。我们要做到森林资源动态监测数据出数快、精度高，满足实时监测要求，就要科学利用一些现代科学技术，如计算机技术和卫星遥感技术。
2 遥感技术在森林资源调查中的应用
2.1 遥感技术概述
遥感技术是人们利用一定的设备（如人造卫星、飞机或其他飞行器）收集地物目标的电磁辐射信息，然后对这些信息进行全方位的摄影和扫描，再对这些信息数据进行处理和分析，最终实现对地球表面的多个目标进行远程的探测和识别。随着科技的发展，利用遥感卫星数据已经成为快速获取森林资源信息最有效的手段之一。结合遥感影像中的光谱特征、辐射特征和几何特征及其相应的时空变化模式来反映地物信息，识别遥感影像中森林资源的对应区域，并利用各种分类算法对其进行分类。在进行数据的解释时，必须要应用地学相关分析法，综合影像的亮度、色调、形状特征和纹理结构，并且充分结合当前现有资料和外业工作经验，才能准确判定地物所属类型。遥感信息经解译后输入地理信息系统（GIS），再经GIS翻译，将森林资源分布图以专题图的形式输出，同时，能够精准获取各地类面积。基于GIS的航空摄影技术，最大优点是可以根据森林林区内各地块的发生情况进行简单、快速的更新，而且花费较少。遥感图像以其宏观、获取方便、多时象、多分辨率、多波段等优势能够快速有效地进行森林资源动态分析监测。對于国家性、大面积的森林资源调查一般采用TM卫星影像，而地区性的则采用SPOT或Quickbird影像，目前我国的高分二号卫星影像也已经用于森林资源调查中。但是由于一些测量指标，如树高、林层、胸径、下木郁闭度等因子对分辨率要求较高，目前最高卫星的分辨率还不能达到其要求。
2.2 无人机遥感技术在森林资源调查中应用
无人机遥感技术主要是利用无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，可以实现智能化、专用化、自动化快速获取国土资源、自然环境、地震灾区等空间遥感信息，且完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术，具有机动、快速、经济等优势，现已逐渐成为未来的主要航空遥感技术之一。在森林资源调查中主要应用的就是无人机遥感技术，主要利用其成像速度快、高时效性、高空间分辨率和高精度且不受外界环境影响等优点，能够做到对森林资源进行立体覆盖，及时探明森林资源的变化情况，准确获得当下林分的树种组成及空间结构变化关系，从而第一时间明确森林资源的动态变化特征，为生态文明保障制度的实施提供数据支持，有利于生态保护工作的开展。
2.3 遥感技术利用现状
目前遥感（RS）技术使用，普遍都是结合地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）融合使用，形成综合技术，如：RS与GIS集成，RS与GPS集成，RS、GIS、GPS集成使用，以上三类技术统称3S技术。3S技术是传感器技术、空间技术、定位技术与导航技术、计算机技术、通信技术相结合，是一个多门学科高度集成，可以对森林资源信息进行快速收集、处理、存储、分析、输出输入，最终以数据类型存储，直观地将所需成果反馈于决策者，是一门现代信息技术。总的来说，RS特点是具备快速、实时、动态获取空间数据的能力，可以为GIS提供及时、准确、大范围的森林资源数据，并可以及时更新GIS数据库信息;GIS的主要功能是：数据收集、存储、处理、分析等，结合GPS可以为遥感信息的提取分析与应用提供重要手段和辅助数据资料，极大提高遥感数据的分类精度、存储能力和数据处理效率;GPS主要能力是具有实时、连续确定地球表面任意地点的经纬度与高程，可以为GIS提供精准的地理位置数据，结合数字高程模型（DEM）和GIS，经过坐标转换、影像纠正，能够将地面与卫星或无人机遥感影像进行较高精度配准，形成数据模型。目前，与遥感集成的3S技术在森林资源调查中也有较多应用，日益彰显出传统技术所不具备的优势。
3 结语
森林资源调查是林业工作的重要组成部分，是森林资源管理的必要工作前提和基础，而以遥感集成的3S技术在森林资源调查中的应用，有利于加快我國林业现代化进程，促进林业快速发展。同时，也为制定合理、适宜的林业规划政策和方向提供依据，为有序开展森林资源管理工作提供重要保障，对我国生态文明建设以及“碳达峰”“碳中和”伟大事业有着非凡的意义。
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作者简介：张永健（1994— ），男，汉族，新疆乌苏人，本科，研究方向：森林资源综合监测、调查。
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