关键词：森林资源；GIS的数据更新模型；机载LiDAR数据 SPOT遥感影像 ；多源数据源
森林是生态系统的主体，是人类赖以生存的必须保障。森林资源是一切林业经营活动的基础，森林资源的消长变化无疑是人们关心的问题，掌握其变化情况，估计森林蓄积量和面积变化是研究的主要内容随1957年苏联发射第一颗人造地球卫星后，自20世纪60年代遥感技术投入使用。RS由于具有观测范围广，多波段成像和周期性等特点，发展迅速[1]。60年代计算机技术逐渐用于森林资源数据处理，70年代后开始建立森林资源信息系统，实现信息积累与共享。随着航天信息源的出现，适时反映森林资源成为现实，促进了森林资源的研究由静态向动态的转变[2] ，GIS将空间特征和属性特征紧密联系起来，进行交互方式的处理，结合各种地理分布模型，进行区域分析评价。可方便地建立生长、预测、经营、决策等专业模式。[3]
1 基于GIS的数据更新模型
森林作为资源可以不断再生的生态系统，在林木自然发育和人为干预的条件下，资源的空间几何数据和属性数据容易产生变化。正因为这种易变性，森林资源在不同的时间具有很大的差异，即时效性特征。森林资源的时效性特征很大程度上制约着林业经营决策的最终效果，因此要达到理想的经营效果必须实时更新森林资源空间数据。作为近年来GIS理论研究的热点，时态GIS的研究已经取得了较为可喜的进展，进而推动时态GIS的应用于生产实际。森林资源空间数据更新是森林资源有效利用与可持续发展的前提，通过应用空间数据可以确定林木位置，对资源信息进行详细查询，实现对不同时期森林资源的历史数据回溯、未来变化预测、空间拓扑分析等功能。要实现这些功能，需要将时态GIS和空间数据版本管理相结合，跟踪森林资源的状态变化，以求对森林资源进行准确快速地更新，指导人类更合理地利用森林资源，达到林业可持续发展的目的。除此之外，更新技术的提高有利于建立“数字林业”系统，为政府部门进行宏观决策提供多层次、多要素、多时态的森林资源信息。[4]
2 基于机载LiDAR数据和航空像片的单木参数提取
激光雷达（LiDAR)系统作为一种主动遥感技术，在对地观测尤其是探测地物高度方面具有其他遥感手段不可比拟的优势。凭借其准确地获取林地数字高程模型和探测林木高度的优势，将遥感技术在林业上的应用登上了新的台阶。国内外的学者在应用LiDAR数据获取单木参数方面做了很多研究，研究方向主要集中在方法和算法两个方面。研究发现虽然LiDAR在提取单木树高方面的优势明显，但对单木树冠边缘刻画能力较弱，既不能很好地获得单木冠幅信息也影响了单木树高信息的提取精度。以机载小光斑激光雷达点云数据及与其同步获取的大比例尺航空相片为数据源，进行了高精度的单木参数信息提取。对机载LiDAR数据进行滤波和分类处理，得到DEM和DSM，两者作差得到CHM;对航片进行正射纠正后的DOM进行单木分割，计算冠幅大小并与实地测量数据进行反演，得到85%以上的平均精度；将CHM与树冠多边形进行叠加，搜寻CHM中每株立木的树冠多边形内的高程最大值，作为该单木的树高；选取实地测量中的83株样木，利用其中60株作为训练样本，在用LIDAR估测树高和实测树高进行相关性分析建立回归方程，利用余下的23株样木进行反演以检验方程精度，平均精度达到86.87%。结果证明用LiDAR数据结合大比例尺航空相片可以提取出高精度的单木参数信息。[5]
3 基于SPOT遥感影像的林相图更新技术
遥感在森林资源调查中的应用已有成果。2003年5月至2005年6月由国家林业局调查规划设计院主持、中国林科院等多家单位共同参与的863计划项目“国家森林资源遥感监测业务运行系统”，在森林郁闭度、蓄积量、变化信息等分级估测关键技术研究的基础上，将遥感图像处理、遥感信息提取、成果统计分析与信息数据库管理等技术进行集成，成为一个完整的森林资源遥感监测业务系统。该项目系统的研制将对遥感技术在森林资源调查中的应用起很大的推动作用。从1999年的第六次全国森林资源清查开始，对遥感在样地的布设及数量、遥感图像处理及输出、遥感判读样地的验证及检查等细节做了明确规定。遥感技术的应用，为实现全国森林资源清查全覆盖、提高样地精度、防止偏估等方面起到了重要作用，进一步完善和充实了我国森林资源调查技术体系。遥感在森林资源调查调查中逐渐从定性监测向定量和半定量监测发展，并且形成系统的业务流程和规范。
森林林种的识别并不是森林资源监测的最终目的，它是林相图更新的基础，结合Gls技术，以及原有林相图等其他数据，可以识别出森林发变化的区域，更新小班属性与图形数据，从而为林相图更新服务。森林林种识别精度的提高，相应的林相图的准确率也会提高。在遥感图像分类中无监分类是关键。在对区域进行分割时，所设定的阀值对分类结果有较大的影响。如果阀值过大分类结果类型过少不能满足研究要求，如果阀值过小，不仅会增加后期工作量和分类时间而且需要再次分类，因此阀值设置决定着分类的精度。为了保证分类的准确性、提高分类的时效性、降低分类的重复工作，应该着手于闭值的快速获取、闭值的有效性评估等做多方面的研究，并建立模板库，有利于运行系统的开展，使其具有延续性。[6]
4 基于多源数据源的森林资源年度动态监测研究
采用综合利用多源、多级遥感数据，结合地面调查样地资料，采用基于PPS抽样技术的多级遥感监测方法，对研究区森林面积进行定量提取研究。在森林资源动态监测中，釆用遥感技术和空间信息技术为采集数据的主要手段，遥感宏观监测与典型地面调查相结合，定量分析与定性评价相结合，模型分析与实地测量相结合的方法，解决了目前森林资源监测迫切需要的关键技术，建立了森林资源年度监测技术体系，并成功应用于森林资源的年度动态监测中，大大提高了鞍山市森林资源监测能力，增强森林资源监督管理的针对性和时效性，降低野外调查费用，满足市级森林资源日常调查业务、行政性监管与执法职能的要求，填补市级森林资源年度监测技术的空白。与传统遥感监测方法，多级遥感监测方法可以大大提高低分辨率遥感数据对森林资源信息提取的精度，同时能有效解决特定区域高分辨率获取能力有限的问题，提高遥感应用的效率。[7]
5 结论
长期以来，世界各国森林调查的成本中外业都占较大的比重，如果能够减少外业的工作量就可以降低成本，加快调查速度。如何保证精度的前提下减少外业工作量，一直是森林调查技术发展中的难题，更是今后探索方向。遥感(RS)、全球定位系统(GPs)和地理信息系统(Gls)的有机结合为资源管理人员对自然资源的调查、监测和分析，提供了有效的手段和工具。卫星遥感主要用来定期提供(或生成)详尽的自然资源分类图，运用GPS可从空间获取地面调查样地的位置信息，并可把这些调查结果直接以数字方式编辑或连接到相应的可列表的数据中，最后通过GIS把遥感监测图件、调查样地空间位置信息和可列表的资源调查数据(主要指属性)全部融合在一起。这种复杂的GIS数据库除可提供复杂的背景数据、资源多样性的真实描述和多层的数据结构外，还具有对生态系统实施无缝分析以及对数据库进行更新和增强的能力。森林资源信息采集总的趋势是不断引进与应用新的理论、方法与技术，实现RS与GIS的无缝结合;实现“3S”的一体化;实现计算机自动解译目标;配合一定的实地调查，实现森林资源数据库的动态更新。值得一提的是外业调查对保证森林资源的解译质量仍起着非常重要的作用，尤其是卫星影像解译，否则难以保证质量。[8]
参考文献：
[1]邱荣祖, 周新年, 龚玉启. “3S”技术及其在林业工程上的应用与展望[J]. 林业资源管理, 2001, (1): 66～70
[2]赵宪文. 林业遥感定量评估[M]. 北京: 中国林业出版社, 1997. 6～12
[3]王雪军. 基于多源数据源的森林资源年度动态监测研究[D].北京林业大学, 2013
[4]谭跃. 基于时态GIS的森林资源空间数据更新模型的研究[D].东北林业大学, 2013
[5] 王平. 基于机载LiDAR数据和航空像片的单木参数提取研究[D]. 哈尔滨：东北林业大学，2013.
[6] 杨雪清. 基于SPOT遥感影像的林相图更新技术研究[D].北京林业大学, 2008.
[7]李玉堂. 森林资源空间数据集成管理技术的研究与应用[D].东北林业大学, 2011.
[8]武红敢.”35”技术在美国林业研究中的最新进展及其应用仁[J].世界林业研究，1998(3):53一55
本文发表于《乡村科技》2015年08期（下）
