论文部分内容阅读
摘要：林业部门在进行森林资源调查监测分析的过程中不断加强现代化信息技术与设备的应用，3S技术相对发展成熟，在调查工作中能够发挥巨大作用，提升林业调查监测工作的效率和质量，降低各项监测成本，加强林业部门对森林资源信息的掌控与分析，全面实现林业生产的良性发展。
关键词：数据收集；生态系统；航拍技术；三维模型
引言：
传统的森林资源调查监测工作多是由人工进行完成，所收集的数据与实际情况存在一定的偏差，导致相关数据难以为林业生产提供支持，工作效率难以提升。森林是完整生态系统组成的重要内容，对人类生存环境具有较大影响，在，对我国的社会经济发展具有积极的促进作用，当前形势下互联网信息技术高度发展，森林资源调查监测应当逐渐加强信息化建设，提升信息收集的精确性，为林业生产提供科学有效的数据支持。
一、森林资源调查监测信息化的技术分析
传统的森林资源调查监测工作需要林业部门的相关人员对地理环境和森林资源分布进行实地勘测，整个过程较为耗费时间与精力，并且数据精确性较低。现阶段森林资源调查监测信息化技术逐渐的将全球定位系统、地理信息系统与遥感技术进行有效结合，形成了当前的3S技术，所采用的调查监测设备和技术更为先进，逐渐的形成了空间一体化发展趋势，利用监测卫星对森林资源覆盖区域进行有效的信息收集，通过互联网技术和传输设备传递至计算机或是移动终端，技术人员利用相关软件对数据进行分析，最终以图文的形式呈现出来，所得到数据的精确性能够得到有效保证。
二、森林资源调查监测技术划分及实践应用
1、手持式数字化多功能电子测树枪与MINI测数超站仪
北京森林大学精准森林北京市重点实验室研制了一种手持式数字化多功能电子测树枪，该设备以 MEMS（Micro-electro- mechanicalsystems）测角传感器激光测距传感器电子罗盘等主要硬件为基础，通过测量距离倾角方位角 3 个参数，基于三角函数原理，嵌入操作软件，实现了树高测量林分平均高测量株数密度测量角规绕测任意高度直径测量基本测量 6 项功能。距离测量，附加反射片时测量范围为0.5～100m，树体自身反射时测量范围为 0.5～60m，最小显示单位为 1mm，激光等级为级，测量误差 5mm 倾角测量范围为-75°～75°，测量精度为±0.3°。方位角测量范围为0°～360°，测量精度为 1°。
2、立木精确测量系统技术
（1）测树电子经纬仪 FET-2
在森林资源监测过程中，伐倒解析是精确度较高的测量方法，但是其成本高，工作效率低，并不适合大规模的森林资源清查工作，且损耗了很多树木，特别是对于珍稀宝贵树种，选择无损精立木材积测量是保护濒危物种的有力措施。利用 FET-2 型测树电子经纬仪在无伐倒无破坏的情况下对活立木进行了无损精测与样地试验该仪器测角精度为±0.5，通过高精度测量活立木的物理特性，如：胸径、树高、冠幅、材积自动测量任意高度处直径等，建立一元、二元、甚至多元材积表，为国家森林调查提供了依据。
（2）三维激光扫描系统森林植被冠体提取
三维激光扫描系统在森林资源调查监测中有着广泛的应用价值，它也称为三维激光成图系统，主要由三维激光扫描仪和系统软件组成，其工作目标就是快速、方便、准确地获取近距离静态物体的空间三维模型，以便对模型进行进一步的分析和数据处理。该系统具有扫描范围大、速度快、精度高和易于建模等优点，因此也成为当前森林调查中的重要装备地面三维激光扫描系统 TerrestrialLiDAR（TLiDAR）由地面三維激光扫描仪 FAROPhoton120 数码相机配准球支架以及附属设备构成，通过非接触激光测量方式获取目标物表面点云数据。
3、小型无人飞行器监测技术
现代科学技术的快速发展，使无人机航拍技术逐渐发展成熟，在森林资源调查工作中被广泛应用。现阶段所生产制造的无人机操作较为便捷，可监测距离较远，并且成本相对较低，在技术人员的操作下能够进行有效的实时监测，无人机在技术配备上具有高清摄像装置，能够及时的将采集的森林资源信息进行传递，被地面技术人员能够有效利用。无人机在操作方面具有较强的优势，在短时间内能够快速升空，按照技术人员操作或是预定的监测航线进行飞行拍摄，专业用于检测拍摄的无人机飞行高度最高可达一千米，且飞行过程较为平稳，具有高效机动灵活的特点，在通过长期的实践证明中，无人机航测系统具有高效精确的优势，能够为森林资源调查监测提供有效支撑。
三、森林资源采伐调查规划设计
1、森林资源采伐规划设计
采伐设计的合理化与最优化成为森林三调的重点。在传统的森林资源三类调查中，需要对伐区内的林木进行每木检尺，然后进行采伐设计，其工作量大，周期长。北京森林大学精准森林北京市重点实验室研制的 3D 角规有别于传统的水平抽样和垂直抽样角规，是一种更加快捷测定林分参数的仪器。3D 角规可量测并记录计数木的树种胸径树高相对坐标等信息，通过结合森林一元材积表、二元材积表、树高胸径模型等常用森林数表，实现采伐小班密度、林分平均高及径阶平均高平均胸径及径阶胸径的计算，进而计算林分出材率、废材率等。该方法工作量只有传统工作量的 1%～2%，且精度整体上相当，可有效减少工作量，提高工作效率。
2、造材设计
GIS 的发展，造材设计系统的实现技术已日趋完善，造材模型的设计也有了发展。早在 1994 年，李福秀等应用计算机技术对供造林设计使用的计算机造林设计系统进行了探讨；吴发云研究了基于 GIS 的北京造林规划设计及管理系统。目前，在造材设计中采用较为先进的人工神经网络遗传算法（ANN-CA）能够拟合出更为准确的造材模型。
3、森林资源调查监测GIS平台的构建
森林 GIS 平台的研建是将地面仪器精准测量轻小型无人机摄影测量以及卫星遥感影像三方面数据集中在一个统一管理的信息系统中并能相互调用，以此有效地将外业测量获取的数据在 GIS 平台上进行精准、高效、快速的处理，并能在各比例尺上对森林资源进行动态地精准观测，及时有效地做出相关造林决策，实现森林资源信息管理以及动态监测。能够对林地面积计算、单木材积计算、每公顷断面积计算、每公顷株数计算、林分蓄积量计算、林分生物量计算、导线测量坐标放样处理以及各相应功能的统计图统计表输出等工作，实现森林资源调查的一体化、智能化集成化。
结语：
森林资源调查监测技术的发展对于林业生产的优化具有重要的促进作用，森林资源调查监测信息化是多种现代技术的有机结合，促进了遥感技术与地理信息系统的发展，为大数据基础下的林业资源调查奠定发展基础，在森林资源信息收集工作中加强对信息的分析，促进良好森林生态系统的构建。
参考文献：
[1]闫睿，牛娟.基于GIS技术的森林资源管理系统二次开发[J].科学与信息化，2017（13）.
[2]彭诗爽.浅析GIS在林业调查中的应用与前景[J].花卉，2017（16）：195-196.
关键词：数据收集；生态系统；航拍技术；三维模型
引言：
传统的森林资源调查监测工作多是由人工进行完成，所收集的数据与实际情况存在一定的偏差，导致相关数据难以为林业生产提供支持，工作效率难以提升。森林是完整生态系统组成的重要内容，对人类生存环境具有较大影响，在，对我国的社会经济发展具有积极的促进作用，当前形势下互联网信息技术高度发展，森林资源调查监测应当逐渐加强信息化建设，提升信息收集的精确性，为林业生产提供科学有效的数据支持。
一、森林资源调查监测信息化的技术分析
传统的森林资源调查监测工作需要林业部门的相关人员对地理环境和森林资源分布进行实地勘测，整个过程较为耗费时间与精力，并且数据精确性较低。现阶段森林资源调查监测信息化技术逐渐的将全球定位系统、地理信息系统与遥感技术进行有效结合，形成了当前的3S技术，所采用的调查监测设备和技术更为先进，逐渐的形成了空间一体化发展趋势，利用监测卫星对森林资源覆盖区域进行有效的信息收集，通过互联网技术和传输设备传递至计算机或是移动终端，技术人员利用相关软件对数据进行分析，最终以图文的形式呈现出来，所得到数据的精确性能够得到有效保证。
二、森林资源调查监测技术划分及实践应用
1、手持式数字化多功能电子测树枪与MINI测数超站仪
北京森林大学精准森林北京市重点实验室研制了一种手持式数字化多功能电子测树枪，该设备以 MEMS（Micro-electro- mechanicalsystems）测角传感器激光测距传感器电子罗盘等主要硬件为基础，通过测量距离倾角方位角 3 个参数，基于三角函数原理，嵌入操作软件，实现了树高测量林分平均高测量株数密度测量角规绕测任意高度直径测量基本测量 6 项功能。距离测量，附加反射片时测量范围为0.5～100m，树体自身反射时测量范围为 0.5～60m，最小显示单位为 1mm，激光等级为级，测量误差 5mm 倾角测量范围为-75°～75°，测量精度为±0.3°。方位角测量范围为0°～360°，测量精度为 1°。
2、立木精确测量系统技术
（1）测树电子经纬仪 FET-2
在森林资源监测过程中，伐倒解析是精确度较高的测量方法，但是其成本高，工作效率低，并不适合大规模的森林资源清查工作，且损耗了很多树木，特别是对于珍稀宝贵树种，选择无损精立木材积测量是保护濒危物种的有力措施。利用 FET-2 型测树电子经纬仪在无伐倒无破坏的情况下对活立木进行了无损精测与样地试验该仪器测角精度为±0.5，通过高精度测量活立木的物理特性，如：胸径、树高、冠幅、材积自动测量任意高度处直径等，建立一元、二元、甚至多元材积表，为国家森林调查提供了依据。
（2）三维激光扫描系统森林植被冠体提取
三维激光扫描系统在森林资源调查监测中有着广泛的应用价值，它也称为三维激光成图系统，主要由三维激光扫描仪和系统软件组成，其工作目标就是快速、方便、准确地获取近距离静态物体的空间三维模型，以便对模型进行进一步的分析和数据处理。该系统具有扫描范围大、速度快、精度高和易于建模等优点，因此也成为当前森林调查中的重要装备地面三维激光扫描系统 TerrestrialLiDAR（TLiDAR）由地面三維激光扫描仪 FAROPhoton120 数码相机配准球支架以及附属设备构成，通过非接触激光测量方式获取目标物表面点云数据。
3、小型无人飞行器监测技术
现代科学技术的快速发展，使无人机航拍技术逐渐发展成熟，在森林资源调查工作中被广泛应用。现阶段所生产制造的无人机操作较为便捷，可监测距离较远，并且成本相对较低，在技术人员的操作下能够进行有效的实时监测，无人机在技术配备上具有高清摄像装置，能够及时的将采集的森林资源信息进行传递，被地面技术人员能够有效利用。无人机在操作方面具有较强的优势，在短时间内能够快速升空，按照技术人员操作或是预定的监测航线进行飞行拍摄，专业用于检测拍摄的无人机飞行高度最高可达一千米，且飞行过程较为平稳，具有高效机动灵活的特点，在通过长期的实践证明中，无人机航测系统具有高效精确的优势，能够为森林资源调查监测提供有效支撑。
三、森林资源采伐调查规划设计
1、森林资源采伐规划设计
采伐设计的合理化与最优化成为森林三调的重点。在传统的森林资源三类调查中，需要对伐区内的林木进行每木检尺，然后进行采伐设计，其工作量大，周期长。北京森林大学精准森林北京市重点实验室研制的 3D 角规有别于传统的水平抽样和垂直抽样角规，是一种更加快捷测定林分参数的仪器。3D 角规可量测并记录计数木的树种胸径树高相对坐标等信息，通过结合森林一元材积表、二元材积表、树高胸径模型等常用森林数表，实现采伐小班密度、林分平均高及径阶平均高平均胸径及径阶胸径的计算，进而计算林分出材率、废材率等。该方法工作量只有传统工作量的 1%～2%，且精度整体上相当，可有效减少工作量，提高工作效率。
2、造材设计
GIS 的发展，造材设计系统的实现技术已日趋完善，造材模型的设计也有了发展。早在 1994 年，李福秀等应用计算机技术对供造林设计使用的计算机造林设计系统进行了探讨；吴发云研究了基于 GIS 的北京造林规划设计及管理系统。目前，在造材设计中采用较为先进的人工神经网络遗传算法（ANN-CA）能够拟合出更为准确的造材模型。
3、森林资源调查监测GIS平台的构建
森林 GIS 平台的研建是将地面仪器精准测量轻小型无人机摄影测量以及卫星遥感影像三方面数据集中在一个统一管理的信息系统中并能相互调用，以此有效地将外业测量获取的数据在 GIS 平台上进行精准、高效、快速的处理，并能在各比例尺上对森林资源进行动态地精准观测，及时有效地做出相关造林决策，实现森林资源信息管理以及动态监测。能够对林地面积计算、单木材积计算、每公顷断面积计算、每公顷株数计算、林分蓄积量计算、林分生物量计算、导线测量坐标放样处理以及各相应功能的统计图统计表输出等工作，实现森林资源调查的一体化、智能化集成化。
结语：
森林资源调查监测技术的发展对于林业生产的优化具有重要的促进作用，森林资源调查监测信息化是多种现代技术的有机结合，促进了遥感技术与地理信息系统的发展，为大数据基础下的林业资源调查奠定发展基础，在森林资源信息收集工作中加强对信息的分析，促进良好森林生态系统的构建。
参考文献：
[1]闫睿，牛娟.基于GIS技术的森林资源管理系统二次开发[J].科学与信息化，2017（13）.
[2]彭诗爽.浅析GIS在林业调查中的应用与前景[J].花卉，2017（16）：195-196.