3S 技术在林业精准扶贫中的应用研究

3S 技术在林业精准扶贫中的应用研究

李唯宁 李欣蓉

广西壮族自治区自然资源遥感院

摘要：精准扶贫事业是关系我国国计民生的一件大事，应用高新技术推动精准扶贫事业，帮助贫困户有效脱贫摘帽，是国人为之奋斗的目标。本文旨在讨论将3S技术应用于林业精准扶贫中的实际效果，是否真正能够提升扶贫效率，推动扶贫事业的发展。国内已经有许多3S技术的具体应用场景，在林业精准扶贫方面的应用也越来越普及。本文尝试从综合性应用及3S技术的直接应用两方面分析3S技术在具体应用场景中取得的成效。

关键词：3S技术；林业精准扶贫；综合应用；直接应用

Research on the application of 3S technology in forestry targeted poverty alleviation

Li Weining，Li Xinrong

（Guangxi Zhuang Autonomous Region Remote Sensing Institute of natural resources）

Abstract：Targeted poverty alleviation is a major issue related to the national economy and people's livelihood. It is the goal of the Chinese people to promote targeted poverty alleviation with high and new technology and help the poor households get rid of poverty effectively. The purpose of this paper is to discuss whether the application of 3S technology in forestry targeted poverty alleviation can really improve the efficiency of poverty alleviation and promote the development of poverty alleviation.There are many specific application scenarios of 3S technology in China, and its application in targeted poverty alleviation in forestry is becoming more and more popular. This paper attempts to analyze the effectiveness of 3S technology in specific application scenarios from two aspects: comprehensive application and direct application of 3S technology.

Key words: 3S technology; forestry targeted poverty alleviation; comprehensive application; direct application

0.引言

本文从3S技术的应用入手，希望能够为政府进行科学扶贫课题上提供林业空间信息管理和分析的帮助。在实际应用当中，我们应当考虑如何将自然资源转化为经济资源，将资源优势转化为经济优势；如何将贫困人口的经济发展需求与森林资源的可持续发展相结合，对于这些，3S技术在精准扶贫助贫方面的研究目前尚属少数，相关的实际应用也处于初步发展阶段，希望通过此次调查研究能够对林业精准扶贫领域有新的贡献。

1应用基础分析

1.1应用背景

20世纪以来，科学技术一直处于高速发展的阶段。计算机技术、电信技术等日新月异，海量数据及数据处理呈爆发式增长，这些都带动了3S技术走向更高层次的综合运用，不在是单纯的某一学科自身的研究成果。事实上，3S技术已经被证实在如今经济生活的各个领域，都有很好的应用基础。本文针对林业精准扶贫相关技术进行研究，探索3S技术在森林资源监测、森林防火、森林经济决策辅助方面发挥的作用。

通过RS进行数据采集，根据GPS进行空间坐标采集，最终交由GIS综合运算，为决策者提供数据支撑，这是目前林业数据分析的模式。通过这种模式可以实现森林资源的监测与管理，对林业资源的各种变化进行实时的动态的跟踪处理，为森林资源可持续发展奠定了基础。目前随着科技的进步，用于林业监管的遥感图像分辨率越来越高，而且呈多元化、高时效的发展趋势，越来越多无人机采集的航片被应用于林业管理当中，时效性非常强，分辨率非常高，针对性非常好。这些遥感技术的进步使得更为高精尖的GIS分析变为可能，从而又推动了GIS的进步。如今，3S集成技术作为一个整体取得的重大成就已经被国际社会普遍好评，在在各个领域的应用将会向纵深发展，越来越广泛。3S集成技术工作的功能匹配如图1所示。

图13S集成技术的功能匹配

1.23S技术在林业方面的基本应用

3S技术一直被应用于林业领域的资源调查、灾害监测、预警、生物多样性保护等方面的管理监测中。随着计算机技术的升级，3S技术也希望能够通过数据信息处理集成资源数据库，运用3S技术打造森林资源自己的数据库。如今新的发展趋势是通过海量高清遥感数据的采集，并综合运用GIS技术进行大数据分析，构建森林资源的变化模型，运用机器学习、人工智能技术（AI）对森林生物、环境因素、树种分布的健康状况进行持续和动态的监测和研究。

2林业精准扶贫中3S集成技术的综合应用

2.1数据分析统计系统

数据分析统计系统是基于林业资源空间分布、林业扶贫项目、林业分布、生态移民分布等地理信息做出的综合性系统，用于资讯采集、处理和决策应用方面的系统设计。此项系统中可以进行数据的专项统计，包含贫困情况调查、贫困区域主要经济数据、资源环境数据，等等。资源、环境条件与人的生存和经济活动条件密切相关，是林业扶贫地理信息系统中除反映贫困人口自身有关变量之外最重要的环境信息，也是林业扶贫地理信息系统查询、分析与辅助决策规划的主要依据。广西林业厅从自然资源、环境条件以及人文因素着手，构建了包括自治区、地市、县三级的林业数据库，整合历年遥感影像、林地变更及二类调查数据、各项林业专题数据等等，充分沟通各个相关业务部门的数据资源，将数据统筹规划统一管理，运用3S技术进行林业相关数据处理。

在林业精准扶贫中，通过数据分析系统内的文档及多媒体数据可以进行数据扩展和精准林业扶贫信息的联动，给予决策分析以技术支持，生成专题属性数据库，并且在林业扶贫地理信息系统的逻辑操作下实现地理空间数据库与专题属性数据库的互操作。生成扶贫信息分析、预测等新的数据集，并以专题地图、统计表格、分析图表或文字报表形式显示或打印输出，其工作系统流程如下图2所示：

图2林业扶贫系统流程图

2.2灾害防御系统

抵御自然灾害的首要问题就是掌握灾害的发展变化信息，尤其是具有突发性、不确定性的灾害。在科学飞速发展，技术不断进步的今天，3S技术在灾害监测、灾难预警以及辅助灾害治理等方面的应用也得以不断深入。广西林业智能管理系统针对林政资源的管理与监测，建立起一套空天地一体化智能化管理系统及测量方法。在森林防火方面，运用航空、航天遥感影像进行灾难监测，地面调查进行精确评估，有效对灾害进行了动态的监测。运用遥感信息与森林数据相结合进行综合分析比对，为灾难决策提供数据支撑。结合大数据及计算机人工智能技术，对灾难进行预测预警，提前对灾害做出有效的应对。

未来，随着航空遥感尤其是无人机的技术进步，高清遥感影像在灾害防治方面的应用将越来越深入。同时随着计算机技术的进步，大数据、人工智能等技术在GIS中的影像也会让GIS技术更为丰富而精准。全球定位系统的发展，北斗导航的兴起，让测量的模式从静态走向动态。这所有的技术进步让我们未来的灾害监测及防治都有了更多强有力的武器，综合运用多种方式多种手段的3S技术在森林灾害防御系统中的应用也将会越来越广。

2.3林业资源管理系统

历年的林业资源的一、二、三类调查，数据的统计及分析主要还是以图表为主，耗时、耗力、耗材。而现代计算机技术与3S技术的应用，极大地改进了处理数据的方式，能够迅速进行数据分析与图表制作。在这两年的“林业资源二类调查”和“林地变更调查”工作中，运用GIS技术在计算机中进行森林资源、林分因子的海量数据管理，实现对林业数据的可视化操作，包括数据的存储、查询、检索等等，同时可以将数据进行综合分析比对，对森林资源的变化进行监测。最终输出结果，制作图表，为扶贫决策提供数据支撑及理论建议。这些新时代的手段都给为林业扶贫带来了全新的变化，为林业可持续发展做出了举足轻重的贡献。

33S技术在林业精准扶贫中的直接应用

3.1高效率的专题图制图

RS吻合了林业资源的辽阔性和再生性从而决定了林业是遥感技术的主要用户。利用RS技术进行森林资源调查，既不受地面条件的限制，又能迅速、真实、定期、重复地得到林区图像资料，特别是超出肉眼可见光谱范围的红外遥感信息对分辨森林类型树种确定病虫害及火灾面积有很大的作用，大大延伸了人们观察的广度和深度及时得到森林系统变化情况的第一手资料并能节省大量人力、物力、时间、经费。GIS的发展是对传统林业制图的一次技术革命，它彻底解决了林业制图在林业调查工作中的瓶颈问题，使林业制图的速度和质量得到了空前的提高，使林业制图的表达更加完美，前景更加广阔。GPS是由空间部分、地面控制部分和用户三部分组成，其原理是采用空中交会定位。通过几年的努力，业务范围不但纵向发展上到林业部下至全市各地林业局林场，而且横向渗透到农业、农垦、土管、水利电力、城规、旅游、地矿、畜牧、工矿等行业。每年完成的制图任务均产生了巨大的经济效益和社会效益，并能随时缩放，任意添删，将一幅总图任意派生出若干幅单项图也能将若干单项图任意合成一幅总图将同一幅地图经过缩放、整理，派生出挂图、桌图及插图，做到一图多用并能根据森林资源的消长变化火灾病虫害的发生情况随时进行更新，并且进行预报预测分析，为上级部门决策及管理提供准确，及时的科学依据。

3.2林区防火指挥

“3S”技术在林业防火中的应用首先是根据GPS、RS获取的数据，运用GIS进行整合管理；其次是通过GIS系统对受灾区域的信息进行分析比对为救援指挥提供帮助；再者是对这些数字信息的更深层次的分析整合及推广应用。

目前林业精准助农扶农林业防火技术框架有三个级别，第一级是功能级，包括森林消防、信息管理、指挥部署三个子系统；第二级是业务级，包括信息检索、火场跟踪、信息调度等等；第三级是底层数据级，包含了地形数据、火场信息、影音资料等多个数据库，数据库如下图3所示：

图3森林防火指挥系统数据库功能图

从实施的技术手段上分类，3S技术在林业防火领域的直接应用主要包含以下三个方面：

1）气象卫星遥感技术应用

充分运用3S集成技术的遥感气象卫星系统能够根据预设的卫星信息对其进行计算，智能的监测目标区域的气象因子并加以分析。对林区的覆盖率、蓄积量、坡度变化甚至火灾影像、受灾情况等等能够实时、准确的进行信息采集与分析。通过气象卫星系统进行观测覆盖率广、时效性强、成本低、效率高，可以全天候的对林区情况进行监测。

2）地理信息系统技术应用

充分运用3S集成技术的地理信息系统将林区内的路网、防火带设置、水源情况等数据进行综合的分析比对，智能优化出最有效的救援路径；通过计算机的数据模拟，对受灾情况进行科学的评估，辅助决策；结合大数据技术及人工智能技术，还能根据采集到的数据对今后的灾害发生进行预测与预警。

3）全球定位系统技术应用

林区火灾中运用GPS技术，为各种受灾信息加入了绝对坐标属性，能够对受灾地点进行精确的定位，辅助决策与救援；同时能够精确的测算受灾范围与路径导航，等等。

3.3精准林业管理

研究人员运用3S技术等高新技术对林地立木类型进行研究的基础上，对林区树种进行了智能的分类，对林区坐标进行了精准的采集，构建了精准的林区模型。林区精准模型的构建是现代化林业生态管理的基础，充分运用3S技术，结合互联网技术、大数据技术、人工智能技术等等，形成了精准林业管理的雏形，为精准林业扶贫助贫奠定了良好的基础。林业精准扶贫，构建在精准林业的基础上，就是指通过现代化科学技术手段，对森林资源进行精确、智能、数字化的管理，实森林资源与贫困发展相协调，森林经济可持续发展。采用3S技术对林区树种进行了智能的分类构建精准的林区立木模型，对树木的生长发育进行全方位的监测。同时，以全站仪、移动终端设备、无人机等手段采集树木的位置、树高、胸径、蓄积量乃至土壤环境、坡度等各个方面信息数据。精准林业的关键就是对森林生态的精确计量，运用3S技术对整个森林生态做精准的计量，对林区建设作出更有利的决策，进而刺激整个森林经济，走可持续发展的道路，最终实现林业扶贫与助贫。

3.4林业资源动态监测

通过对林地立木的监测以及其他森林资源变化情况的监测，实现林业资源动态监测，强调的是时效性与智能性，将连续的遥感数据作为依据，对森林变化情况进行数据分析，对森林状况进行监管与评价。未来，林业的监管必将依赖于森林资源动态监测，只有大力发展森林资源动态监测才能真正发展现代林业，实现森林资源的现代化管理，推动森林资源的可持续发展。林业资源动态监测是林业智能管理的重要手段，并具有为制定宏观林业脱贫管理政策，保障森林生态安全，为促进林业精准扶贫发展提供基础数据的重要意义。

随着信息化建设以及互联网技术的发展，信息处理的成本在不断降低，为GIS技术的应用普及奠定了基础；智能移动终端的普及，移动互联网技术的进步推动了林业监管的方式方法，使得林业监管的手段更为丰富，同时也方便了森林信息的传递，提高了数据的时效性；无人机技术的更新迭代，使高分辨率的遥感数据获取变得更为简单，获取到的遥感数据时效性也越来越高；GPS以及北斗技术的发展，使林业资源监测更为精确，同时从静态监测走向动态监测；大数据技术及人工智能技术，使得整个林业资源监测更为立体更为智能化。总体而言，新技术的不断应用使得林业资源监测呈现成本越来越低、覆盖范围越来越广、信息量越来越大的特点。

4结语

本文重点讨论了3S技术在林业精准扶贫领域的应用案例，以应用形式划分为综合性应用及直接应用。综合性应用案例有林业监测展示平台、数据分析统计系统、灾害防御模型、林业资源管理系统四种；直接应用包括专题图制作、林区防火指挥、精准林业管理、林业灾害监测调查、林业资源动态监管及其他应用形式的探索。3S技术在林业精准扶贫中的应用日渐深入，并且随着技术的不断进步，3S技术在林业精准扶贫领域的应用也将向纵深方向发展，作用也将越来越大。

参考文献

[1]金万祥.“3S”技术在森林资源调查规划中的应用分析[J].绿色科技，2017(22):191-192.

[2]吴朝辉，肖志高.3S技术在森林病虫害监测预警中的应用与展望[J].测绘与空间地理信息，2018，41(02):131-133+137.

[3]康庆江，秦瑞强.“3S”技术在林业信息化中的应用[J].科技创新与应用，2018(05):151-152.

[4]付咪咪.3S技术在水土保持与荒漠化防治中的应用[J].环境与发展，2018，30(01):78-79.

[5]Fang-fangLi.DesignandResearchofMineralResourceVerificationSystemBasedon3STechnology[J].ProcediaEnvironmentalSciences，2012，12.

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