浅议精确林业
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作者: 李自敬
由于人口的急剧增长、人类对地球资源的过度索取以及过度开发与工业化污染环境的后果,人类的生存面临日益严重的自然资源短缺和危机,这也对林业生产提出了更多的要求。为了既满足人类日益增长的需求又能节约林业资源并保持可持续发展,精确林业的概念和实践自然走进了人们的生活。
1、精确林业的含义
以微电子技术、通讯技术和电子计算机技术为代表的信息技术的发展,使人类社会正由传统的工业时代向信息时代迈进,正将世界林业带入数字和信息时代。它将推动电子信息技术及人工智能技术应用于农业系统的发展,引发林业科技革命,是21世纪林业的重要发展方向。
所谓精确林业,是指由信息技术支持的根据空间变异、定位、定时、定量地实施的一整套现代化林业操作技术与管理系统。事实上,这种林业技术体系是信息技术网络化、智能化、数字化综合应用的体现,核心是实时测定工作对象所需工作的质、量和时机等数据。通过对影响林木生长环境因素实际存在的时空差异性分析,判别林木长势优劣,确定影响长势的原因,提出科学处方,采取技术上可行、经济上有效的调控措施,消除和减少这些差异。并按需定量实施灌溉、施肥和喷药,以实现最小资源投入、最大林业收益和最少环境危害。制定出针对性的林业生产措施,在取得最优效果的同时,减少污染,保护生态,实现林业的可持续发展。
2、精确林业主要支撑技术
精确林业以3S技术(GPS,全球定位系统;GIS,地理信息系统;RS,遥感遥测系统)、信息技术、智能化决策技术、可变量控制技术等为技术支撑体系,以生态学、造林学、工程学、系统学、控制学、测绘学为指导,能在自动化、智能化、一体化、时效性、准确性、可靠性等方面满足人们的需要,它的建立依赖于地球空间信息基础理论及其他高新科学技术的发展。
3、精确林业的源头
由于精确林业依赖于3S系统,而3S系统在欧美发达国家发展很快,因此精确林业在发达国家崭露头角,发展较快。精确林业的概念和实践,起源于发达国家林业生产高效化程度的提高、林业生产中降低成本、提高投入产出率、发展优质高效林业的要求以及环境保护、资源再生利用、林业可持续发展等方面的需求。这些要求反映了人类的共识,既要经济效益和快速发展,又要社会效益、生态效益和可持续发展。
精确林业的构想是美国在20世纪80年代首先提出的。提出这个概念的基础,是当时微电子技术发展推动了智能化监控技术,同时又结合了作物生长模拟、栽培管理、测土配方施肥等技术。由于GPS技术在1990年海湾战争中大显身手,此后美国将这一技术应用到林业生产领域,开创了精确林业技术体系的雏形。到了1992年4月,美国召开了第一次精确林业学术研讨会,精确林业这一概念才逐渐被人们广为接受。
精确林业最基本的技术组成部分是全球定位卫星。后者主要是针对林地面积、林木生长情况等因素的差异而指导人们分别采用不同的经营管理措施等。
4、精确林业现状
在我国,精确林业的理论框架逐步完善,技术体系初步建立,应用领域进一步扩大,产业部门逐渐形成。
3S技术及其他高新技术已经广泛应用于森林资源清查、林地面积实时测量、林界划分、护林防火、飞播造林、荒漠化监测等方面。目前,山西省二类调查和数字生态都使用3S技术,林业信息管理系统不仅是林业资源管理的工具,同时也可以为用户创建良好的经济效益和管理效益。总之,有如下3个优点:一是节省经费。制作一张林相图或林业规划图,从勾绘草图、小班求积、清样、标注、描色、数据分析、统计等都可以实现计算机化,与人力相比在总体上可节省50倍的经费。二是提高工作效率。提高了内业制图速度,缩短了林业资源数据更新周期;提高各类林业专题调查,如天然林保护工程区划、森林资源分类区划、森林资源分类经营工作效率;提高制作经营决策方案的效率。如此高效地提供林业数据,从而达到了林业决策的适时性。三是使林业经营管理更趋科学化。将空间数据作为不可缺少的因素与属性数据进行综合分析,改变了单一属性数据分析缺陷,使制作的决策方案更加合理;对森林资源的空间属性数据进行动态管理,一旦资源发生变更,即刻对资源数据进行更新,从而准确掌握资源状况,做出有效的决策;制作与生长模型、决策模型等有关的专题地图提供形象化决策分析方案,为经营方案准确、有效地实施奠定了基础。目前,全国精确林业建设已经启动,这标志着精确林业的研究进入了系统集成与平台建立阶段。随着一些经济发达地区精确林业示范地的建立,我国精确林业将由实验转向生产,由技术形成产业,必将拥有广泛的应用前景和强大的生命力。
5、精确林业之路
精确林业是一种基于知识的林业技术体系,是知识经济在林业中的最好体现,也是林业创新体系主要组成部分,可以说是一次世界性林业科技革命的历史机遇。更为重要的是,发展精确林业是有效利用生态资源,实现林业可持续发展的迫切需求。我国是世界上人口最多的国家,地大物博早已成为一种过时观念,因为多年来的粗放性和掠夺性开发早就造成了自然资源的匮乏,再加上人口众多,人均资源就更少。比如,人均林地占有量逐年下降,水土流失、气候异常、环境污染、土地荒漠化严重,致使自然灾害愈加频繁。
在此情况下,实施精确林业必然可以优化资源,保护环境,实现林业可持续发展,实际上这已成为社会经济发展的基本战略。但是,在实施精确林业上还有很多困难,如实施精确林业技术必须使计算机控制的林业技术与土地状况的空间差异精确匹配。我国疆域辽阔,林业生产条件复杂,林业领域电子计算机和信息等技术应用较少,基础设施还不先进。所以,一方面,购买精确林业软件并不实用;另一方面要自行开发适合不同地区、不同土壤土质、适应不同气候的精确林业软件也是一件十分困难的事情。比如,要创建识别树种、林龄、断面积、蓄积量等的3S软件需要测取大量数据,需要若干年的各个地区、地块的投入、气候变化等历史数据,但各地区在这方面都还没有基础。此外,如果能建立适合不同地区土地情况的精确林业软件,林业工作者的操作和认识也需要有一个过程。
6、结束语
精确林业是现代林业发展的必然结果,是超前性的林业新技术,是信息林业的重要组成部分。结合国情、省情,研究发展适用的精确林业技术体系、运用体系是必要的。精确林业的研究与发展,将有助于人口、资源与环境方面重大问题的解决,有助于林业资源的高效利用和林业环境保护。GIS作为精确林业的核心技术,也应适应精确林业需要,作技术上的改进与深入。
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