数字林业技术在退耕还林工程中的应用研究_陶永明.pdf

环保与综合利用 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料162数字林业技术在退耕还林工程中的应用研究陶永明民勤县林业和草原局，甘肃 民勤 733399摘要：数字林业技术能够大幅提高退耕还林工程的效率和效果。这项技术可以应用于项目的各个阶段，从林业资源调查到资源管理，可以为决策提供有价值的信息，确保林业资源的长期可持续性。文章对数字林业技术在退耕还林工程中的应用进行了探索，并探讨了其在提高退耕还林工程的发展前景，为新一轮退耕还林建设提供数据和技术参考。关键词：退耕还林工程；数字林业技术；遥感技术；RS；GIS；GPS；VR分类号：S712退耕还林工程是一项旨在改善森林生态系统健康和多样性、缓解气候变化、保护生物多样性的重要举措。然而，有效管理森林需要及时掌握关于森林的资源和环境的信息。近年来，随着现代科技水平的进度，数字林业技术也在不断创新。数字林业技术作为现代信息技术中的开放式信息集成系统，包括遥感、地理信息系统、数学模型和决策支持系统等，数字林业将各种特征进行数字化形式表述，从而对信息进行综合应用，为林业工程提供信息服务，这些功能极大地提高了项目的效率和效果1。1 退耕还林工程概述1.1 退耕还林工程的含义退耕还林是指通过植树造林来治理土地沙化、水土流失、盐碱化等环境问题。该工程借助植树活动来改善环境，对容易出现水土流失的地区进行植被恢复。我国于 1999 年提出退耕还林的概念，2000 年正式启动退耕还林工程。通过荒山荒地改造和对耕地进行退耕还林来改善生态条件，缓解水土流失等现象。退耕还林是我国林业重点工程，群众参与度最高、投资最多、涉及面最广。目前以开展 20 余年，在推进退耕还林的同时扩大了林业资源的合理运用，为我国产业结构升级和经济增长创造了巨大的社会效益2。1.2 退耕还林工程的特点退耕还林工程作为利国利民、造福社会长期接受国家补助的全民性工程，同时是可持续发展的重要组成部分。在推广退耕还林进程的同时要严格遵循因地制宜、实事求是的原则，建立长久的发展目标，促进林业可持续发展，打造更加宜居的生态环境3。1.3 退耕还林工程建设中存在的问题1.3.1 思想认识局限目前，仍然有不少地区无法认识到退耕还林工作的必要性。部分人为了自身利益只把国家补助当作土地补偿，未能意识到退耕还林工程的重要性，在工程实施时缺乏积极性，更有甚者直接不参与，在工作的时候也没有按照相关要求科学的种植、养护，最终导致树木因管理不当死亡。部分地区基层干部认为退耕还林属于经济扶贫，没有严格按照政策标准落实政策补贴，导致退耕还林工程推行进度缓慢。1.3.2 管理意识不足退耕还林不仅仅是人工植树，后期的管理和养护也是树苗成活的关键。但是在全面推进退耕还林工作时，很多单位将精力放在前期种植环节，认为种植成功就算完成任务，后期养护敷衍了事，导致树苗成活率低，给后期补苗工作加大了工作量。1.3.3 树种、林种缺乏顶层设计退耕还林项目涉及范围广，主要针对防治水土流失、土地沙漠化，从根本上恢复当地生态平衡。同时开展经济建设活动，以保障退耕还林工作的全面推进。在实际作业中要根据地貌条件、地形起伏、立地条件来选择适地适树，从而提升树苗的成活率。同时要满足当地标准，尽量选择多样树种以满足森林生物多样性发展。1.3.4 政策落实不到位在开展退耕还林项目之前要先与农户签订退耕还作者简介：陶永明，男，本科，林业工程师，研究方向为林业建设与管护。文章编号：2096-3092（2023）01-0162-03造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 环保与综合利用163林合同，按照合同约定内容及时、完整地将补贴发放到农户手中，以保障农户的生产生活。部分干部没有严格落实上述政策，导致农户合法权益无法得到保障，对政府的形象也造成了不利影响。政府公信力降低易导致农户不严格按照退耕还林条例标准执行，退耕还林的质量无法得到保障。2 数字林业技术概述2.1 数字林业技术的前景近年来，伴随大数据的飞速发展，数字林业技术在退耕还林工程中的应用日益广泛。这项技术可以提高工程中许多重要任务的精度和效率，例如，林业资源调查中利用遥感技术和地理信息系统对现有林业资源进行调查和制图，并监测林业资源的动态变化；林业规划设计中利用数学模型模拟和分析林业生态系统的生长和发展，根据生态、经济和社会因素优化林业结构和物种组成；林业调查中使用统计模型和计算机软件分析收集到的数据，如树木的数量和大小、种类和质量以及林业资源的分布；林业管理中使用决策支持系统帮助林业管理人员就如何分配资源和实施营林处理以及监测林业的发展等问题作出决策。这项技术可以极大地提高项目的效率和效果，并有助于确保可持续地管理森林，造福子孙后代4。2.2 数字林业技术的结构数字林业技术是一个庞大而复杂的系统工程。从涉及的专业和领域来看整个结构体系主要由四个部分所构成，分别为基础层、技术层、数据层和系统层。2.2.1 基础层基础层是数字林业创建的基础和前提条件，其中主要包含数字林业的各项标准、规范和各种基础设施，基础层的稳定性将直接影响和制约其他三层工作的开展和效率。2.2.2 技术层技术层作为数字林业的支持，利用各种先进的技术，例如，GIS、RS、GPS、计算机网络技术、可视化智能技术等手段为数字林业搭建一个技术平台，其中GIS、RS、GPS 技术合称“3S”技术，是数字林业技术的核心技术。2.2.3 数据层数据层是数字林业技术的核心内容，采用分布式林业资源数据仓库服务实现多源数据共享、空间数据的无缝连接。2.2.4 应用层应用层通过专业系统实现数字林业技术建设，能够保障数字林业技术的目标顺利实现。应用层为工程应用部门提供各类专业技术支撑和服务，最终为不同用户群和不同专业领域的不同需求提供专业服务5。2.3 数字林业技术的发展现状我国一直努力改变传统林业的粗放式经营模式，实现林业资源之间的协调发展，为我国林业生产经营规划、林业动态资源监测、林业经营水平的可持续发展作出了重大贡献。同时也暴露了一些不足。具体表现如下。（1）缺乏先进技术和人才。由于我国主要林区多为经济落后地区，交通闭塞、基础设施差、缺乏资金等原因导致数据更新手段差，受这些因素的影响只能投入更多的人力、物力，加大了成本。资金不足导致无法购买先进的设备，即使购买了先进的设备也缺乏具备专业技术的人才，难以发挥数字林业技术的作用。（2）“数字林业”的技术标准还不够完善，区域标准不统一。我国数字林业方面的研究尚处于起步阶段，同时各省市情况不同，缺乏健全的数据政策、统一的数据标准和法规。导致各地区之间的数据储存方式、格式都各不相同。为整合集成数字林业的生产和管理带来隐患。（3）“数字林业”可视化方法单一。目前，林业管理使用方法以简单的、局部的表和图为主，缺乏模拟和仿真、信息和资源的共享、智能化的决策支持分析等能力。可视化方法单一为林业资源管理和动态经营带来不便，各部门应当资源共享、优势互补，为数字林业技术智能化提供数据支持。3 数字林业技术在退耕还林中的应用和发展前景3.1 在自然灾害预控中的应用退耕还林作为我国一项长期坚持并贯彻落实的项目，在工程推进中，会受到自然灾害的影响。自然灾害中火灾引发的森林大火对工程影响最严重，因此预防和控制森林大火是保障退耕还林进度的重要措施。森林火灾火势难以控制，容易造成森林资源大面积损失，严重时甚至会造成人员伤亡。可以利用数字林业技术中的 3S 技术，在火情发生的第一时间通过地理信息和全球定位以及航空航天遥感系统的协助，极短的时间内找出火情发生的具体位置，快速锁定火灾区域。环保与综合利用 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料164同时，使用遥感技术获得灾区现场实时情况，方便制定救火措施，从而减少灾情给林区带来的损失。针对频繁出现的森林火灾事件，工作人员应使用 GIS 空间数据技术，通过数据计算分析，规划最佳的营救路线和方案。还可通过地理信息系统查询附近水源和居民，为转移人员、科学灭火提供条件。3.2 应用于战略规划随着我国的经济建设的发展，森林资源日益减少，土地沙化、水土流失越来越严重，做好退耕还林不但能减少土地沙化、水土流失，同时能带来巨大的经济效益，对可持续发展有着极为重要的意义。因此，一定要作好长远战略规划、科学统筹。利用数字林业技术可合理正确地布局，以确保退耕还林工作的顺利进行。在实际工作中，因我国地域广阔、地形地貌差异较大，树木种类繁多，树木生长环境也各不相同，因此在制定退耕还林计划时，工作人员要考虑当地实际情况，认真对待这些差异性，通过数字林业技术深入挖掘当地气候、环境、树种等信息，使用虚拟技术进行建模，确定科学的还林计划，以此来提高树木的成活率，确保退耕还林工程的顺利进行，同时促进当地可持续发展进程。3.3 应用于数据管理因为退耕还林属于巨大工程，包含的专业繁多，同时由于不同区域进度和效果存在差别，导致数据类型复杂，多角度、多方位矢量和多分辨率的遥感卫星图像使数据处理起来更为烦琐。为了高效管理数据，应用数字林业技术时可采用分布式存储管理，在降低负载的同时提高数据传输效率，节约项目成本。同时建立搜索链接索引，方便数据查询储存。当前数字林业技术的网络设备已可以对数据进行共享，提供标准化样本，和其他数据管理平台进行对接，共享各地域数据，连接所有的退耕还林工程信息，组成一个庞大的数据资源库，可使林业工作更加合理高效。同时要注意做好网络安全，防止数据资源泄露。3.4 RS、GIS、GPS 技术RS（遥感技术）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）及集成技术被称为 3S 技术。3S 技术是数字林业技术的关键性技术，是所有数字林业技术的基础。通过 3S 技术的对地观测、处理分析、制图系统为深林资源的宏观动态研究提供了数据支撑。3.4.1 RS（遥感技术）RS 通过探测仪接收电磁波信息，对信息进行收集识别处理，从而获得地表信息。在森林资源调查、经营管理、成图、动态检测等方面有着广泛的应用。3.4.2 GIS（地理信息系统）GIS 是使用无线电定位系统、导航系统、定时系统，通过接收多颗卫星信号来计算位置。GCP 测距时间极快，可实现动态测量。GPS 由卫星部分、地面控制部分、用户接收部分组成。主要运用在大地测量、森林资源调查、森林经营管理、森林防火中。3.4.3 GPS（全球定位系统）GPS 是指以地理空间数据库为基础，通过计算机计算，对空间数据进行采集、管理、操作、分析和显示，采用地理模型分析法，实现实时多种空间和动态的地理信息。为地理研究和地理决策提供支持。主要作用于数据采集编辑、数据库管理、制图、空间查询分析。3.4.4 3S 技术集成RS、GIS、GPS 三种技术各有优点，同样也有着各自的缺陷。GIS 获取数据困难，但空间查询、处理分析数据较强；RS 会受到光谱波段的限制，数据定位、分类精度差，但获取区域信息面积大且效率高；GPS 无法提供目标属性数据，但能够快速给出目标位置，还可获得空间数据。因此，需要三者相互配合为工作人员提供各类数据、图形和决策实施方案。4 结束语随着我国经济建设的不断发展，资源消耗、环境污染等问题日益严重，森林变少导致水土流失、土地沙漠化，影响到生态环境平衡，进而影响到人们的生活质量。退耕还林作为一项长远的战略规划，数字林业技术的应用可更好地推进项目的进度，数字林业技术的数据收集、储存、处理分析等功能，可以为决策者提供更好的方案，从而进一步推动退耕还林项目的顺利进行，为我国实现可持续发展作出贡献。参考文献1 谢晨,张坤,王佳男,等.退耕还林动态减贫:收入贫困和多维贫困的共同分析J.中国农村经济,2021(5):18-37.2 杨灿,魏天兴,李亦然,等.黄土高原典型县域植被覆盖度时空变化及地形分异特征J.生态学杂志,2021,40(6):1830-1838.3 李益敏,王东驰,袁静,等.退耕还林背景下泸水市生态环境质量遥感动态变化J.水土保持研究,2021,28(4):266-274.4 廖运武.林业调查规划设计中“3S”技术的实际应用J.中国林副特产,2021(3):102-104.5 曹林,周凯,申鑫,等.智慧林业发展现状与展望J.南京林业大学学报(自然科学版),2022,46(6):83-95.