2021年森林資源動態(tài)監(jiān)測概述

1、研究生課程作業(yè)歐陽光明(2021.03.07)課程名稱：森林經(jīng)理學(xué)研究進展作業(yè)名稱：森林資源動態(tài)監(jiān)測概述學(xué)號：學(xué)生：森林資源動態(tài)監(jiān)測概述引言: 森林資源與人類時時刻刻都發(fā)生著關(guān)系，但是要達到森林的健康與可持續(xù)發(fā)展就必須對森林 資源 進行長期動態(tài)監(jiān)測。本文概述了森林資源動態(tài)監(jiān)測背景，并且介紹了近年來發(fā)展的森林 資源動態(tài) 監(jiān)測利用目標(biāo)以及包括 3S 技術(shù)、抽樣技術(shù)、數(shù)學(xué)方法、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù) 和數(shù)據(jù)庫技術(shù) 新技術(shù)在內(nèi)的一些新技術(shù)，并對今后森林資源動態(tài)監(jiān)測的發(fā)展進行展望。2、關(guān)于概念的界定森林資源從廣義上講森林資源是包括了林地、 林木、動物、植物、微生物和構(gòu)成森林資源環(huán)境的水 資源、 上壤資

2、源、氣候資源的最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，是關(guān)系人類生存的資源支持系統(tǒng)的重要 組成部分， 具有經(jīng)濟、社會和生態(tài)綜合效益 1。1.2 森林資源動態(tài)監(jiān)測森林資源動態(tài)監(jiān)測是指根據(jù)監(jiān)測的目標(biāo) , 運用相關(guān)技術(shù)與指標(biāo)， 查淸森林資源的數(shù)量和質(zhì)雖 :, 包 括森林、 林木、 林地以及依托森林、 林木、 林地生存的野生動植物和微生物的現(xiàn)狀及英消長變化情況，以及對森林經(jīng)營管理的各個環(huán)節(jié)左期的調(diào)査、核查、檢查、統(tǒng)計分析、監(jiān)督管 理的過程。2、提岀森林資源動態(tài)監(jiān)測的背景2.1 森林資源利用過程產(chǎn)生問題隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類對森林資源的開發(fā)利用強度不斷加大。導(dǎo)致森林資源的衰減，森林 面積 的減少，進而促使生態(tài)環(huán)境的惡化，帶來

3、了一系列嚴重的社會后果，這就改變了人們對 森林的傳 統(tǒng)認識觀念，使得人們越來越深刻地認識到，森林除了要產(chǎn)生經(jīng)濟效益外，還要更加注重的生態(tài)效益和社會效益。科學(xué)地管理和合理地經(jīng)營森林是充分發(fā)揮森林三大效益的基礎(chǔ) 3。森林資源系統(tǒng)是一個開放性的系統(tǒng)，在人類的干擾與恢復(fù)過程中，也不斷地發(fā)生著變 化。對森林資源所發(fā) 生的變化進行動態(tài)監(jiān)測，是實現(xiàn)對森林資源科學(xué)管理和合理經(jīng)營的重要途徑。因此，有效的森林資源監(jiān)測技術(shù)日益引起人們的廣泛重視，引起了廣大林業(yè)科技工作 者的密切關(guān)注。2.2 監(jiān)測體系需要與時俱進1975 年以來，我國已建立了以省為總體，以固左樣地為基礎(chǔ)的森林資源連續(xù)淸査的動態(tài)監(jiān) 測體 系。該監(jiān)測體系

4、的成果已在我國的林業(yè)決策中起了重要的作用。然而，隨著人們對森林 多種效益 認識的加深，隨著森林資源經(jīng)營水平的提高，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該體系急需進行更新和完善4。以省為總體，以固定樣地為基礎(chǔ)的森林資源連續(xù)淸查的動態(tài)監(jiān)測體系，雖 然可以有效地反 映岀一個省的森林資源動態(tài)變化情況，然而，卻難以反映一個地區(qū)的森林資 源動態(tài)變化情況，更 難反映地區(qū)以下森林資源的動態(tài)變化情況。因此需要充分地利用現(xiàn)行的 先進技術(shù)，以較少的投人 獲取可以有效地直接服務(wù)于科學(xué)管理和合理經(jīng)營森林資源的森林資 源動態(tài)變化信息。其次，目前 的監(jiān)測體系難以反映岀森林資源動態(tài)變化的空間分布狀況，也 不能落實到目標(biāo)地塊。最后，監(jiān)測 體系

5、的監(jiān)測內(nèi)容不夠完善?，F(xiàn)代的森林資源監(jiān)測，不僅要 求對森林生產(chǎn)力進行監(jiān)測，而且還要對 林地防火、防蟲、防風(fēng)沙等多元化監(jiān)測。3、森林資源動態(tài)監(jiān)測主要技術(shù)3.1 傳統(tǒng)抽樣調(diào)查技術(shù)的應(yīng)用在動態(tài)監(jiān)測體系中，抽樣技術(shù)是必不可少傳統(tǒng)技術(shù)。基本的抽樣方法，有簡單隨機抽樣、分 層 抽樣、整群抽樣、 二階與多階抽樣、系統(tǒng)抽樣，這些在林業(yè)資源調(diào)査及監(jiān)測中都有所應(yīng)用。 應(yīng)用抽 樣技術(shù)進行調(diào)査和監(jiān)測，可充分高效率、低成本、高精度的對現(xiàn)代林業(yè)進行長期有效 的動態(tài)監(jiān)測:5。美國林學(xué)界從20世紀70年代后期開始兩階抽樣方法研究，先后設(shè)訃出 3種HPS/PPS抽樣 方法， 20世紀 90年代設(shè)計出的第 3種方法,即第 1階為水

6、平點抽樣 ,第2階為 簡單隨機抽樣，隨 機樣本限制在第 1 階樣點內(nèi)，樣本選取是按與直徑平方成比例的概率進行 , 特別適用于大而積的總 體調(diào)查，而且對樹齡較大的天然混交林更呈現(xiàn)岀它的優(yōu)點6。國內(nèi)在* 歐陽光明 *創(chuàng)編2021.03.072021.03.07* 歐陽光明 * 創(chuàng)編林業(yè)抽樣方面的研究也較深入，如在森林資源淸查中應(yīng)用 2 期抽樣方法進行動態(tài)監(jiān)測，另外 還有 PR抽樣、角規(guī)點抽樣等方法，且仍在不斷探索準確、高效、費用少的抽樣方法。3.2 運用數(shù)學(xué)方法模型監(jiān)測以數(shù)學(xué)為工具的數(shù)學(xué)方法進行科學(xué)研究精確有效。 即用數(shù)學(xué)語言表達事物的狀態(tài)、 關(guān)系和過 程， 經(jīng)推導(dǎo)、運算、分析，以形成解釋、判斷和

7、預(yù)言的方法，具有定量性、抽象性、預(yù)測性、精確性和適用性的特點。森林資源動態(tài)監(jiān)測中很多問題的解決是離不開數(shù)學(xué)方法的，如線性代數(shù)、概率分布與隨機過程、數(shù)理統(tǒng)計與多元分析、集合論、模糊數(shù)學(xué)等方法在森林資源動態(tài)監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)統(tǒng)汁分析以及信息預(yù)測、信息分析評價和定量化等方面都有應(yīng)用，英中數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析在林業(yè)中應(yīng)用最早，也是最普遍的領(lǐng)域 7。據(jù)資料顯示，目前世界 上發(fā)布的統(tǒng)汁分析軟件包 大約有70多種，國外在林業(yè)上應(yīng)用最多的有 2種，即SAS和 Mathematicao,其他數(shù)學(xué)分析軟件如 MATLAB, SY STA等，在國外林業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用8。另外在森林資源估測方而應(yīng)用較多的是 多元回歸

8、統(tǒng)計分析和最小二乘法，但由于多重共線性 的影響，故又采用了一些新的方法，如嶺跡 估計?方法和穩(wěn)健估計方法等。3.2 3S技術(shù)的應(yīng)用3S技術(shù)是指地理信息系統(tǒng)（簡稱 GIS、全球定位系統(tǒng)（簡稱 GPS和遙感技術(shù)（簡稱 RS這3 項 技術(shù)，集信息獲取、 信息處理、 信息應(yīng)用于一身， 具有快速、 實時的空間信息獲取與分析能 力， 是構(gòu)成地理信息產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)品和技術(shù)，也是應(yīng)用于森林資源動態(tài)監(jiān)測的一種技術(shù)手段和科學(xué)方法。3S技術(shù)中，GPS主要被應(yīng)用于實時、快速地提供目標(biāo)，包括各種傳感器和運載平臺的空間位置，利用其宦位功能，快速準確地測量控制點坐標(biāo)，輔助遙感圖像的幾何糾正 , 可大大提高工作效 率和精度9o

9、 RS用于實時或準時提供目標(biāo)及其環(huán)境的語義和非語義信息，及時地對GIS進行數(shù)據(jù)更新，具有快速機動性和髙分辨率的特點，GIS則是對多種來源的時空 數(shù)據(jù)進行綜合處理，為信息的處理、信息的應(yīng)用提供強有力的工具，可進行動態(tài)仿真、模擬，進行最優(yōu)化決策，是3S技術(shù)集成的基礎(chǔ)平臺， 3 者的結(jié)合與集成已成為空間科學(xué)的發(fā)展方向 和必然趨勢。4、森林資源動態(tài)監(jiān)測主要流程 森林動態(tài)監(jiān)測流程主要有確左監(jiān)測目標(biāo)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理和分析等四大部分細成10。監(jiān)測目標(biāo)主要根據(jù)主管部門以及當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展情況所確左。數(shù)據(jù)采集由人工調(diào)查和各種傳感器（如視覺、溫度、濕度等）、攝像機及計算機控制單元組成，負責(zé)被監(jiān)測對象

10、的信息的收集。數(shù)據(jù)傳輸由有線傳輸?shù)姆绞胶蜔o線傳輸系統(tǒng)及人工數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理和分析多采用地理信息系統(tǒng)及其它相關(guān)汁算機應(yīng)用軟件。通過空間査詢和空間分析，把與被監(jiān)測對象有內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所取得的信息疊加、合并II o分析資源分布特點，災(zāi)害 發(fā)生位置、范圍、 趨勢等。從而實時監(jiān)測森林資源生長變化情況，災(zāi)害發(fā)展變化情況，最終達到科學(xué)管理和決策的目的。5、森林資源動態(tài)監(jiān)測展望當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是信息技術(shù)的突飛猛進，將進一步促進森林調(diào)查監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新，使得森林資源動態(tài)監(jiān)測走向了現(xiàn)代高新科技的新時代， 動態(tài)監(jiān)測的范用擴大、 周期縮短 , 精度提髙、 現(xiàn)勢性增強、工作量減小，從總體看來，未

11、來森林資源調(diào)査監(jiān)測的發(fā)展特點是： 技術(shù)的集成性、 數(shù) 據(jù)的多樣性、信息的實效性和信息成果的共享性等，而且未來的森林調(diào)查監(jiān)測技術(shù)將不是一個單一的技術(shù)，其發(fā)展也不是單科獨進的發(fā)展，而是多種技術(shù)乃至多種學(xué)科的綜合和集成。將航空攝影判讀與衛(wèi)星遙感，抽樣設(shè)計與數(shù)學(xué)建模，GIS與空間分析，地圖 與GPS, i?算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機地綜合為森林調(diào)查監(jiān)測一體化的集成技術(shù)，將成為未來森林資 源動態(tài)監(jiān)測發(fā)展的主流技術(shù)。6、參 考文獻：2、于政中 .森林經(jīng)理學(xué) M .2版.北京:中國林業(yè)出版社 ,1993.2、 康文智，李媛 . 森林資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)探討 J .內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計 .2010,33（ 01）:65-83.3、連亦同. 自然資源利用概論 M .北京: 中國人民大學(xué)出版社， 1987.4、徐萍，徐天蜀 . 森林資源動態(tài)監(jiān)測技術(shù)綜述 J ? 云南大學(xué)學(xué)報 .2007,29:251-254.5、 文彥桂，來庭.國外用兩階抽樣估計森林蓄積zl.中南林業(yè)調(diào)査規(guī)劃，1995(1):63.6、 朱勝利 . 國外森林資源調(diào)查監(jiān)測的現(xiàn)狀和未來發(fā)展特點J .林業(yè)資源管理 , 2001(2): 226.7、 李崇貴，趙憲文.以遙感和地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)的森林蓄積LS估訃自變量選擇研究J 遙感 學(xué) 報,2001,5(4):277-281.8、梁長秀，馮仲科 . 森林