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關鍵詞:無人機;技術;林業;應用
中圖分類號:S7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)06-0186-02
1 引言
隨著無人機相關技術的發展,目前無人機已經逐漸運用到地圖測繪、地質勘測、氣象探測、災害監測、安防、農藥噴灑等不同領域,可實現高分辨率影像的采集,在彌補衛星遙感經常因云層遮擋獲取不到影像缺點的同時,解決了傳統衛星遙感重訪周期過長,應急不及時等問題。將無人機技術應用到林業工作中,比如森林資源調查、野生動物種群監測、荒漠化監測、森林火災監測和森林病蟲害監測防治等,可以有效降低人工的作業量,提升林業工作的實時監控能力,增強作業精度,有效預防森林火災,提高應急響應能力。因此,本文研究了目前無人機在林業工作中的具體應用,并對未來的應用方向提出了展望。
2 無人機及其應用領域
2.1 無人機
無人機是一種無人駕駛的遠程控制的飛行器,主要基于預先設定的飛行航線、自動化系統而具有自主航行能力,一般無人機上面都裝有自動駕駛儀器、遙控和遙測系統、程序控制系統、自動導航和著陸等系統。
2.2 無人機技術
2.2.1 無人機航拍攝影
無人機航拍攝影是以無人駕駛飛機作為空中平臺,以機載遙感設備,如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀,激光掃描儀、磁測儀等獲取信息,用計算機對圖像信息進行處理,并按照一定精度要求制作成圖像。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點,是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。
2.2.2 無人機遙感
無人機遙感技術是無人機航拍攝影技術的一種,是無人機與遙感技術的結合,綜合利用先進的無人駕駛飛行技術、遙感應用和遙感遙控技術,快速獲取空間遙感信息。無人機遙感屬于低空遙感技術,其在獲取影像過程中不受大氣因素的干擾,具有操作簡單、使用成本低、地面分辨率高、獲取影像速度快等傳統遙感技術所無法比擬的優勢。
2.3 無人機技術在國內的應用
在災害應急救援方面,臧克等利用微型無人機遙感系統對“5?12汶川大地震”的重災區北川縣城進行了航拍,通過圖像處理,對災區的受災情況進行了初步評價,取得良好的效果。在農業技術方面,王利民等基于無人機影像技術對農作物面積識別精度與能力進行了研究,結果表明無人機遙感影像獲取小范圍、樣方式分布的作物影像方面具有廣泛的應用前景;汪小欽等運用可見光無人機遙感技術在可見光波段健康綠色植被信息提取方面取得較好的效果,提取精度可達90%以上;劉峰等設計構建了基于無人直升機平臺的遙感系統,對園區內的板栗植被覆蓋度進行年變化監測,充分發揮了無人機靈活、高時效性、高分辨率等優勢,獲取了大量板栗主要生育期的無人機遙感影像。
在環境保護方面,無人機可搭載移動大氣自動監測和采樣平臺對目標區域進行監測、采樣;在環境影響評價工作中,可以在短時間內提供精度高、時效性強的底圖,有效減少在危險偏遠區域的現場踏勘工作量;在環境應急突發事件中,可利用無人機遙感技術克服情況危險和交通不利等因素,快速獲取事故現場信息、污染物排放情況和周圍環境敏感點分布情況。在安防領域,可利用攜帶攝像機的無人機進行街道監控巡查、交通監視,實時傳送拍攝影像,增大安全保衛覆蓋面。
3 無人機在林業工作中的應用
日常的林業工作主要包括林業有害生物監測、森林資源調查、野生動物保護管理、森林防火和造林綠化等,外業工作環境艱苦、工作量大。目前,隨著我國3S技術和圖像視頻實時傳輸等技術的發展,無人機和無人機技術逐漸應用于日常林業工作中,大大提高了工作效率和精度,節省了人力物力,具有明顯的優勢和廣闊應用前景。
3.1 林業有害生物監測防治
目前我國森林病蟲害監測與防治主要通過黑光燈誘殺、昆蟲網誘捕、性引誘劑誘捕和人工噴灑農藥的方式。隨著我國造林綠化面積的增多,以及氣候因素的影響,森林病蟲害呈現程度增強、面積增加的趨勢,傳統人工監測與防治手段在應對大面積森林病蟲害監測防治時凸顯出弱勢。通過無人機噴酒藥物、監測能有效提升有害生物監測和防治減災水平,大大減小林業有害生物對森林資源造成的生態危害。目前在我國也有一些地區使用無人機進行病蟲害防治,比如勐臘縣利用植保無人機對縣內橡膠樹病蟲害進行監測和防治,應用結果表明無人機噴灑農藥1h的工作量相當于2個工人工作1d,極大地提高了橡膠行業病蟲害防治效率,提高了應對橡膠突發病蟲害的反應速度。山西臨縣利用無人駕駛植保機對轄區內病蟲害發生嚴重的紅棗樹進行噴藥防治,取得了良好的效果。
3.2 森林防火
森林火災的發生會造成巨大的生態損失、經濟損失和人員傷亡,是一種撲救難度大的災害,因此國家非常重視森林防火工作,防患于未然。目前最基礎的森林防火方式是派人實地巡邏考察,對于大面積的林區來講,工作量大,危險性高,火點觀測精度低。有人駕駛飛機飛行受管制,拍攝的圖像很難滿足高精度和高分辨率的要求,在森林火災發生時存在很大的危險性。在森林防火中利用無人機具有操作簡便、快速部署、使用成本低、功能多樣化、圖象分辨率高等優點,同時能夠實時了解火場發生態勢和滅火效果,及時消滅火災。
3.3 野生動物監測
在野生動物資源監測方面,無人機利用其特有的高時效性,能夠第一時間獲取野生動物資源變化數據。利用無人機技術,可以實現對野生動物種群分布、生長情況的監測,也可以對瀕危動物進行跟蹤監測,減輕原始人工巡查對其造成的擾動,大大減少監測巡護的人工和經濟成本。
3.4 森林資源調查
森林資源調查是我國林業工作中非常重要的一項任務,森林資源調查的技術方法經歷了航空相片調查方法、抽樣調查和計算機和遙感技術調查等階段,這些方法都離不開工作人員到實地進行調查,尤其是在大規模林區,則需要花費大量人力物力。利用無人機和遙感技術的結合,可快速獲取所需區域的高精度森林資源空間遙感信息,具有高時效、低成本、低損耗、高分辨率等特殊優勢。張園等在浙江省臨安市的二類調查中利用了無人機遙感技術,快速獲取高清晰度遙感圖像,經過圖像處理和軟件分析,取得非常好的工作成果。
關鍵詞:3S技術;森林調查規劃;應用
引言
長期以來我國對于森林資源的經營和利用的水平都比較低,很難建立可靠、精確的數學模型來對整個森林資源和生態環境的規律進行反映。從上個世紀九十年代開始,3S技術在林業發展中有廣泛的應用,在3S系統中,RS―GPS、GIS―RS、GPS―GIS等方面的結合比較完美,能夠將數據結構和物理結構之間進行統一的結合,提升對森林資源的利用效率。為此,要加強以GPS、GIS、RS為主導的3S技術在森林資源的調查和規劃中的應用,對森林資源的管理做到全方位,才能實現林業的發展從傳統的模式中解放出來,向精準化、系統的方向發展。本文淺述了3S技術的相關概念以及3S技術在森林資源的調查規劃中的應用。
1 3S技術的概況
3S技術是遙感技術(即RS),地理信息系統(即GIS),以及全球定位系統(即GPS)的統稱。近年來,隨著信息技術的不斷深入發展,3S技術在信息數字化的實施過程中占據十分重要的地位。
地理信息系統在我國的興起時間比較短,是一門綜合性的應用系統,該系統能夠將各種森林資源的視圖信息和森林的地理位置進行結合,同時和其他的計算機科學、幾何學、多媒體技術等多方面進行結合,將各種對象融為一體,并且對這些對象進行分析,將對象相關的各種圖文信息都傳遞給用戶,便于用戶的使用。
遙感技術指的是從高空接收來自地球表面的一些電磁波信息,并且對這些信息進行掃描、攝影、處理等操作之后,對各種現象進行遠距離地測控和識別的技術。遙感技術在森林資源的調查分析中具有十分廣泛的應用,比如植被資源調查、氣候氣象觀測預報、病蟲害預測、環境質量監測等,都可以應用遙感技術。
全球定位系統是從上個世紀七十年代開始研制的,具有海、陸、空全方位觀測、定位和導航功能的系統,GPS包含空間星座、地面控制以及用戶設備三個方面,能夠對被測對象進行點、線、面等位置信息的確定。精度高、效益高,在很多方面都有應用,比如軍事、民用交通、大地測量、土地利用調查、森林資源調查等。
隨著3S技術的不斷發展,將三個方面融為一體的技術在森林資源的管理方面有非常廣闊的應用前景。以GPS、GIS和RS為基礎,將其中的幾個部分進行結合,可以構成功能比較強大的技術體系,便于對各種環境信息和空間信息進行收集和處理。3S技術是信息技術的一個重要部分,它在森林資源的調查利用中的發展過程大致有三個重要的階段,第一是作為一種采集的手段,將各種森林資源進行收集,為森林資源的管理提供相關的數據。第二個階段是構建了森林資源屬性和空間數據庫,對森林資源的數量、質量等有一個準確的了解。第三個階段是通過各種探索對森林資源的管理提供一些優化的手段,提高森林資源管理的決策效益和能力,實現對森林資源的集約化管理。
2 3S技術在森林資源的調查規劃中的應用
傳統的森林資源的規劃和調查,一般是在一定的范圍之內,將森林資源進行分塊,以一個個小塊為單位進行森林資源的清查。這種方法一般需要大量的人力,而且工作量大、工作效率比較低、調查精度也往往因調查人員的主觀認知能力而受到較大影響,因此為了提高森林資源調查規劃的效率,掌握更加準確的森林資源信息,需要加強先進技術的應用。3S技術的應用,有助于建立相關的森林資源管理系統,對傳統的森林資源的調查方式是一種顛覆,也促進了森林資源的調查工作向更高效的方向發展。3S技術在森林資源調查規劃中的應用主要有以下方面。
2.1 3S技術在森林資源的監測中的應用
2.1.1 遙感影像數據的采集和處理 當前在對森林資源進行調查的過程中,比較常用的是美國陸地資源衛星TM數據和法國的SPOT衛星數據,這兩種影像技術具有不同的特點,利用這兩種影像對森林資源進行調查時,需要對地面的各種森林資源進行校正,圖像合成、增強等處理,使得各種森林資源的影像圖分辨率比較高。同時要利用全球定位系統、遙感影像和實地之間的關系,建立不同地類、樹種等與森林資源相關的各種因子的遙感影像標志。
2.1.2 信息提取 在對各種森林影像資源中的信息進行提取時,可以以ArcGIS 軟件為地理信息系統的平臺,將之前經過處理的森林影像傳入到系統中,采用人機交互的方式,利用軟件的編輯功能,建立相應的小班空間圖形數據庫,并且從影像上將一些地理位置信息、小班號、地貌坡度等立地、樹種、森林資源的起源等各種信息因子進行提取和標注。
2.1.3 現地調查 在森林資源的調查中,要采取抽樣的方法進行現場調查,選擇小班進行現地驗證,利用全球定位系統進行地理位置的核實,以校正人機交互方式提取的各種森林資源信息因子,提高準確性。
2.1.4 建立森林資源管理信息系統 對森林資源信息進行了解之后,要建立一個森林資源管理信息系統,利用各種計算機技術和相應的軟件建立森林資源信息系統,對小班空間圖像數據庫進行系統化的管理,對各種資源進行保存、匯總等,以便相關資料的查閱和使用,同時也便于對森林資源的演替變化進行適時的監測、資源數據更新和管理決策。
2.2 對森林災害進行監測和防治 森林災害對于森林資源的危害很大,3S技術在各種森林資源災害的監測和防治中也有廣泛的應用。比如在森林資源管理中引入RS技術之后,由于一些設備的覆蓋范圍比較廣、波段也比較寬,因此在一些森林災害中發揮了重要的監測作用。利用遙感技術來進行災害的監測主要是利用遙感技術的光譜灰度值的變化來實現的,比如森林中的病蟲發作時,樹木會發生一些生理方面的變化,利用遙感技術可以將這些變化顯現出來,以便進行森林資源的保護。
2.3 在森林資源規劃的決策中的應用 對林業發展進行規劃和決策對于森林資源有很大的影響,3S技術在林業決策和管理中也有應用,比如GIS應用于林業決策和管理時,基于其建立的方便直觀的森林資源管理信息系統,決策管理部門可以快捷而準確地獲取相關數據,從而及時作出正確的決策和合理的管理措施。另外,還可以利用GIS建立決策、經營、預測等方面的模型,對林業資源的管理進行評價,選出最好的方案,提高資源管理效果。
3 結語
隨著信息技術的不斷發展,3S技術的應用越來越廣泛,尤其是在森林資源的調查和規劃中,為其提供了更加快捷、準確的調查、監測手段,隨著3S技術的不斷發展和應用,在以后的森林資源管理中其作用會更加明顯。
參考文獻
關鍵詞:攝像測量;遙感技術;應用;發展
隨著現代科技日新月異的發展趨勢,攝像測量與遙感技術也在不斷發展和提高,其應用領域也越來越廣泛,由最初的地球科學研究,到如今被人們應用于日常生活工作當中,其應用價值也愈發凸顯。在此趨勢下,攝像與遙感技術的應用及其發展成為了相關工作者應當予以關注與思考的問題。
1 攝像測量與遙感技術
1.1 攝像測量
攝像測量是指通過影響研究信息的獲取、處理、提取和成果表達的一門科學,其實質是一門信息科學,目前是測繪學的分支學科。就學科而言,攝像測量學主要針對集合定位和影像解譯這兩大問題進行解決。其主要內容包括不同比例尺下的地形圖的測繪、數字地面模型的建立、提供地理或土地信息系統的基礎數據。在學科特點方面,攝像測量學反映的是客觀的、真實的目標,形象直觀,并且可從中獲得大量信息,其中主要是物理信息與集合信息,同時攝像測量還可以針對動態物體進行測量,捕捉其瞬間影像,對測量工作的進行是一大進步,此外,攝像測量的引用范圍較廣,適用于大范圍地形測繪,提高測繪效率。在工作地點的選擇上,攝像測量由于是在影像中進行測量工作,其工作地點不再受氣候、地理等條件的限制,為實際測繪工作提供便捷。
1.2 遙感技術
遙感技術是一種探測技術,始于上世紀60年代。事實上,任何物體都具有光譜特性,即吸收、反射、輻射光譜的性能。不同物體對于光譜的反映存在差異,同一物體在不同的時間和地點也會對光譜產生不同的反射和吸收程度差異。遙感技術正是利用這一原理,將電磁波理論結合傳感儀的使用,對遠距離目標所輻射和反射的電磁波、可見光、紅外線信息進行收集處理,最終成像,達到探測和識別的目的。遙感技術是一套設備系統共同協作可完成的工作體系,其組成設備包括遙感器、遙感平臺、信息傳輸設備、接收裝置、圖像處理器等。遙感技術按照電磁譜段的差異可分為可見光遙感、紅外遙感、多譜段遙感、紫外遙感和微波遙感。遙感技術由于其探測范圍大、獲取資料速度快、受限條件較少等原因被廣泛應用于農業、林業、地質、地理、海洋、水文、氣象、測繪等許多領域。
2 攝像測量與遙感技術的應用現狀
2.1 攝像測量的應用現狀
(1)航空攝影
航空攝像,又稱航拍,指在飛機或其他航空飛行器上利用航空攝影機攝取地面景物的技術。航空攝像技術的實現必須以航天技術為基礎,在航天攝影技術方面也有著一定的要求,測量標準更加嚴苛,所要求的攝像測量工作者的專業技能也更高,在測量成本方面,由于其過程涉及航天技術的應用,成本自然很高。
(2)無人機低空攝像測量
無人機低空攝像測量是攝像測量的一項重要應用,其目的是獲取高分辨率數字影像。無人駕駛飛機作為飛行平臺,運用的傳感器通常是具有高分辨率的數碼相機,結合遙感技術,通過系統一系列的集成應用,最終獲取到面積較小、色彩保真、大比例尺的航測數據。當代無人機低空攝像測量被廣泛應用于基礎地理數據的獲取,為接下來的工作奠定基礎。與衛星遙感相比,無人機低空攝像測量具有明顯的優勢,首先在操作上,無人機攝像測量更加機動靈活,在安全性上也更有保障,由于是低空作業,其影響分辨率較高,攝像測量精度可達到亞米級。從成本上看,無人機低空攝像測量無疑成本低與衛星遙感。
2.2 遙感技術的應用現狀
(1)農情檢測
我國是農業大國,糧食問題歷來是我國政府密切關注的所在。攝像測量與遙感技術由于其對真實畫面的捕捉與反饋使得其獲取的數據更具科學性與客觀性,并且其在數據收集過程中周期較短、范圍較廣,因此,將其應用于農作物監測具有很大的優勢,獲取的相關資料對于農作物長勢情況的掌握和農業估產具有重要作用。上世紀80年代中期,在國家經委的支持下,以中國氣象局為主的相關部門組織開展了北方十省冬小麥股產試驗,標志著我國氣象衛星非氣象領域工程化應用的開始,也是我國首次開展大規模遙感估產工作?!鞍宋濉逼陂g,我國建立了主要糧區主要農作物(小麥、水稻、玉米)的股產信息系統,其中大面積冬小麥遙感股產運行系統是遙感技術與地理信息系統技術相結合的產物。它將整個遙感估產過程中的各個作業環節納入計算機系統運行,使整體具有數字化作業能力,并能夠輸出各種估產結果。自1992年起的三年內,在黃淮海地區進行冬小麥遙感估產試驗的結果表明,利用遙感技術對大面積農作物股產的精度能夠達到95%以上,具有較大的應用價值。目前,利用氣象衛星進行農作物估產的應用已經得到了普及與深化,并逐漸形成為一種業務化手段,估產對象也逐漸走向多樣化。
(2)地質礦產資源調查
礦產資源是重要的自然資源,是人類社會賴以生存的物質基礎,是國家發展與安全的中國要保障。我國礦產資源豐富,遙感技術的應用前景廣闊,且遙感技術在區域地質填圖方面的應用較為成熟,在其應用效果上也取得了一些成就。例如,在內蒙古、山東、江西等省開展的32項1:5萬圖幅的地質填土工作中,遙感技術的應用一方面顯著提升了工作效率與工作質量,另一方面也節省了填圖費用,每幅圖的實際費用僅占常規方法所耗用資金的三分之二。
3 攝像測量與遙感技術的應用發展
隨著攝像測量和遙感技術自身技術水平的發展,可預見的是,其應用的領域將會更加廣泛。攝像測量的具有代表性的發展趨勢是傳感器的改良與創新,結合其在不同領域的應用及其實際需要而改革發展。事實上,在不同行業中,對于攝像測量與遙感技術的需求需要根據行業特點加以確定,根據自身需求加以運用。在攝像測量與遙感技術的應用過程中,相應的測量軟件平臺的開發與信息提取與分析效率的提高逐漸成為重要的發展趨勢。在當下這一大數據時代,想要對二者加以改進,就必須提高數據的處理效率,,進行推動器改革,同r在遙感技術方面,對遙感數據的處理要更新模型的效率,引入先進算法,更好地將其應用于更多領域。
4 結束語
綜上所述,在當今經濟高速發展、行業變化較快、信息環境變化莫測的大環境下,我國對攝像測量與遙感技術的應用將會越來越廣泛,其技術的提高速度與質量應當被社會各行業關注。攝像測量與遙感技術自身的發展一方面具有科技性意義,同時也具有整個人類社會的經濟價值,在其應用領域中,更是具有商業價值,因此,我國應加快攝像測量與遙感技術的研究與開發,并在其應用范圍中不斷擴展。
參考文獻
[1]張軍.攝影測量與遙感技術發展展望[J].科技資訊,2015.
關鍵詞:森林資源二類調查新技術;遙感技術;地理信息系統;全球定位系統
中圖分類號:S757.27 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20150733089
目前,我國雖然把林業建設作為生態文明建設的重點,但是森林資源的管理方面矛盾依然非常尖銳,最突出的矛盾就是我國林業正處于邊治理邊破壞的相持階段。對森林資源加強管理是為了化解這個矛盾,使林業更好地發展,促進生態文明建設。森林資源二類調查是森林資源監控系統的重要組成部分,本文簡單地提出了我國在森林資源二類調查方面應用的主要技術手段,指明了其中的部分問題,并提出一些應對策略。
1 我國森林資源二類調查中應用的新技術
我國在森林資源二類調查當中應用的主要手段有遙感技術、地理信息系統和全球定位系統。遙感技術的原理是利用各種傳感儀器輻射電磁波通過物體反射回來電磁波然后再接收反射的信息,從誕生到現在這項探測技術已經變得非常發達,具有反饋信息速度快、信息準確的優點,將其應用到森林資源的管理工作當中,對森林資源的調查監測起到了非常重要的作用,比如監測森林的覆蓋面積、繪制林區地形等。地理信息系統集數據收集、存儲、管理、計算于一體,在收集數據之前,必須要確定收集對象的地理位置,然后對對象里的全部因素進行統計。全球定位系統可以說是種輔助手段,它對影像上顯示不清楚的地方進行準確定位,幫助工作人員獲得更加準確的數據。
2 我國森林資源二類調查技術的缺陷
2.1 二類調查技術長時間無法得到提升
受我國的國情和經濟發展水平限制,遙感技術、地理信息系統、全球定位系統進步緩慢,遙感技術并沒有被廣泛采用,只是在經濟發達的地區和特殊地區被使用,地理信息系統在森林資源二類調查當中所起到的作用只局限于某些方面,無法為二類調查技術帶來更大的突破,全球定位系統受地形影響不能準確定位,實質性作用不大。
2.2 二類調查技術監測的內容不全面
綜合全國的森林資源二類調查來看,二類調查技術內容并不全面,具體反映在調查內容側重于對森林覆蓋面積的統計,對于其他方面可以說是完全忽略,比如對林區內生態狀況的調查,包括林區內的林木種類、棲息動物以及是否有火災、病害、蟲害的發生,在發生這些災害以后該采取何種措施來解決也沒有受到我國的重視。
2.3 監測的數據跟不上林區建設的需求
二類調查技術監測的內容更新時間間隔長,導致監測的時效性比較差,在相關部門有需要的時候,這些數據不能很好地服務于其工作,加大工作難度,森林資源管理的數據滯后于林區的自然發展,數據存在不真實的情況,對于森林資源的管理無法提供數據保障,不能促進林區的發展與生態文明建設。
3 解決森林資源二類調查技術問題的策略
3.1 加強技術研究,提升技術水平
毋庸置疑,我國的二類調查技術雖然總體水平還比較低,但是國際上一些發達國家的水平還是高于我國的,我國應該借鑒國外先進科技水平,促進國內森林資源二類調查技術水平的提升,還要投入資金和人力加強國內技術研究,積極推廣和使用高新技術手段,為森林資源管理奠定堅實的技術基礎。
3.2 豐富檢測內容,完善檢測體制
在已有的檢測內容基礎上,綜合考慮全局,放眼國際,逐步增加檢測內容,加強對林區生態狀況的檢測,做好火災、病害、蟲害的預防工作,增強森林的生態功能、經濟功能和社會功能,改善生態環境,及時更新數據,提高數據的準確性,為森林資源數據評估、資源流動提供依據,促進生態文明建設和經濟發展。
3.3 優化管理方案,建設高素質隊伍
森林資源管理人員應該及時尋找更加合適的管理方法,優化管理方案,強化檔案管理,保證數據的統計、分析、計算及時準確上傳,幫助決策者科學合理決策,以便更好地配置資源,管理森林資源。森林資源管理者應該努力提高員工專業素質,加強職業技能培訓,建設一批高素質的管理隊伍和資源調查監測隊伍。
4 結束語
森林資源管理的最終目的都是為了實現森林可持續發展,促進生態文明建設,對于森林資源的管理不僅要加強數據統計與分析,還要對森林實時實地監控,在遇到自然災害時,比如火災、病害、蟲害等,要利用各項技術及時找出問題所在,對癥下藥,提前做好預防工作,做好事后處理工作,借鑒國外森林資源管理方面的先進技術,更新國內技術,消除各項的弊端,這些都是提高森林資源管理質量的必要措施。
關鍵詞:環境;污染;遙感技術
引言
隨著我國經濟的高速發展,環境污染和生態破壞日益嚴重,突發性環境污染事故也時有發生。環境監測作為環境管理和污染控制的主要手段之一,正發揮著不可替代的作用。遙感技術是獲取環境信息的有力手段,是實現這一目的的極有效的技術。運用遙感技術監測環境污染及生態環境狀況,正確評價環境質量,尋求改善生態環境的途徑和措施,具有重要的意義。
1遙感技術概述
1.1基本概念
遙感技術是從衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息,判認地球環境和資源的技術。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標的電磁輻射特征,并將特征記錄下來,供識別和判斷。
1.2特點
遙感技術具有監測范圍廣、速度快、成本低、質量高,便于進行長期動態監測等優勢,還能發現用常規方法往往難以揭示的污染源及其擴散的狀態,因此遙感技術正廣泛地應用于監測水污染、大氣污染等方面.其最重要的作用是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量,快速進行污染源的定點定位、污染范圍的核定、大氣生態效應、污染物在水體、大氣中的分布、擴散等變化,從而獲得全面的綜合信息。
2環境污染遙感監測技術
遙感技術是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性,遠距離不直接接觸物體而識別、測量并分析目標物性質的技術,根據所利用的波段,遙感監測技術主要分為可見光、反射紅外遙感技術、熱紅外遙感技術、微波遙感技術三種類型.當前,遙感的應用已深入到農業、林業、漁業、地理、地質、海洋、水文、氣象、環境監測、地球資源勘探、城鄉規劃、土地管理和軍事偵察等諸多領域。
3環境污染遙感監測技術的應用
3.1水環境污染遙感監測
對水體的遙感監測是以污染水與清潔水的反射光譜特征研究為基礎的,可以采用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。遙感監測視野開闊,對大范圍內發生的水體擴散過程容易通覽全貌觀察出污染物的排放源、擴散方向、影響范圍及與清潔水混合稀釋的特點.從而查明污染物的來龍去脈。
3.1.1泥沙污染及水體渾濁度分析
水體中泥沙含量增加使水反射率提高.隨著水中懸浮泥沙濃度的增加及懸粒徑增加,水體反射量逐漸增加,反射峰亦隨之向長波方向移動,即紅移.又由于水體在0.93~1.13μm附近對紅外線吸收多,不適宜作懸浮泥沙濃度的判定波段.定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段應在0.65~0.85μm之間。
3.1.2城市污水監測
城市大量排放的工業廢水和生活污水中帶有大量有機物,它們分解時耗去大量氧氣,使污水發黑發臭,當有機物嚴重污染時呈漆黑色,使水體的反射率顯著降低,在黑白像片上呈灰黑或黑調的條帶.使用紅外傳感器,能根據水中含有的染料、氫氧化合物、酸類等物質的紅外輻射光譜弄清楚水污染的狀況.水體污染狀況在彩紅外像片上有很好的顯示,不僅可以直接觀察到污染物運移的情況,而且憑借水中泥沙懸浮物和浮游植物作為判讀指示物,可追蹤出污染源。
3.1.3廢水污染和水體熱污染調查
廢水由于水色與懸浮物性狀千差萬別,特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣。廢水污染一般用多光譜合成圖像進行監測,有的根據溫度的差異也可用熱紅外方法測定.熱污染使用紅外傳感器,能根據熱效應的差異有效地探測出熱污染排放源,熱紅外掃描圖像主要反映目標的信息,無論白天、黑夜,在熱紅外像片上排熱水口的位置、排放熱水的分布范圍和擴散狀態都十分明顯,水溫的差異在像片上也能識別出來.利用光學技術或計算機對熱圖像作密度分割,根據少量同步實測水溫,可正確地繪出水體的等溫線.因此熱紅外圖像能基本上反映熱污染區溫度的特征,達到定量解譯的目的。
3.2大氣污染遙感監測
大氣遙感是利用遙感器監測大氣結構、狀態及變化。對于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜,可以通過測量大氣的吸收及輻射的光譜而從其結果中推算出來。
3.2.1有害氣體的監測
人為或自然條件下產生的SO2、氟化物等對生物肌體有毒害的氣體,通常采用間接解譯標志進行.植被受污染后對紅外線的反射能力下降,其顏色、紋理及動態標志都不同于正常的植被,如在彩紅外圖象上顏色發暗、樹木郁閉度下降、植被個體物候異常等,利用這些特點就可以間接分析污染情況.對于地面污染,例如農田遭受污染之后,作物的生長將起特殊變化,地下水的污染也會引起地面植被的變化,與正常生長區的作物有不同的光譜表現.多光譜成像儀能監測這些變化,從而圈定地面污染分布范圍,進一步對地面污染預防規劃。
3.2.2臭氧層監測由于臭氧對0.3μm以下紫外區的電磁波吸收嚴重,因此可以用紫外波段來測定臭氧層臭氧含量的變化.在2.74μm處有個吸收帶,可以用頻率為11083MHz的地面微波或用望遠鏡來測定臭氧在大氣中的垂直分布.又由于大氣中臭氧含量高則溫度高,又可以用紅外波段來探測。
4發展趨勢
遙感影像獲取技術方面,隨著高性能新型傳感器的研制開發水平的提高以及環境資源遙感對高精度遙感數據要求的提高,高空間和高光譜分辨率已是衛星遙感影像獲取技術的總發展趨勢。雷達遙感技術具有全天候全天時影像的獲取能力以及對一些地物的穿透能力,將得到更廣泛的應用。以地球為研究對象的綜合對地觀測數據獲取系統必將是當前及今后遙感技術發展的重要方向之一。
遙感信息模型的發展方面,遙感信息機理模型的發展和拓寬,特別是不確定性遙感信息模型與人工智能決策支持系統的開發與綜合應用也將是一個重要研究和應用方向。將環境污染遙感監測技術(RS)與地理信息系統(GIS)、全球定位系統(Geographic Information System,GPS)、專家系統(Expert System,ES)技術集成,利用環境污染遙感監測集成系統,可以大大提高環境監測的科學性,合理性及智能化程度,從而大擴展環境監測的應用范圍,開發集GPS、RS、GIS、ES于一體、適合環境保護領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術,也將是今后環境遙感技術的發展趨勢。
5結束語
當前,我國環境污染遙感監測技術應依托我國的對地觀測技術和對地觀測系統的發展計劃,同時充分利用國際上資源環境衛星系統,開展廣泛的國際合作和交流,大力發展我國的環境污染遙感監測技術,并充分利用現有的環境監測網點和常規監測方法,采用遙感技術與地面監測相結合的方法,建立我國的環境污染遙感監測系統。
參考文獻
[1]李曉雪.基于遙感技術的環境監測應用分析[J].自動化與儀器儀表,2015(04)
從字面意思來看,遙感即遙遠的感知,泛指一切無接觸的遠距離探測。比如自然界中蝙蝠飛行時靠超聲波來探測周圍的地理環境,深海中的潛水艇靠聲納來確定位置等等。人類最早在遙感方面的應用可以追溯到17世紀初。當時歐洲荷蘭小鎮的一家眼鏡店的主人利伯希(Hans Lippershey),為檢查磨制出來的透鏡質量,把一塊凸透鏡和一塊凹鏡排成一條線,通過透鏡看過去,發現遠處的教堂塔尖好象變大拉近了,于是在無意中發現了望遠鏡的秘密。1608年他為自己制作的望遠鏡申請專利,并遵從當局的要求,造了一個雙筒望遠鏡。到了1609年,伽利略制作了放大三倍的科學望遠鏡并通過它首次觀測了月球。人類終于使觀察遠處的事物成為了可能。
僅僅能觀察到遙遠的事物還遠不能使人們滿足,人們還希望能夠通過觀測記錄下其他地方的地物信息,來實現進一步的研究與應用。到了19世紀,照相機的出現又使遙感技術有了新的發展。1839年,法國的達蓋爾(Daguarre)發表了他和尼普斯(Niepce)拍攝的照片,第一次成功將拍攝到的事物記錄在膠片上。人們從而可以將觀測到的事物用圖像的方式記錄下來。后來,有人將照相機綁在鴿子身上,再將鴿子放飛,拍攝到了英國倫敦的空中影像圖;1858年,法國有人則用系留氣球拍攝了巴黎的鳥瞰相片。到了1903年,萊特兄弟發明了飛機,從而使遙感技術又得到了一次飛躍:1909年有了第一張航空相片;一戰期間(1914~1918年)形成了獨立的航空攝影測量學的學科體系。到了二戰期間(1931~1945年),彩色攝影、紅外攝影、雷達技術、多光譜攝影、掃描技術以及運載工具和判讀成圖設備的出現,成為了現代遙感技術的基礎。
1957年,前蘇聯發射了人類第一顆人造地球衛星,人類進入了太空時代。1968年,美國阿波羅8號宇宙飛行器發回了歷史上第一幅地球影像。從此,人類有了新的視角來重新認識我們賴以生存的地球。1972年美國發射了第一顆陸地衛星,標志著航天遙感時代的開始。經過幾十年的發展,遙感技術已應用于國民生活越來越多的領域中。
隨著現代遙感技術的不斷進步,各種遙感儀器的不斷研發,可用信息源越來越多,遙感技術在各行業上的應用不斷深入,也越來越廣泛。遙感技術擁有其他技術手段所不具備的眾多優點:遙感探測能在較短的時間內,從空中乃至宇宙空間對大范圍地區進行觀測,并從中獲取有價值的遙感數據,大大拓展了人們的視覺空間。比如,一張陸地衛星圖像覆蓋面積可達3萬多平方千米。遙感技術還具有時效性強的特點,即通過遙感,人們獲取信息的速度快、周期短。例如美國的陸地衛星(Landsat)每16天可覆蓋地球一遍,NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖像,從而實現天氣情況的實時更新。通過遙感技術還可以實現較高的經濟與社會效益。由于地球上有很多地方的自然條件極為惡劣,如沙漠、沼澤、高山峻嶺等,這些地方人類難以到達,但我們可以采用不受地面條件限制的遙感技術,特別是航天遙感,方便及時地獲取這些地區的各種寶貴資料。
經過幾十年的發展,現代遙感技術已形成了一個從地面到空中,從信息數據收集、處理到判讀分析和應用,可以對全球進行探測和監測的多層次、多視角、多領域的觀測體系,是獲取地球資源與環境信息的重要手段。在農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域,遙感技術都可以大展身手。在地理災害信息獲取、受災環境宏觀調查以及災害動態監測和災情損失評估中,遙感是不可缺少的手段之一。2010年10月,海南出現了連續多天的強降雨天氣,海南測繪局在國家測繪局的支持下,成功獲取了10日海南島東部2.2萬平方千里的合成孔徑雷達衛星遙感數據,數據范圍涉及???、三亞、瓊海、陵水、文昌、保亭、萬寧、定安、澄邁等受災較嚴重的市縣,并據此制作完成了《海南省強降雨積水區域分布專題地圖》,送交省政府有關部門,為災情監測和評估、災后重建等工作提供了科學依據。
在軍事上遙感技術起到的作用無疑是非常重要的。在現代戰爭中,通過軍事衛星和飛機上攜帶的各種高性能遙感器可以獲得精細的戰場環境,有效地獲取敵方整體部署情況,監視、跟蹤和預測敵方部隊的行動,全面掌握打擊目標的位置分布,引導精確攻擊武器準確地命中目標,完成評估戰場毀傷效果等重任。大家在電影、游戲中經??吹降臒峒t外成像儀就是其應用之一。熱紅外成像儀對溫度十分敏感,它采用紅外探測器來獲取地面目標的紅外輻射,記錄的是目標自身的紅外輻射信息,使得敵方目標無處遁形。利用熱紅外成像儀對溫度的敏感,在軍事上常用于探測和監視地方偽裝人員、飛機、坦克、導彈發射和核爆炸等有熱源目標。遙感技術充當著指揮系統“眼睛”的作用,而且是一雙“火眼金睛”。
關鍵詞:信息管理系統;林業管理;過程中應用
森林資源是國民經濟建設中的重要資源之一,為了實現科學化的林業資源管理體系,應當建立和應用林業信息管理系統。林業信息管理系統包含林業財務、森林防火、森林公安、病蟲害防治、動植物保護、采伐運輸、育苗造林、森林資源等諸多應用子系統,各個子系統具有一定的獨立性;與此同時,及時對相應的信息數據進行分析和處理。通過對信息管理系統的建立和應用,能夠有效的提升林業管理過程中的管理效率、管理制度、管理職責、管理能力。
1林業資源管理信息系統的目標
林業資源管理信息系統是運用計算機技術、網絡通訊技術、遙感技術、數據庫管理技術,以地理信息系統為基礎平臺,集空間圖形信息、統計數據信息、數據信息共享,將模型預測、統計數據、遙感數據、圖形信息等內容進行有效的融合,從而更好的共享數據信息,提升監測水平[1]。系統全面提升了森林資源管理現代化水平和林業科學決策能力,為各級森林資源管理部門提供及時、準確的資源信息和實用高效的信息處理與分析工具,對推進林業信息化進程具有重要意義。
2林業資源管理信息系統的原理
在林業管理工作當中,通常面臨較大的復雜性,需要兼顧到經濟、社會、自然等方面的因素。森林資源主要包括深林中的樹木,以及林區范圍內的林地資源、微生物資源、動物資源、其它植物資源等。森林資源具有多態性、多元性、空間性等特點,在林業管理的過程中,需要各級林業部門相互之間建立良好的溝通與協作。因此,在資源管理信息系統當中,計算機網絡技術、GIS技術等都發揮著重要的作用[2]。遙感技術在系統中具有十分廣泛的應用,能夠對豐富的數據進行動態的提供。在人工造林、監測采運、林木采伐規劃、森林經營管理、森林災害監測估計、森林資源動態監測等方面,都發揮著十分良好的作用。同時在系統當中,利用GPS的全天候、全球性的優勢,更好的進行森林資產評估、森林旅游、森林防火、野生動物、森林資源調查、森林分布區域測定等工作。在系統中,地形圖、地面調查、GPS數據、遙感數據等,都能夠為林業資源管理提供依據和參考。每種不同的數據信息,都能夠對特定方面的狀態和信息進行反饋。在林業資源管理信息系統當中,能夠對這些數據信息進行有效的協作、互補、冗余,對不同空間、時間的數據信息資源加以利用,并通過人工智能技術、計算機技術等進行分析,從而獲取更加充分、詳細的信息,為林業管理工作提供良好的指導[3]。
3林業資源管理信息系統的建立
在林業管理工作當中,為了滿足實際的管理需求,對林業資源進行了分塊管理,并在管理當中建立諸多不同的科室,分別負責對林業資源特定方面的管理,并建立了林地系統、林權管理系統、采伐系統等?;谶@些因素,建立了專門針對林業管理的資源管理信息系統,具體架構體系如圖1所示。從中能夠看出,在資源管理信息系統當中,包含了應用系統、功能組件、專題數據、公共平臺、基礎數據等不同層次。其中,應用系統層根據實際要求組裝相應的功能木塊和組件,對專題數據、基礎數據等進行良好的管理與融合。在功能組件層當中,是由特定數據處理功能程序塊構成,作為基本單元組成了應用系統。在專題數據層中,基于林業管理分塊的基本情況,提供數據給各個專題應用系統。在公共平臺層當中,能夠全方位對外信息,實現自動化辦公和基礎地理數據管理。在基礎數據層當中,將數據資源提供給各個不同的應用系統。在林業管理工作當中,為了滿足實際的管理需求,對林業資源進行了分塊管理,并在管理當中建立諸多不同的科室,分別負責對林業資源特定方面的管理。基于這些因素,建立了專門針對林業管理的資源管理信息系統,具體架構體系如圖1所示。從中能夠看出,在資源管理信息系統當中,包含了應用系統、功能組件、專題數據、公共平臺、基礎數據等不同層次。其中,應用系統層根據實際要求組裝相應的功能模塊和組件,對專題數據、基礎數據等進行良好的管理與融合。在功能組件層當中,是由特定數據處理功能程序塊構成,作為基本單元組成了應用系統。在專題數據層中,基于林業管理分塊的基本情況,提供數據給各個專題應用系統。在公共平臺層當中,能夠對外信息,實現自動化辦公和基礎地理數據管理。在基礎數據層當中,將數據資源提供給各個不同的應用系統。森林資源管理具有較高的安全性要求,利用C/S結構進行數據管理,將加密碼通道配置在客戶機當中。利用B/S結構應用與其它數據部分,采用了多級權限控制策略。在系統中對組建技術、數據層管理等進行了應用,在增減數據、變更功能等維護當中,不會對其它部分造成影響。
4林業資源管理信息系統的應用
在林權系統中應用GPS、GIS等技術,能夠實現空間數據處理、空間分析等功能,對林權進行有效的管理。采伐系統采伐系統主要是針對林木資源采伐的管理系統,在采伐限額到木材運輸的整個過程中,實現有效的管理。林地管理系統主要是針對林業產業的特殊性,對林地資源進行更好的管理和利用,同時兼顧病蟲鼠害、森林火災的監控和預防。在這些系統的應用當中,對于相應的圖像,要進行紋理特征提取、邊界提取、面積統計、距離量算、數據配準、彩色查找編輯、圖像顯示存儲等功能。基于專業的規范和標準指導,對林業專題圖進行制作,建立不同的統計報表圖形、林業專題圖等??梢圆捎弥悄茏R別技術來分割圖像,從而明確森林調查因子、森林火災、森林資源空間分布、狀態變化等信息。綜合應用數據調查、地形圖、GPS數據、遙感圖像,能夠進行流轉設計、林地權屬、旅游設計、采伐設計、造林規劃等林業管理工作。采用GIS技術進行區域包含分析、網絡路徑分析計算、鄰域分析、緩沖區分析、疊置分析等。利用相關的數學模型,分析管理森林資源的空間運動、空間趨勢、空間對比、空間關聯、空間質量、空間關系、空間形態、空間分布、空間位置等空間結構方面的信息,從而對相應的動態模型、三位分布圖進行建立,更好的進行林業管理?;诹謽I管理的主要需求,以及資源管理信息系統結構等方面,對系統功能及其實際應用加以確定?;诖_定的系統結構,應當更多的對林業管理實際需求加以重視。在林業資源管理信息系統當中,需要運用各種方式和技術,對林業資源的相關數據進行獲取,同時綜合性的分析和管理數據,使森林資源的監測能力得到有效的提升,對決策能力、管理能力的提升也有著十分重要的意義[4]。所以,在實際應用當中,應當充分發揮出資源管理信息系統的輔助決策、分析評估、空間結構、森林資源規劃設計、圖像智能識別、林業地圖制作、圖像管理、數據格式轉換等功能,更好的為林業管理提供保障。系統的主要功能如圖2所示。在處理和采集林業地圖的面線標志物的過程中,應實現良好的高效的半自動或自動的數字化操作,處理和采集地理坐標,拼接和編輯柵格圖像,轉換不同數據格式的屬性、柵格、適量等數據源。
5結論
森林資源是國民經濟建設中的重要資源之一,它不僅具備生態效益和社會效益,同時,在社會經濟的可持續發展中發揮著重要的作用。為此,在林業管理過程中,為了進一步提高管理效率和管理質量,應及時建立信息管理系統并加以應用,充分發揮信息管理系統在林業管理中的作用,從而實現高效、快捷的信息化管理體系。
作者:范志華 單位:廣德縣林業局
參考文獻:
[1]李志奇,白曉麗,陳生德,蔣德宏.地理信息系統在森林資源管理方面的應用[J].農業與技術,2014,11:80.
[2]鞏建新,趙會艷,孟憲勇.ArcGIS地理信息系統在林業資源管理中的應用[J].安徽農學通報,2014,23:131~132.
【關鍵詞】3S技術 退耕還林(草)
退耕還林(草)工程是一個非常復雜的項目,如何對工程進行管理、工作怎樣開展、如何進行下一步工作安排和部署,都要進行科學的管理和監測,利用常規技術是比較困難的。特別是象退耕還林(草)這樣大型的工程監測和決策、工程的設計,若要在短時間內迅速完成,快速決策,利用3S技術將是一個重要的發展趨勢,綜合RS的宏觀、大量信息、更新周期短,GPS的精確定位,GIS的綜合處理、空間分析和管理的長處,科學的對退耕還林(草)工程進行動態監測、分析管理及決策。將“3S”技術應用到退耕還林(草)中,可快速、準確地查清退耕坡地面積,制定科學、合理的實施方案,及時、有效地監督檢查工程實施的進展和效果。
1 RS在退耕還林中的應用
RS由于其時效性強,價格便宜受到了各行各業的重視。其在林業上已有較為成熟的應用。如一類調查、二類調查、荒漠化監測等。在大面積的退耕還林工程中進行應用可以節約大量的調查經費,并且可以及時反映工程的進展情況及病蟲害、火災等情況。但林業應用最廣的LANDSAT5 TM遙感資料分辨率為30m,在工程應用稍有不足,若利用SPOT的10m分辨率的資料與TM的資料進行鑲嵌疊加應用,多波段合成可達到10m的分辨率,滿足工程需要,還可以直接應用SPOT5數據,SPOT5衛星在保持視場為60公里不變的情況下,將全色影像分辨率提高到2.5米,將多光譜影像分辨率提高到10米。另外還可采用國產資源衛星資料(如中巴資源衛星的CCD數據,分辨率19.5m)進行監測,更加節約經費。
調查采用遙感與現地常規調查相結合的方法進行。選擇當年度合適季節的遙感(TM影象或國家資料衛星)資料作為調查的信息源,衛星影象的比例尺為1:2.5-5萬。獲取遙感圖象后,通過實地調查及相關資料的TM等影象色調特征及形態特征綜合分析,建立工程區退耕和新造林地、草地、耕地等各類的解譯標志,作為判讀的依據后進行遙感資料的判讀并獲取信息。
先要完成對遙感圖像的處理和判斷分類、建立DEM,下一步就進入了核心的步驟,即是對遙感圖像、DEM和土地利用圖、行政區圖等矢量圖形進行疊加分析,得到最終成果。
2 GIS在退耕還林中的應用
利用GIS 可以對整個退耕還林工程進行管理監測。要對工程進行管理,首先建立退耕還林工程的數據庫,其中的圖形庫的主要內容除了各級行政界限外,還需要各種地形因子,如等高線、土壤、植被、土地利用類型。在疊加上各類與退耕、造林和種草等相關資料的同時,利用GIS強大的分析功能,對退耕還林地區進行科學規劃,哪些地方首先退、退多大范圍,退下來后根據自然條件及技術條件確定怎么還等。每年及時更新數據,隨時掌握及時的信息,并可隨時提供各種信息的圖件,便于直觀了解,為整個工作的安排部署提供可靠的依據。
退耕還林工程監測信息系統在內容上由計算機硬件、系統管理軟件和包括數據采集(樣線、線段)記錄表的數據處理和統計報表生成軟件、GIS通用工具及制圖軟件、圖象處理軟件及統計分析軟件等在內的應用軟件,以及記錄退耕還林工程區自然資源、環境與社會經濟狀況的圖象庫、統計分析及專題評價模型庫等基礎數據庫組成。
3 GPS在退耕還林中的應用
GPS作為一種十分有效的定位工具,它能在任何時候全天候實時確定所在地點的大地坐標,并可通過導航達到目的地。而傳統的定位技術在缺乏明顯地物的地區定位往往困難重重,使用GPS定位,速度快、誤差小、簡便易行。
GPS在退耕還林工程中其作用為配合GIS和RS使用。其準確的定位為GIS提供準確的地理信息,為使工程建設能夠不重不漏及其它提供依據。其準確的坐標定位對RS和GIS信息的匹配提供了聯系,為建立解譯標志提供了保證。同時還可以在準確坐標處拍攝照片,作為建立解譯標志的依據。
GPS 最重要的性能是可獲取點、線、面的數據,如點的坐標、線的方向、面的大小等。在退耕還林工程監測中,需要測量地塊的信息,如退耕面積、位置等。在野外,用常規方法高精度采集這類數據一般比較困難,用GPS則顯示出其巨大的優越性。GPS可沿著界線的方向,在行進中記錄數據。所采集的數據,應用響應配套軟件(比如MAPSOURCE軟件)可以直接成圖,甚至直接得出地塊面積及三維坐標(經度、緯度和海拔)。這樣丈量長度和計算面積則非常方便,并且誤差很小。再結合其它數據,形成退耕還林工程信息圖。
在退耕還林檢查驗收過程中,還可以通過GPS軌跡判斷檢查人員是否達到現地,從軌跡可以看出檢查人員的行走路線、到達時間等。
GPS 接收因其廠家的不同,適用的國家和地區不同,內設參數各不相同;正確的參數設置一方面可提高數據的準確度,另一方面有利于用戶讀取。我國的時區為北京時區,林業常用比例尺的地形圖一般使用高斯-克呂格投影,采用大地公里網格坐標結合經緯度的坐標系統,高度(即海拔)以黃海海平面為基準,在采集數據時可根據需要和實際情況設置其他參數。
現在我們一類清查中使用的GARMIN公司的GPS-12美洲豹型、奇遇、小博士等全球定位儀,其定位精度為在經過參數修正后定位精度在7-8m以內,可滿足工作需要。
4 問題與討論
3S技術的應用在我國剛剛展開,退耕還林(草)又是一個規模宏大的生態工程,在具體研究3S技術在這個工程中的應用時,以下幾個問題還是值得探討的。
(1)資金的問題。這項以遙感技術為核心的研究工作需要大量的遙感圖像和數字地圖作為基礎資料和信息來源,而這兩種數據的價格都很高,因此必須有充足的經費作為保障。但退耕還林工作到目前為止,國家還沒有安排相應的工作經費,并且又主要由縣級林業部門負責,一般縣上財政都比較困難,特別是西部的一些縣,不可能拿出那么多資金來,所以這工作經費的問題是個比較突出的問題。
(2)計算機軟、硬件設備的問題。對遙感影像和數字地圖的各種處理和分析都需要十分專業的GIS或RS軟件支持,因此相關專業軟件是必備的。ERDAS8.7和ARCGIS9都可以滿足工作需要。要實現動態監測就要求實時獲取新的遙感影像,因此要求有大容量的存儲設備來存儲這些圖像數據,而且對大量的數據處理和分析也要求必須配備性能較高的計算機硬件。
(3)人才技術人員的問題。運用3S技術推動退耕是一個復雜的系統工程,必須配備RS、GIS專業人員以及農學、林學、生態學、土壤學等各方面的技術人才,各專業人才相互配合、協同作戰才能較好地達到預期目標。而縣上往往這方面最薄弱,建議省上或者國家給予更多的技術支持,加強這方面人才的培訓和引進。
5 結語
退耕還林工程監測管理中,3S技術替代以往的單純實地調查,在監測方法上3S技術的應用標志著現代科學技術用于此類工作的一個重要開端?,F代遙感技術的使用,不僅提高了調查精度,而且大大節省了時間和資金,提高了工作效率。GPS在精確定位方面的卓越功能使退耕還林工程實施點的確定上如虎添翼。大大提高了工作效率。退耕還林工程信息系統的使用,成為退耕還林工程相關信息的儲存、處理、分析與評估的主要手段。該系統的建立與運行大大提高了退耕還林工程的處理能力、效率、技術水平和成功質量,為退耕還林工程注入新的活力。
關鍵詞:林業工程;計算機技術;應用
中圖分類號:S712 文獻標識碼:A
引言
在21世紀,科學技術飛速發展,在人們的生產、生活中計算機技術得到廣泛的應用。對于林業工程來說,計算機技術已從剛開始的計算工具,轉變成現在可以進行綜合信息管理與決策的高端技術系統。計算機技術的廣泛應用,讓我國林業工程的研究手段與管理技術發生了翻天覆地的變化。
1 我國的林業工程概述
由于林業工程是我國經濟建設、社會建設和生態建設的關鍵組成部分,所以林業工程建設的好壞,對我國的環境、國民經濟與社會的多個方面有著直接的關系。眾所周知,林業資源是我國可再生的生態資源,它具有保持水土、調節氣候、涵養水源、凈化空氣的重要作用,同時還可以為人們的生活與生產提供原料等。林業工程的目的是可持續發展并高效利用森林資源,并對森林資源的撫育、利用和林產品加工進行研究開發等。雖然林業工程是一個傳統的綜合性領域,但是隨著電子技術、材料科學信息技術、自動化技術的飛速滲透和發展,其研究范疇必定會得到進一步的擴展。
2 計算機技術在林業工程中的應用
2.1 應用計算機技術有利于林業工程的監測和控制
計算機技術監測的具體內容是采集并保存現場數據,監測對象是試驗或生產過程中所需要的各種數據。計算機的過程控制主要是指使應用計算機對林業工程中生產工藝中的濕度、溫度、電壓、重量、水壓、濃度等的化學用量與物理用量進行控制。主要步驟包括:應用計算機技術對林業工程中的各種資源進行樣地定位,例如,我國在對森林資源進行清查時,固定樣地與測量,采用的方法大多是根據地形圖進行引線定位,或是直接搜尋樣地。這種方法不但需要耗費大量時間,同時獲得的數據具有比較低的精度。當應用計算機技術時,比如應用GPS 定位技術,僅需要一個無線數據通信鏈與一個已知的精確的參考點,并輸入固定樣地的橫縱坐標,就能夠根據導航儀上的指定方向快速直接的找到樣地;應用計算機技術實時測量林地的面積,劃分地界,再應用多邊形計算法與DG-PS實際測量與計算林地的面積。這種算法具有非常高的精確度,對采伐跡地、場界與兩荒界的計算精度能夠達到分米級。
2.2 應用計算機技術有利于森林資源的管理
在林業工程中,林業工作的重點是對森林資源進行合理有效的管理管理,應用計算機技術來管理森林資源,可以提高管理工作的準確性和高效性。林業工程的林地管理工作中,對于一些占用、侵入林地的行為,相關部門能夠應用計算機技術進行準確的測量和定位,并對其面積進行計算。把應用遙感技術獲得的數據輸入到計算機中,就能夠立刻繪制出被占用、侵入林地的具置、圖形與面積。在對林業工程進行采伐設計時,可以應用GPS技術對采伐面積進行確定、分割采伐小班,并把GPS收集到的數據進行匯總提交至資源管理系統,從而確定需要采伐小班與采伐區的面積、運輸條件、位置等具體的情況,從而繪制出采伐設計圖。驗收采伐小班時,也可以按照上述方法應用計算機技術,從而正確地判斷出所需采伐小班的面積是否準確,是否存在越界情況,位置是否合理等。
2.3 應用計算機技術有利于有助于林業工程的繪圖
林業用圖的傳統方式都是通過手工繪制出來的,繪制的過程難度大、復雜,圖的標準度、規范度以及精確度不能得到保證,并且也不利于修改和檢驗。而通過有關圖形圖像輸出設備和計算機,并配合應用遙感技術、GPS 技術與計算機輔助應用設計軟件來進行林業工程繪圖,給林業工程繪圖工作帶來了巨大的改革。它能夠完全避免傳統繪圖的缺點,讓繪制的圖的標準度、規范度和準確度有較好的保證,更便于修改。當前,我國運用計算機技術繪制用圖技術仍處于初步階段,一些林業地區還沒有得到普及與應用,但是隨著計算機技術的飛速發展,林業繪圖在未來一定會廣泛應用計算機網絡,更好、更快、更準確地編輯圖紙,采集信息,讓林業用圖向管理程序自動化、三維圖形智能化、著圖文數據一體化的方向發展。
3 充分發揮計算機技術在林業工程中應用的方法
3.1 重視計算機技術的作用
近年來隨著計算機技術的應用與發展,計算機在我國的工作與生活中發揮著關鍵的作用。在林業工程應用計算機技術對于統計林業資源與監測林業資源有著非常重要的作用,同時也使林業管理的效率得到了提高。在林業工程工作中應用計算機技術對于森林資源的預防和監測工作有十分重要的作用,對于林業工程的發展有一定的積極作用。計算機技術能夠把先進的管理理念與技術引到林業工程中去,對于使森林資源的發揮有著非常關鍵的作用。
3.2 提高林業工程工作人員的水平
計算機技術是林業工程學習過程中的必修課,所以林業工程工作人員應該掌握一定的計算機技術知識,然而當前我國林業工程的發展時間相對較短,相關工作人員的計算機技術還有待提高,所以今后的林業工程工作應該對相關人員加強計算機技術的培訓。另外,林業工作部門還應引進一些優秀人才,指導林業工程的管理工作,指導工作人員計算機技術應用實踐,使林業工程工作能夠順利進行。林業工程管理人員還應該借鑒國外先進的林業工程發展經驗,作為我國林業工程發展的指導。
4 結語
林業工程對我國的環境建設與林業生產有非常關鍵的作用,但是我國的林業工程具有較短的發展時間,各方面工作并不成熟,因此,林業工程的發展水平還需要進一步提高。而計算機技術在林業工程的發展中是非常重要的,計算機技術能夠促進林業工程工作的發展。應用計算機技術分析和監測林業資源,對于林業的統計工作與防治林業病害能夠發揮重要作用。因此在今后的我國林業工程中,需要重視計算機技術的應用,促使我國林業工程工作的大力發展。
參考文獻
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