遥感技术在园林中的应用范文

遥感技术在园林中的应用篇1

关键词：园林规划设计；3S技术；实际应用

引 言

园林绿化是现代城市建设中的关键组成部分，它是完善人们居住环境的重要方法。而园林规划设计是园林绿化建设的一个基础。只有经过合理有效的规划与设计，才能建设合适的园林景观，为居民建造一个非常好的生活与居住环境。随着我国科学技术的不断进步，愈来愈多的现代先进的科学技术已运用在园林的规划设计中，其中的3S技术能够有效的达到园林规划设计中数据的采集管理、储存与编辑、空间的分析和可视化等功效。

1 园林规划设计概述

园林的规划与设计是有效的布置园林中的绿地的一种方法，它主要包含了对园林中绿地的设计与规划两方面的内容。园林景观的规划是指依据园林的项目属性，来统筹安排此项目的布局形式、基本构造、整体面积与投资收益等综合性的活动。经过这样的设计与规划，园林景物在空间上获取了有效合理的安排，但这不足以充分全面的满足人们的审美要求。所以，我们需要对园林的整体景观进行进一步的设计与规划。

园林景观的设计是指以规划的方案确定的原则为指引，努力的实现园林的特别的功效，根据具体的实际地势特点，充分运用园林中的建筑物、自然风景与植物等因素，设计出具有独特内涵并且风格多样的园林建筑方案。所以，设计的环节是对园林中景观等空间进行的重新组合，建造出新的园林整体环境。

从我国园林设计与规划的现状来看，得出我国的园林规划工作主要分为两个层面的内容：①对当地的天然的生态环境、原始生态系统、规定的保护区与著名风景等的保护；②对城市中的度假旅游景点、单位建筑物与居民区城郊景点和公园中的园林绿地进行的合理安排。整个的设计与规划流程中，是一个以生物的系统建造为关键，并且整合土木建筑工程的综合性的学科体系。园林设计规划的理论基础，牵扯到园艺工程、气象学、地理学以及农业等多门的专业知识，它还和艺术美学等理论有着密切的关系。在园林的设计与规划领域，所运用到的技术支持手段主要包含了空间的分析手段、遥感的测量手段以及施工与绘图的手段等，比如多见的立体余平面的绘图方法。

2 3S技术的概述

3S技术是全球定位系统GPS、地理信息系统GIS以及遥感技术的统称。

RS它指的是指从高空与外层的空间运用可见的微波、红外与光等的电磁波探测器，经过传输与处理、摄影与扫描等，进而对地表的各种的现象与地物进行远距离的识别与控测的一门技术。当今，遥感技术作为获得环境讯息与地球资源的重要的手段，已经广泛得运用到环保、军事、水文、农业、海洋、林业、地质与气象等多个领域。

GPS是运用卫星技术，在全球的范围里实时的进行导航与定位的一个系统，它称为全球定位系统。此系统包含了太空中的24颗GPS卫星，地面上的5个监测站、3个数据注入站与1个主控站以及作为客户端的GPS接收机。GPS可以准确、高效与快速的给给点、线、面要素的精准的三维坐标与其他的有关的信息，它广泛的运用在土地调查利用、大地测量、导航、野外考察等不同的领域。

GIS技术是以测量测绘为基础的，以数据库为数据的使用与存储的数据源，以计算机的编程为平面的对部分或者全部的地球表层空间的相关的地理分布数据进行描述、分析、收集、储存、运算、管理与显示技术体系。GIS主要包含了五大功能：数据收集和编辑、数据的处理与转换、数据空间的查询与分析、数据储存和管理以及数据的显示和输出功能。在资源的检测与调查、灾害的监测、生态规划与土地的使用等国民经济的领域中都体现GIS的运用。

3 3S技术在园林规划设计中的应用

3.1 RS技术在园林规划设计中的应用

RS遥感技术在园林的设计与规划工作中的主要作用是为园林绿地资源提供信息。经过对遥感影像的判读与解译，再加上实地的调查与采样，能够得出园林绿地的分布图。在此基础之上，能够进一步的对园林绿地的分布状况、面积、种类与发展的变化情况等进行有效的分析。为合有效的进行园林绿地的设计与规划给予了决策上的支持。遥感技术的运用解决了以往园林绿化的覆盖的不可测量性，减少了财力与人力，还提升了调查数据的准确性。

3.2 GPS技术在园林规划设计中的应用

在园林的规划与设计中，GPS技术是代替传统的测量方法的最好的工具，它能快速高效的测定每级的控制点坐标。只需要一人的依据，一定量的基准控制点，就能够高精确度并且快速额测定地物点、地形点与界址点的坐标，能够在野外一次性的测绘成电子地图，再输出不同比例尺的图件，这于传统的测绘手段相比较，很大的提升了测量的效率。GPS技术通常运用在精确快速的测量规划区的高程、规划范围与位置信息等方面。

3.3 GIS技术在园林规划设计中的应用

GIS技术在园林规划中的应用主要包含了以下几个方面的内容：

（1）信息的管理、储存与处理。在园林的规划与设计中，用运用GISI技术把RS、GPS等获取的不同形式的数据经过数据的格式与结构的想换变换、进行存储与分析，建立完善园林规划与设计的数据库。由专们的人员对数据库进行维护与管理，为数据的准时更新、查询以及编辑提供方便。

（2）园林规划设计的分析。GIS技术有着非常强大的空间与分析能力，在园林的规划与设计中，能运用GIS的拓扑分析、缓冲区分析以及叠加分析等工具对结构进行量化的系统性的分析，比如景观的多样性与格局分析，用地的适宜性与敏感度的分析等，以展示园林绿地系统的特征与演化的机制，合理有效的进行园林规划的设计。

（3）辅助制图。通常使用的GIS软件都有着专门的制图系统，它可以经过地理空间的分析出现常规的方法很难得出的分析决策讯息，能进行精确与快捷的图形的编制，并且依据需求来输出成不同比例的多种的专用图件，比如在土地的利用图与植被的类型图等。与此同时，GIS技术软件还能绘制三维的立体图，能够运用高程的分带光照与立体叠加等方法生成不同的立体专题图。

3.4 3S集成技术在园林规划设计中的应用

3S集成技术就是把地理信息系、全球定位系统以及遥感系统进行融合的一个统一的有机体，它不只可以分析与运用数据，而且还能为多种的应用给予科学的决策依据，以解决比较繁杂的问题，是进行园林规划与设计的重要手段。在集成体之中，GPS与RS相当于人的两只眼睛，主要是负责获得地表物体的海量讯息与其的空间定位，而GIS就是等于人的大脑，对获得的信息进行分析与管理。

4 结束语

随着科学技术的不断进步，在一定程度上带动了园林的规划设计手段。在运用3S技术在园林设计规划中，可以对园林的规划与设计基础信息有效的进行管理、存储与调查，有效的分析园林的规划设计；合理的模拟园林规划的设计效果，对园林规划的整个体系进行合理的动态管理与监测，同时还可以对园林设计规划得管理信息进行开发与维护，进而提升园林规划设计的水平，带动当地的绿色环境的不断发展。

参考文献

[1]董仁才，赵景柱，邓红兵等.3S技术在城市绿地系统中的应用探讨――以园林绿地信息采集与管理中的应用为例[J].林业资源管理，2006（2）：83～87

[2]丁栎达，刘秀梅.3S技术在园林规划设计中的应用[J].技术应用，2012，36（03）：19～25.

遥感技术在园林中的应用篇2

关键词:乡村生态旅游;遥感信息;资源环境;丽江

一、丽江发展乡村生态旅游资源特点

丽江位于青藏高原和云贵高原的交界地区,境内地质构造比较复杂,山川多变,玉龙山、老君山,金沙江及其山间盆地组成了丽江秀丽江山,形成了观光旅游和乡村生态旅游地丰富旅游资源。目前,丽江已基本形成区内和邻近区间的交通网络,具有较好的旅游区位优势。

丽江乡村旅游资源丰富,乡村秀美的自然风光、风格迥异的民居建筑、独特的民俗风情、传统的劳作方式、厚重的文化艺术等都对旅游者有着强烈的吸引力。城镇周围分布着大片农田和果园,点缀着纳西族、白族等多民族村庄,村庄或依山傍水或果园环绕,鸟语花香,炊烟袅袅,一派“天人合一”的景象,组合成丰富多样的乡村生态旅游资源。

乡村生态旅游与目前已形成的旅游景区具有极大的相异性和独特性,玉龙雪山、丽江古城与周边乡村村落形成山、水、人组合景观群,在旅游资源结构和旅游吸引力上呈互补关系。乡村生态旅游具有良好的客源市场,其开发可为丽江旅游业注入新的活力。

二、丽江乡村生态旅游资源环境遥感信息

对丽江的遥感影像进行合成处理,采用TM321、TM432、TM543、TM742波段组合,均得到较好效果。在TM321假彩色合成图像上(如图2所示),丽江的城区与周围的地物区别非常明显,根据原有的数据资源相对比,很好的反映了城市用地的扩展情况。

在TM543模拟真彩色合成图象上(见图2),直观、准确的显示丽江盆地和周围山体的展布及村落在盆地中的布局。乡村主要分布在盆地周围,与山体相连,水资源丰富,耕地肥沃。丽江古城与新城区在色调上也的一定的差异,主要原因是古城是砖瓦房,相对于新城区的水泥房,它的反射率要低。在图像上,部分红色调经野外调查,是一些植被稀少,且土壤有一定的沙化空地,主要位于白沙及玉龙雪山靠盆地一侧。

本研究中采用归一化植被指数NDVI=(NIR―R)/(NIR+R)作比值运算处理。由于丽江市周围是山地地貌,地形起伏造成地表光照条件不一致,使同类植物在遥感图像上出现不同的灰度或异类植物却呈现相同的灰度,对遥感图像地物波谱信息造成的影响程度较高,导致误分类。而NDVI植被指数具有波段比值特性,因此可以在一定程度上抑制上述影响[4]。NDVI灰度图经过处理后,更能直观的反映植被的分布情况(见图3)。在植被指数分布图3上可以看出,丽江的森林覆盖主要分布于四周的山体,山体上森林的覆盖达到40%左右,城区较低。

在遥感信息专题分类图上(如图4所示),清晰反映了丽江土地利用类型,如建筑用地(包括居民地、道路、工厂等)以红色显示、水域呈浅蓝色、林地呈深绿色;耕地和菜地作为特殊的绿地景观、以浅绿色表示。丽江的植被分布于四周的山体上与植被指数图上显示的分布情况有很好的对应关系。

水体作为一个环境因子,与人类有着密切的关系。在TM543模拟真彩色合成图像上,植被呈绿色调,水体呈蓝色调,在拉市海的边缘,可以看到浅蓝色调,是由于边部水深浅,沉积于底部的泥沙所致。据水利部门测算,现每年流人拉市海湿地的泥沙量约l0.3l万t。目前拉市海水质为Ⅱ类水质,但总氮和总磷超标,已向富营养化方向发展[5]。文笔海、文海、团山水库水体在遥感图像上没有异常反应。

三、基于遥感信息对丽江乡村生态旅游发展建议

丽江生态旅游资源丰富,但生态环境非常脆弱,在发展乡村生态旅游的过程中,要合理布局,统筹规划,走保护-开发-增值-保护的良性循环之路。发展乡村生态旅游的过程中对生态环境效应的调查和监测十分重要,遥感技术能快速、准确地识别丽江发展乡村生态旅游的资源环境状况,有利于乡村生态环境的识别与及时监测;有利于旅游发展的合理布局,统筹规划,利用遥感信息的多时相性研究和监测生态环境状况,例如水体污染、水土流失或生态环境的优化等。

四、结束语

本文采用遥感技术对丽江发展乡村生态旅游的资源与环境状状进行调查,快速、准确地反映了研究区的资源与环境状况,由于所选遥感影像分辩率较低,无法对景点进行详细的调查与规划。目前,现有的遥感技术在旅游资源调查方面的潜力还未发挥,如果园林、旅游和遥感部门能够携手合作,遥感方法在旅游资源调查、规划和保护工作中将会发挥巨大作用。

参考文献:

[1]马荣华,胡孟春.基于RS与GIS的自然生态环境评价――以海南岛为例[J].热带地理,2001,(3):198-201.

[2]田雨,林宗坚,李成名等.基于遥感和GIS的区域生态环境分类研究[J].测绘科学,2004,(1):26-29.

遥感技术在园林中的应用篇3

关键词：数字技术；风景园林；计算机辅助设计；遥感；全球定位系统；地理信息系统

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1 数字技术在风景园林中的作用和功能

1.1 资料收集、数据共享与信息交流

应用多媒体技术和网络技术,各园林科学研究单位、高等院校、规划设计单位、园林生产单位之间,可以进行科学研究、规划设计、远程教学等方面的广泛交流与合作,包括在网络上实现信息目录检索与查询、风景园林信息、方案征集、网络会议、网上方案评审等。全国乃至全球风景园林领域内的网络用户都可以通过互联网实现风景园林信息的共享,这对于促进全球的风景园林业发展具有重要意义。

1.2 空间分析与信息提取

地理信息系统(GIS)为风景园林专业人员提供了直观而理性的空间分析工具。通过GIS对遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)等收集的各种资料进行各种领域的信息提取分析,可以在风景评价和规划中建立所需的空间数据库,并可以对各种信息进行提取查询,可以将反映基地的各种景观要素信息进行统计,可以对各地图要素进行操作、编辑、提取和输出。

1.3 景观表达

运用电子信息数据形式来描述景观,主要有两种形式:一种是静态形式,一种是动态形式。

1.4 景观评价

采用“3S”技术，能够更客观地对景区的资源状况进行评价。

1.5 植物选择

园林设计师应具备选择适宜不同场合植物的能力。

1.6 动态监测与管理

利用不同时期的遥感图像,通过GIS软件的叠加分析,可以对区域绿地变迁、城市绿地发展、风景园林建设进行动态监测,这对于营造大地景观,促进城市绿化,控制绿地流失,建设人居环境具有重要意义。

1.7 虚拟园林

1.8 远程设计、施工与管理

在将来,通过计算机网络及相关技术,园林设计师可以方便地进行千里之外的基地设计、施工与管理。

2 风景园林数字化的内容及方法

根据风景园林及其规划设计的特点,笔者认为风景园林数字化的内容应包括风景园林规划设计的数字化、风景园林实景的数字化——即风景园林实景的三维模拟以及风景园林规划设计的文字信息、风景园林的主题及景点介绍等相关信息的数字化三部分。具体内容及相应方法分别介绍如下:

2．1 风景园林规划设计的数字化

在设计工作实践中,人们需要对设计效果的可预见性,需要大量的表现图和信息化的资料来表达园林景观设计的意图,希望在未建成之前,就能看到其设计效果,及时地根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素进行修改,以利领导或甲方对设计的方案提出建议和决策。数字化技术的飞速发展,计算机日益更新换代,给园林景观设计意图的表现,提供了一个能随时修改和展示空间。将数字化技术应用于园林景观的设计,很好地解决以前图纸修改困难,表达不直观,而到建成后又留下不少遗憾的难题。

2.1.1 建立数据库,现状信息采集

园林设计与建筑、市政设计相似,首先依据已有的地形图及数据库和信息化的资料,进行现状调查,现状信息采集,包括周边环境,历史文物、名胜古迹的现状信息进行采集,对已有的地形图及数据库和信息化的资料进行校核和充实,建立图样库。对现状信息采集,以前通常采用照相机拍照,再经扫描仪扫描后传给计算机(这样常会有部分信息损失) 。现在采用数码相机,把现状拍摄下来,效果立刻可见,不满意可以重拍(不会浪费胶片) ,采集下来的图片是以数据信息来存储的,可以直接传给计算机,减少了信息的损失。也可以采用数码录相机把现场录制下来,以计算机能识别的信息数据传给计算机,经刻录程序EasyCD等软件加工后,作为动画以真实再现的形式输出。

2.1.2 三维建模,显示立体效果

任何一种建筑设计都是为了满足某种物质和精神的功能需要,采用一定的物质手段来组织特定的空间。在该设计地段范围内,利用并改造天然山水地貌或人为地开辟山水地貌,结合植物的栽植和建筑的布置,构成一个供人们使用、居住和观赏、游憩的环境。我们将采集回来的现状信息,转成计算机信息后,作为背景或参考底图,由设计人员进行初步方案的设计,根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素,勾勒出大致的设计意图(立意)。再由数字化制作人员,依据设计意图,将设计人员设计的AutoCAD格式的二维图形,转成标准数据文件格式传给现代先进的三维造型软件3DS或3dsMAX等软件,进行初步的三维粗胚模型制作,以寻求环境分布关系和空间分布关系,来确定设计的合理性,在艺术构图技法上考虑统一、变化、尺度、比例、均衡、对比等原则。同时,园林建筑和园林景观是一种占有时间空间,有形有色,以至有声有味的立体空间塑造,它较其它一般建筑设计更加需要意匠。意者立意,匠者技巧,通过数字化计算机虚拟现实技术,把立意表现出来,立意与多媒体计算机技术相结合,相辅相成。　2.1.3 设计反馈,确定空间关系

设计人员依据计算机虚拟现实技术得到的空间分布关系图,结合当地的周边环境、历史文物、名胜古迹进行深入的园林布局考虑,把周边环境插入计算机虚拟现实的透视图中,进行借景的考虑,进行尺度与比例的综合考虑。再考虑以功能的需要,艺术的要求,环境的条件等因素,经过综合思维产生出总的设计意图。

2.1.4 材质设定,增强艺术感染力

数字化制作人员依据设计人员修改后的意图,可以利用AutoCAD软件包中嵌入的LISP语言,完成科学计算和数据分析及图形处理,也可以利用3DS或3dsMAX等软件的二维造型2Dshaper、三维造型3Dlofter的功能,进行精确的三维建模工作,利用材质编辑器Material的复合材质与贴图,进行彩质的赋予,进行色彩与质感的处理,考虑绿化景观的地域性(如福州的南国风光) ,分析园林空间的艺术感染力的关系。

2.1.5 后期处理,综合考虑

应用强大图像处理能力计算机的PhotoShop软件,进行图像后期处理,由彩色激光打印机将透视图输出。利用计算机软件的多种特殊滤镜功能,进行艺术效果的综合分析并及时地修改其艺术效果,同时园林景观的设计不仅是作为游赏的场所,还利用它来改善城镇的小气候条件,调整局部地区的气温、湿度、气流,以它来保护环境,绿化视觉,净化城市空气、减低城市噪音,抑制水质和土壤的污染,进行综合考虑,达到设计完美的境界。设计人员在确定效果图的同时也确定了图纸的设计,再配合设计规范的要求和计算机数据,依法设计,使该项目不仅具有艺术效果,而且合法合理。

遥感技术在园林中的应用篇4

摘 要：土地利用是指人类通过合理的规划对不同土地进行多种活动。人类通过对与土地有关的自然资源的各种利用活动， 天然土地覆被格局发生了深刻的变化。目前我国的土地利用还不够合理，为促使土地利用更加合理，应该研究土地利用的动态变化。本文主要阐述了基于遥感与GIS的区域土地利用变化的动态监测与预测研究，以供参考。

关键词：土地利用变化；动态监测；马尔柯夫模型；遥感与地理信息系统；预测研究

前言：土地利用是当前人们所进行的重要活动，其既需要注重土地的周期性，又需要注重土地的长期性，通过对土地的合理利用，达到土地的高效利用。但是，我们也必须认识到，因为我们对于土地的利用，极容易使土地的覆被格局发生变化，致使土地产生动态变化，不仅会对土地的使用产生极大的影响，而且会影响土地本身的肥沃性，难以让土地发挥更大的作用和价值。因此，通过现代化的手段，对土地利用变化的情况进行观察，做好动态的监测和预测，才能够真正保证土地的利用更加合理、科学。

一、原理与技术流程

T1期数据为土地利用现状图，T2期为与T1期现状图尺度相应分辨率的遥感影像。在监测土地利用动态变化时，通常是基于T1时期的土地利用图与T2时期相应尺度的遥感影像间进行的监测。有很多数据未发生变化，但是还记录在图斑信息中。所以，我们需要对这些信息进行分类，利用T2时期对应尺度的遥感影像数据基于遥感影像的分类识别技术实现变化图斑的动态监测。其原理为T1时期的土地利用现状GIS数据用T1_GIS_D表示；T2时期的相应尺度的遥感影像数据用T2_RS_D表示，为实现T1_GIS_D和T2_DOM_D间的配准并叠置，首先将二者数据进行稽核变换运算，从而产生出T2时期的正射影像数据。土地利用化监测技术流程大致如下（见图1）：

二、土地利用的动态监测与预测

1.研究区概况

苍梧县北部的沙头、石桥两镇作为本次研究区域，其土地面积为638.7平方米，海拔高度在750米左右，中部和南部大多有丘陵存在，其他三面多山。年平均降水量在1722mm，年平均温度在20.7摄氏度。两镇的主要经营果树和林业，是著名的生产基地。乡镇人口9万8千人左右，镇内公路贯通全境。

2.资料选取

本次工作选取的资料有：1994年8月拍摄的1：1万黑白航空像片、1：1万地形图（广西测绘局，1994年5月调绘，1995年出版）、以及2012年的1：1万和1：5万土地利用详查图和相关的调查资料（如截止2012年的土地利用变更资料）。

3.技术路线

采用全国农业区划委员会1994年公布的土地利用分类标准， 通过航片解译（目视解译）结合其它图件的综合分析，并在GIS 支持下，对1994年及2012年两个时期土地利用图进行数字化处理，利用ARC/INFO软件进行套合叠加，获得两个镇 1994-2012年土地利用/覆盖变化图，同时进行各类面积量算，为下步建模和预测获得相应的属性数据。

4.土地利用的动态变化

通过监控发现T1 期土地利用现状图斑与 T2 期影像中图斑不一致，得出相关结论，这样能够大大提高土地变化监测速率，降低了土地利用所存在的弊端。利用计算机矢量数字化方法算出各种图斑的面积，然后对应到各种类型的土地上，最终得到一块完成的动态数据变化矩阵。

通过所监测到的数据，我们可以发现，1994年到2012年各类型面积的增减情况，从1994年到2012年园地和未成林造林地是当时土地利用最大的变化，分析其原因，主要是因为当时收到经济影响，商品经济、市场经济以及多种形式的利益都对其变化产生影响。由于在1994年，该镇进行了大规模的封山育林工作，致使未成林造林地的增加。最近几年该镇的经济发展非常突出，正是由于该镇已经建成了成片的迟熟荔枝基地，这对于经济的提高起到了很大的促进作用，再加上公路的修通，交通条件大幅度的改善，也加快了该镇的经济发展。同时，耕地的减少，居民点及工矿用地的增加，表明当时人们的活动以占用耕地为主，使得耕地面积大幅度减少。在分析1994年有林地转变为其他各种类型地的面积非常大，占有林地的面积的17.86%，这与当时的发展政策是分不开的，因为当时对深林的认识，就是重看法，轻更新，所以导致有林地大面积减少。在未利用土地中，绝大部分被转化为未成林造林地和有林地，还有一少部分旱地和园地。

结语：

随着人们对于土地的重视，未利用土地已经越来越少，这种趋势也将会继续加剧。因此，相关部门要随时做好土地利用的动态监测和预测，让土地利用的监测与高科技技术完美结合，深度挖掘土地利用的潜力，让土地发挥更大的潜质。

参考文献：

[1]杰，何政伟，李璇琼. 基于RS和GIS的土地利用/覆被动态变化监测――以九龙县为例[J]. 水土保持研究，2012，02：38-42+287.

[2]张珂，赵耀龙，付迎春，张洪. 滇池流域1974年至2008年土地利用的分形动态[J]. 资源科学，2013，01：232-239.

遥感技术在园林中的应用篇5

1　地理信息系统简介

地理信息系统（Geographic　Information　System，GIS）是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术［3］．它广泛应用于测绘、地图制图、资源管理、灾害监测、国土规划管理等领域．GIS在林业中的应用包括：天然林保护、生物多样性保护、防治土地沙漠化、区域综合治理决策支持等［4］．

2　GIS在森林监测中的应用

2．1　森林资源调查与评估

要实现对森林资源的管理，需要获取有用的森林资源基础数据．运用GIS数据获取功能，可以把不同历史时期的森林资源分布图进行矢量化，也可以通过与RS综合应用，解译遥感图像，获取森林资源分布现状．宁晓波等［5］在贵州省森林资源清查及评价工作中引进3S技术，克服传统森林资源清查存在的调查周期长、现势性差、主观影响大、数据可靠性低等问题．结果显示应用3S技术，林业用地的综合判读精度为93．5％，节约成本，取得显著的经济效益和社会效益．荆耀栋等［6］应用3S技术，对新疆维吾尔自治区精河县的精河林场森林资源进行调查、基础数据的处理，并进行合理区划和面积统计．张怡春［7］应用3S技术，通过分析森林资源、森林景观与DEM，对黑龙江东北部汤旺河近40年的森林资源变化进行分析，提出了对林业资源管理利用、生态环境建设方面的重要建议．黎良财等［8］以广西沙塘林场为实验区，将GPS采集到的森林资源数据导入GIS软件中，对准确的森林资源调查方法进行了探索．

2．2　植被监测

森林信息诸如面积、蓄量、类型、林种、树种结构、分布及变动情况等，在很长一段时间内只能通过文字和表格记录在森林资源档案中，在信息更新很快、以低碳经济保护林业资源的今天，显然在很大程度上与主流的经济取向相违背．通过信息网络和新的管理系统，可以实现森林信息的无纸化管理和方便快捷的查询、更新．上述森林信息是处于不断的动态变化中，传统的林业管理方式在数据更新方面需要耗费大量的人力物力和财力，该方法不能对变更的数据及时更新，也不利于数据的传递．抑或是传统的管理数据库能够比较快速地更新数据，但这也仅仅是反映在数量上，而未反映在空间上，难以分析林业空间变化规律和预测变化趋势，给林业管理和决策带来一定的影响．GIS具有较强的空间数据管理和分析功能，它可以有效地对森林空间数据进行组织和管理，提供数据查询、数据分析、成图输出，具有数据库管理、更新、维护等功能，辅助管理层决策．

2．2．1　森林景观监测应用

GIS在描述景观特征方面，具有节省时间和费用、处理较大的信息量、可以对景观进行多层面分析、数据补充和更新快捷等特点［9－10］．在森林景观管理中应用GIS技术，可以简化管理程序，促进管理信息化和规范化．曹辉［11］以GIS技术为平台，将福州国家森林公园的森林景观资源进行划分，并评价了景观生态质量．杨珍珍等［12］以大兴安岭呼中林场调查数据为基本资料，利用GIS技术对图形、数据进行处理分析，并结合景观生态学的原理和方法，按用地类型和优势树种划分研究区森林景观要素类型组，选取多项景观格局指标，对其景观的结构分布和空间格局特征进行系统的分析研究．孙玉军等［13］以吉林省汪清林业局金沟岭林场为例，以电子林相图和森林资源二类调查资料为基础，运用GIS技术和景观生态学原理与方法，同时采用类平均聚类法，对林场的景观格局进行了分析，定量地划分森林类型．付春风［14］依据广州市数字化林相图和土地利用图等资料，通过景观组成要素分析，拟定广州市流溪河国家森林公园森林景观分类系统，利用GIS与数字制图手段编制流溪河国家森林公园森林景观类型图．罗龙海等［15］以1999年沐川县森林资源分布图和DEM数据为信息源，运用GIS空间分析功能，用坡度、距离两个分量对沐川林场主要观景线路上森林景观斑块类型进行景观敏感度评价．夏伟伟等［16］以2004年SPOTS卫星影像数据为基础资料，应用遥感技术、地理信息系统技术和多种森林景观结构分析指标，对庞泉沟自然保护区的森林景观结构类型和异质性进行分析．

2．2．2　森林动态变化监测

林木在生长过程中不可避免的受到自然或人为因素的影响，诸如：山体滑坡、植被砍伐等而发生覆盖变化，通过GIS及GIS与其他技术综合应用，可以及时方便地了解森林动态．刘常富等［17］在RS和GIS的支持下，应用景观生态学的理论和方法，借助各种遥感影像，采用景观空间格局指标定量分析，研究1992～2006年沈阳城市森林景观格局的动态变化，对城市森林景观类型合理性进行论证．李登科等［18］在GIS技术的支持下，利用SPOT影像数据、TM影像数据、DEM数据等，综合分析陕西省吴起县土地利用状况、植被覆盖度变化、坡耕地面积、土壤侵蚀强度等，研究其在退耕还林前后的变化．侯文良等［19］通过对新疆维吾尔自治区巴楚县1999年、2004年两期的TM影像进行解译和判读，利用地理信息系统空间分析技术，结合野外调查，对森林资源的地类进行空间分析，从而得出巴楚县森林资源空间变化分布状况．白艳芬等［20］利用1995年TM影像和2000年ETM影像，分别提取青海湖流域的植被指数，计算植被覆盖度，根据覆盖度等级的空间分布特征，比较分析研究区域植被覆盖变化情况及原因．李虎等［21］以新疆全区为研究区域，综合应用遥感与GIS技术，对1996年和2001年两期TM遥感影像进行解译，研究境内的森林资源动态变化．

2．2．3　森林病虫害监测

病虫害是林业灾害之一，也是森林监测中一个重要的研究内容，在国内也有很多研究成果．黎镇湘等［22］通过分析比较传统的森林病虫害监测技术和现代集成技术的优缺点，指出RS与GIS集成技术在监测的及时性和准确性、最优路径选择、缓冲区分析方面的巨大潜力，以及该集成技术与三维可视化技术在森林病虫害监测中的应用前景．王蕾等［23］通过总结3S技术在森林虫害动态监测中的应用现状，介绍3S集成在森林虫害动态监测中的应用动态及应用趋势，并在总结实际工作经验的基础上从害虫的生存环境角度构建森林虫害动态监测3S集成技术体系．

3　林业管理

3．1　日常管理信息系统

传统的管理信息系统数据源主要为表格、统计数据、报表，处理以属性数据和统计分析数据为主，输出结果为报表、报告、表格．而现实中林业分布具有区域性等特征，且林业管理受到分布区域自然条件和基础设施的限制．GIS技术以图形图像及地理特征属性为数据源，以图形图像产品、统计报表、文字报告、表格等方式为主要的输出结果，因此，GIS技术在处理空间属性数据方面具有独特优势．应用GIS技术，可以给林业管理带来极大的方便．洪军等［24］人以研究区域森林资源调查资料为数据源，结合区内地形地势，应用地理信息系统，按照森林功能类型将研究区域的森林进行划分．张超等［25］利用福建省永安市2003年森林资源基础地理信息数据，考虑区域生态、经济、市场、自然环境、生物物候等原则，应用地理信息系统建模技术，建立了县级林业区划模型．李新贵等［26］对贵州省林业有害生物管理地理信息系统的内业和外业系统部分设计提出了初步构架．曹庆先等［27］以ArcView为平台，根据林业有害生物信息管理的实际工作流程，设计开发了“基于GIS的天津市林业有害生物管理信息系统”．郭志华等［28］设计并实现了仁寿县森林资源管理地理信息系统，详细介绍其体系结构、主要功能、数据库、模块功能等，该信息系统已应用在仁寿县森林分类区划界定、集体林权改革、林业血防等工作中．冯仲科等［29］针对我国森林资源经营管理还处于比较粗放的水平，把现代测绘科学应用于林业研究中，构建基于广义3S技术的森林资源经营管理系统，同时也展望基于广义3S技术的森林资源经营管理系统．

3．2　应急管理

森林应急管理主要为损害损毁林木生长等突发事件做预测和控制，森林火险是其中之一．预防和监控着火点，建立相应的应急预案，是GIS在林业中的应用方向之一．文中就GIS技术应用在森林火险等级划分，着火点监控，火场模拟和应急综合信息系统建设方面的文献做介绍．

3．2．1　林业火险区划与着火点监控

火险区划是进行林业火险监控的第一要务，是摸清森林火险基本数据、进行火险应急管理的前提，没有进行火险区域和等级区划的应急管理系统都不是科学的系统．而着火点的监控与准确定位是分析扑火路径与决策考虑的首要问题．因此，林业火险区划和着火点监控具有必要性．唐季林等［30］以甘肃省迭部县为例，应用TM影像，结合地面调查和实验，在综合分析评价的基础上模拟森林火险领域，以各自然沟系作为总体评价单元，用小班火险等级加权平均计算面积、沟系的平均火险等级及迭部县平均火险等级．胡林等［31］通过收集北京市房山区1987～2003年林火历史和现实数据，运用GIS和通信技术，建立数学模型，实现房山区森林火险动态区划．朱煌武等［32］选取一实际林区，收集与森林防火相关的地理信息资料，建立地理信息系统，设计并实现了复杂条件下林火蔓延的计算机模拟预测，完成森林火灾扑救辅助决策系统的建设，并在预测结果的基础上提出了合理、优化的防火道开设方案．在地形复杂的林区，监测林火定位、测距等受到极大的影响，李龙国等［33］研究设计了与视频监控技术结合的GIS系统，实现二维平面地图、三维立体场景和监控画面三者所显示区域的一致和相互间的联动控制功能，该系统设计开发完成后，应用在内蒙古白狼林区，给森林防火提供了有效的管理平台．于文华等［34］根据森林防火管理的实际需求，以瞭望塔视频监控设备为硬件基础，提出了双点定位方法与单点定位方法相结合的综合方案，综合运用组件GIS、ArcSDE引擎、以NET为开发工具，设计并实现鹫峰国家森林公园森林火灾定位系统，解决了目前森林防火着火点现场定位问题．

3．2．2　林火蔓延模拟与路径选择

在确定了着火点位置后，需综合分析该地点的地形、地貌、坡度、风向、气候等实际情况，应用计算机程序模拟火势蔓延，初步划定火场范围，选定扑火最优路径．朱启疆等［35］分析森林火灾发生发展的因素，应用地理信息系统和遥感技术，利用植被起火概率图控制像元，在火场扩展中将Rothermel模型和经验模型结合使用，考虑坡度和风向带影响，实现了火场在地理信息系统支持下的空间蔓延动态模拟．黄作维等［36］综合分析林火蔓延的影响因子，借助基于GIS的林火蔓延模型，结合林火蔓延算法并考虑到环境因素的影响，进行火场空间蔓延计算机模拟和火行为的时空格局分析．宋丽艳等［37］利用GIS软件建立林火蔓延模拟的空间背景，运用林火蔓延模型且综合考虑火场条件，采用点到点的传播方式，实现林火蔓延的动态模拟，结果表明，地形条件一定时，林火的初始蔓延速度和风速的大小对林火蔓延有明显的影响，不同的坡向和坡位也会影响林火的蔓延速度．毛学刚等［38］在GIS技术的支持下，建立林火蔓延的空间背景数据库，采用王正非林火蔓延模型和遍历算法，设计并实现了任意地点、任意气象条件下的林火蔓延动态仿真模拟．王明玉等［39］以河北省张家口地区为例，将最短路径问题与成本路径分析相结合，以地形数据、网络数据、植被数据等作为基本数据，实现最优路径的确定．

3．2．3　防火信息系统建设

防火信息系统建设是GIS在林业应用领域中非常重要的一部分，通过与现代通信技术和数据技术相结合，能够充分发挥GIS空间分析的能力，有较多的研究成果和文献．如：沙宗尧等［40］应用ArcSDE引擎和Or－acle数据库管理系统，实现了C／S与B／S相混合的森林防火信息监测模式，建立湖北省森林防火地理信息系统．李元鸿［41］通过收集整理数据，利用SuperMap作为开发平台，建立了祁连山自然保护区森林防火地理信息系统．何全军［42］利用Map　Objects控件开发广东省林火监测地理信息系统，提供防火信息查询，实现对森林火灾发生地点的快速定位，及时了解详实的火场及周边环境信息，辅助火灾扑救决策．况代智［43］利用基础地理数据和气象卫星遥感数据以及气象资料，借助GIS组件，设计并实现了集空间定位、空间分析、火险预警预测、损失评估等功能于一体的森林防火信息系统．张玉红［44］等在VB环境下，基于AO技术，设计并实现了哈尔滨市森林防火地理信息系统．

4　结语

遥感技术在园林中的应用篇6

关键词：高分WFV 面向对象分类 建设用地 土地利用 信息自动提取

中图分类号：TP753 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0033-03

当前中国正经历着快速的城市化，特别是在沿海经济发达地，城市扩展速度已经远超过发展中国家的平均扩展速度。合理利用城市土地是实现城市经济和社会发展目标的重要手段，是政府用以保护生态与自然环境、合理利用资源、统筹安排城市发展空间布局及维护城市发展过程中和谐与平衡的重要依据[2]。

随着卫星遥感技术的发展，城市化进程的加剧，遥感技术在城市土地利用监测的应用得到了空前的发展。遥感对地观测技术能够大范围、快速获取地表信息，并且具有客观性、时效性、综合性、经济性以及多时相的特点，是当前在大尺度区域上进行土地利用详查、制图和变化信息动态监测的最有效技术途径。相关学者采用遥感图像在区域范围内进行土地利用调查方面开展了广泛的研究，并且提出了适用于遥感数据的土地利用分类系统和方法。张友水等利用两期TM影像，对影像进行缨帽变换，通过两时相的亮度轴（B）、绿度轴（G）和湿度轴（W）3个分量的差值运算进行信息复合，在绍兴区进行土地利用变化监测研究[4]。印影等以资源一号02C星为数据源，通过对影像进行融合处理，采用面向对象分类方法进行土地利用分类，总体分类精度达到93.04%[5]。于龙等采用波谱角分类方法，通过选取不同图像子区域的同一地物不同变异端元来消除端元变异性对分类精度的影响，结果显示波谱角分类对城市用地分类具有较好的可应用性[6]。韩彦伟等以河北省保定市市区为例，结合QuickBird数据，采用面向对象分类技术和人工目视解译相结合的作业方法，对其土地利用变化情况进行监测。

上述土地利用分类方法多是基于像元的光谱信息，不能有效地提取出影像中的空间纹理信息，无法保障自动识别精度。部分基于面向对象分类技术研究也主要是基于国外高分辨率数据源，且不具备面向大区域的推广的能力。罕有以国产高分辨卫星为数据源利用面向对象技术进行大范围土地利用信息分类提取的研究。基于此，本研究以面向对象分类技术，构建基于高分一号卫星WFV数据（幅宽达800公里）的宏观监测特征库，搭建集群计算环境，实现大区域范围内建设用地信息的高效、自动提取。

1 研究区域概况

该文以中部第4小区为研究对象，以河北省保定市和河南省郑州市为例进行土地利用宏观监测，重点建设用地的提取信息进行分析和验证。

保定市位于北纬38°10′～40°00′，东经113°40′～116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南与石家庄市和衡水市相连，西部与山西省接壤。郑州市位于东经112°42'～114°14'，北纬34°16'～34°58'，东西宽166公里，南北长75公里，总面积约为7446.2平方公里，其中市区面积约1010.3平方公里，山地面积约2377平方公里。两市处于华北平原中北部，属于温带季风气候。冬季干燥寒冷，夏季高温多雨，春季干旱少雨，蒸发强烈。春季旱情较重，夏季常有洪涝。年均温和年降水量由南向北随纬度增加而递减。年均温11～12℃，南北相差3～4℃。7月均温大部分地区26～28℃；1月均温为-5～-4℃。全区0℃以上积温为4500～5500℃，10℃以上活动积温为3800～4900℃，无霜期200～220天，年降水量500～600毫米。

2 数据获取与处理

良好的数据及完整的资料准备是地类信息提取的基础，为了实现地类信息提取规则的真实性，可用性及普适性，前期数据准备及处理方面输入数据包含GF-1号多光谱遥感影像数据、对应的30m分辨率DEM高程数据及研究区矢量。高分一号卫星2013年发射升空，GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色和8m分辨率多光谱相机，四台16m分辨率多光谱相机。16m分辨率多光谱相机幅宽达到了800公里，在具有类似空间分辨率的同时可以在更短时间内对同一个地区重复拍照。该研究从中国资源卫星应用中心获得2014年6月份无大片云雾覆盖影像数据。DEM从USGS网站下载，矢量数据由相应地方业务部门提供。

数据预处理主要是包括正射校正及辐射校正。正射校正以15m分辨率的Landsat8全色影像为基准，同时输入DEM数据，从而保证误差控制在一个像元之内。辐射校正则消除了大部分气溶胶的影响。同时为了尽可能的保留影像数据的原始光谱信息，影像无需做匀色处理。

3 研究方法

3.1 信息分层提取思路

该研究针对耕地、园林地、草地、水域、建设用地5种一级地类，采用分层逐级提取的思路进行提取。信息提取步骤如下：

第一步：将影像分为植被与非植被，在第一层提取中能保证较高的提取精度。

第二步：将第一步的分类结果作为参考参与进一步的分类，在植被区域内进一步分为园林地和非园林地，在非植被区域内进一步分为水体和非水体，排除非植被对园林地的干扰和植被对水体的干扰，同时在进一步提取时也能只考虑园林地（水域），设置合适的分割尺度等参数。

第三步：将第二步的分类结果作为参考参与进一步的分类，在非园林区域将其分为草地和耕地两类，在非水体区域将其分为建设用地和其他用地。如图1所示。

3.2 面向对象的尺度分割

影像分割是以某个像元进行并行生长，然后以此为种子向周边像元进行合并同质性比较大的相邻像元的过程，从而把图像划成若干个互不交叠的区域。在相同的区域内，图像具有相同或相似的特征，这是面向对象信息提取技术的基础。不同大小的分割阈值，生成的影像对象多边形的大小、数量也不相同。分割尺度越大，影像中生成的对象数量越少，单个对象的面积越大，反之亦然。但分割尺度太小，地物显得破碎且工作量大；分割尺度过大，会出现“淹没”现象，许多小面积的地物将无法提取出来，从而影响到地类分类的精度。

3.3 规则集研发

规则是指鉴别某种地类的判断原则，原则必须具有普遍性和独有性。地类信息提取规则集的开发是基于区域大量数据研究的基础，研究地类本身特征及地物之间的关联性，以典型地区的影像数据为研究热点，针对该影像数据的地物有针对性的开发相应的规则，并将规则应用于同类型影像数据中反复测试修改，直到该区域的所有影像数据均能提取出较为理想的地类图斑。

遥感影像上植被较绿，耕地作物信息明显，采用波段运算得到植被指数灰度影像层，然后利用多阈值分割方法将植被信息从影像里区分出来。林地在近红外波段上与耕地上有明显的区别，可先用DEM数据界定出林地的大致范围，然后根据林地的纹理较为粗糙特征，利用绿波段的均方差信息进行结果优化。草地信息表现为针状细碎地物，可以利用红波段均方差及纹理特征将特征值大的定义为草地区域。相对于其他地物，水域提取较为容易，大部分有水区域水体指数值较高。建筑物在红波段上则体现出亮度值较大的特点。针对上述地物在影像上的不同特征，可以较好的完成其相应提取（具体规则见表1）。

地类提取规则的创建是信息提取的关键和难点，主要表现为两大难点，一是地类通用特征的找寻；二是地类提取临界条件的判断。特征建立的原则要能够将所提地物的信息突出，并且信息为直方图上的极大值或极小值区域范围。临界条件的设定，关键在于两次条件计算时能够有比较大的差异性，这种终止条件为非此即彼。规则集创建过程如图2所示。

3.4 精度验证

鉴于在宏观范围内进行土地利用监测，依靠野外样点调查进行验证的方法难以实现，本研究通过目视解译，人工勾绘相应地类样本，对提取的地类图斑进行精度评价。首先选取同一时间相应区域GF-1号2m、8m融合正射影像数据，与16m影像数据相比，其能够更清晰的识别地类，从而可以保证样本勾绘的准确性。在待评价区域内，选取多个地物信息丰富、有代表性的小区域作为样本区。在样本区内，采用人工目视解译的方法，采用分辨率较高的GF-1号2m、8m融合影像进行样本勾绘（宏观监测使用的基础影像为GF-1号16m影像）。最后使用样本与提取结果进行叠加分析，计算得到分类精度。计算公式如下：

①

式中，P 为图斑分类精度，Cn为分类正确的某地类图斑面积，Sn为该地类样本图斑总面积，Sz所有样本图斑总面积。预期结果为P ≥80%。

4 试验与分析

4.1 试验结果

采用面向对象分类技术，结合2014年6月份高分16m分辨率影像数据，对河北省保定市和河南省郑州市土地利用信息进行提取。

保定市2014年第二季度土地利用宏观监测提取图斑14755个，面积30521866.19亩。其中建设用地图斑9777个，面积4334105.66亩，占比14.14%；郑州市2014年第二季度土地利用宏观监测提取图斑8389个，面积11285302.11亩。其中建设用地图斑4864个，面积3422463.83亩，占比30.33%。从上述土地利用宏观监测信息提取效果看，面向对象分类的方法得到的分类结果不存在“椒盐”现象，分类结果比较紧致。与相关专题图相比，符合市级土地利用实际情况。如图3所示。

4.2 精度评价

按照2.3.6部分精度验证方法对保定市建设用地图斑提取结果进行精度评价，图4为保定市样本选择及解译结果。

依照保定市样本选择及解译过程，对郑州市高分辨率数据进行相应处理，其两市图斑分类精度见表2。

通过对保定市和郑州市两市图斑提取进行精度评价计算，主要得出以下结论：从图斑分类精度上来看，面积小于等于100亩的图斑分类精度较低，接近达到70%，随着图斑面积的增大，分类精度有明显的提高，面积大于等于500亩小于1000亩的图斑分类精度达到80%，面积大于等于1000亩的图斑分类精度平均达到90%以上，总体分类精度大于80%。

4.3 处理效率分析

该研究在当前主流硬件环境下（处理器：Intel（R） Xeon（R） CPU E5-2690 2.9GHz；内存：16.0 GB；硬盘：2T）对系统单计算节点、3计算节点和6计算节点的处理效率进行了测试，选取不同栅格数量的遥感影像作为测试数据。测试结果如图5。

根据测试结果，系统在3计算节点状态下，且任务量较小时，加速比主要在2-3倍间浮动，随着任务量的增大，加速比呈上升趋势，能够达到3倍以上。系统在6计算节点条件下，当任务量较小时，加速优势不明显，且加速效率与3计算节点状态大致相当，随着任务量的增大，加速比呈上升趋势，能够达到6倍以上。依此推算，当系统具备20计算节点时，能够在2周内完成面向全国的建设用地（宏观监测）信息提取。

5 结语

目前，土地利用宏观监测业务在全国范围内基本依靠人工解译的方式进行作业，面向对象的自动化提取方式由于技术瓶颈所限，尚未得到普遍应用，鲜有面向大范围的宏观监测信息自动提取案例，而该研究瞄准业务需求，首次实现了面向全国的大范围建设用地（宏观监测）信息自动化提取。该研究结论主要包括以下三点：（1）该研究以利用高分一号WFV数据为数据源进行全国建设用地（宏观监测）信息提取技术研究，提出信息提取规则集的总体设计及开发方案。同时，在典型区域进行建设用地提取精度评价，图斑提取总体精度在80%以上。（2）该研究基于eCognition Server进行系统的二次开发，具备其优秀的并行计算能力，在面向大区域进行作业时，有明显的效率优势。当系统能具备20节点时，能够在两周内完成全国960万平方公里的建设用地（宏观监测）提取任务，满足业务时效需求。（3）上述结果表明以GF一号卫星WFV影像为数据源利用面向对象技术在集群环境下进行大尺度的建设用地调查是可行的，国产高分一号卫星数据可以在大尺度的土地利用信息自动化提取中进行广泛的应用。

参考文献

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[3] 侯英雨，何延波.利用TM数据监测岩溶山区城市土地利用变化[J].地理学与国土研究，2001（3）：22-25.

[4] 张友水，徐财江，李志勇.基于TM影像的绍兴地区土地利用变化监测[J].资源科学，2006（6）：120-126.

[5] 印影，姜琦刚，林楠，等.资源一号02C星数据在土地利用分类中的应用[J].科学技术与工程，2014（29）：260-264.

[6] 于龙，周宇峰，丁丽霞，等.基于波谱角分类的土地利用动态监测[J].浙江农林大学学报，2014（3）：386-393.

[7] 韩彦伟，冯仕超.基于面向对象的土地利用监测研究[J].测绘通报，2013（S2）：170-173.

[8] 张景华，封志明，姜鲁光.土地利用/土地覆被分类系统研究进展[J].资源科学，2011（6）：1195-1203.

[9] 杨惠珍，吴楷钊，范海生，等.基于遥感影像的土地覆盖分类及变化监测研究[J].红外，2014（4）：38-44.

遥感技术在园林中的应用篇7

关键词：3S技术;总体规划;应用;南滚河国家公园

中图分类号：S771.8;P208;P228.4;TU986.54文献标识码：A文章编号：1671 - 3168(2012)01 - 0010 - 04

Application of 3S Technology in Overall Planning of Nangunhe National Park

ZHANG Fei1, ZHANG Yan1, ZHOU Ruliang2

（1．Forestry College of Southwest Forestry University，Kunming 650224,China;

2．Key Laboratory Of Forest Disaster Early Warning And Control, Southwest Forestry University，Kunming 650224,China）

Abstract: This paper introduced 3S technology and situation of Nangunhe National Park。 Also analyzed the application of GPS, RS, GIS in overall planning of Nangunhe National Park, by taking Nangunhe National Park as example, we specifically elaborated the application of 3S technology in basic information survey and evaluation, function division, as well as protection planning, scientific research and education, recreation and community planning etc。 This paper considers 3S integration may play a more important role in overall planning。

Key words: 3S technology; overall planning; application; Nangunhe National Park

收稿日期：2012 - 02 - 29.

作者简介：张 飞（1983 - ），男，在读硕士。主要从事地理信息系统3S林业方面的研究。

通讯作者：周汝良（1963 - ），男，教授。主要从事遥感与GIS应用基础方面的研究。国家公园是国家为合理保护一个或多个典型生态系统的完整性而划定的需要特殊保护、管理和利用的自然区域，其功能是保护自然资源和生态系统的自然性、完整性和多样性，为宣教和科研提供场所，并在保护和恢复自然综合体的原则上进行适当开发、管理和经营活动，为人民提供精神文化上的娱乐和游览机会。其对于保护自然生态系统和自然地貌的原始状态，以及科学研究、科学普及和教育具有重要意义［1-2］。近年来，我国非常重视国家公园和自然保护区等重要保护地规划建设工作。随着3S技术的不断发展和日趋成熟，3S技术在国家公园建设中发挥着重要作用，特别是在自然资源调查、保护、规划和管理技术等方面。现在越来越多的国家公园正在建设或者完善不同类型、不同应用水平的地理信息系统，这将大大提高我国国家公园的规划和建设效率，有效节约时间和人力成本。

13S技术简介

3S技术是地理信息系统(Geographical Information System)、全球定位系统（Global Position System）、遥感（Remote Sensing）的统称。RS是全天候、多方位收集空间信息的现代化工具，GPS是实现空间对象实时定位和导航的有利武器，GIS是接收并分析处理RS和GPS收集到的空间信息的平台，应用在具体的实际问题中为科学决策提供依据。三者的结合形成“一个大脑，两个眼睛” ［3］。即GPS和RS利用其导航定位和收集空间信息速度快，信息量大的特点，使GIS系统内的空间信息能够及时更新，利用GIS强大的空间分析能力，从GPS和RS提供的庞大的数据信息中提取有用信息，以便进行科学管理和辅助决策。

3S技术的有机集成将成为一个完整、实时、动态的管理、分析和应用系统。在实际应用中，也可两两集成使用［4］，如RS和GIS的集成，RS可以获得地球表面地物的影像信息和光谱数据，GIS可以对其进行矫正和地物分辨用于研究地表上植被分布规律等；GPS和GIS的集成，利用GIS提供电子地图和GPS实时导航定位技术，组成电子导航设备，为航空、船舶和车辆提供导航服务。随着信息技术的飞速发展，3S集成系统正在经历由低级到高级发展和完善过程，其结合使用的优势已非常明显，是未来3S技术发展应用的大趋势。在南滚河国家公园总体规划中，就是利用3S技术相结合的方法进行自然资源、森林植被随海拔高度变化分布规律、重点保护对象的分布情况以及国家公园景区规划等调查研究工作。

2南滚河国家公园概况

2.1自然资源概况

南滚河国家公园位于云南省西南部，南部边界线距中缅国境线约5km ，地跨临沧市的沧源佤族自治县和耿马傣族、佤族自治县。地理位置为东经98°57′32″～99°26′00″，北纬23°09′12″～23°40′08″，南北长62 km，东西宽50 km，总面积为51 939.44 hm2。公园内地质条件复杂，处于横断山脉的怒山山脉南延部分，山体为东北——西南走向，属滇西纵谷区。区内沟谷纵横、层峦叠峰、山顶平缓、山坡陡峭、起伏绵延，形成深切中山山地地貌。最高海拔2 977.9 m（回汗山），最低海拔480 m（南滚河与南柯河交汇处）。其土壤分布主要是砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、黄棕壤、石灰土、紫色土，由于该区域地形为中山山地地貌，高差悬殊较大，导致了不同的成土过程，土壤具有明显的垂直地带性分布规律。

林 业 调 查 规 划第37卷第1期

张 飞 ,等：3S技术在南滚河国家公园总体规划中的应用

南滚河国家公园地处北回归线附近，气候属于我国西部型低纬山原季风气候。热量丰富、日照充足、湿度适宜，对动植物的生长和繁衍极为有利。由于受到孟加拉湾暖湿气流影响，雨季（5～10月）降水充沛，占全年降水量的80%～90%。其周边地区河流纵横，水资源丰富，跨澜沧江和怒江两大水系，以怒江水系为主。南滚河属怒江下段的第三大一级支流，主河长48.45 km，汇水面积530 km2,平均坡降15.56%，年产水量6.8亿 m3，流出国境后，在缅甸汇入萨尔温江。

2.2生物资源概况

南滚河国家公园境内动植物资源极其丰富。据《云南南滚河部级自然保护区总体规划》（2009~2018 年），保护区内现有哺乳动物10目31科123种，爬行动物2目13科51种，两栖动物3目7科33种，鱼类5目9科36种，鸟类 18 目53科293种，昆虫10目63科270种；保护区内植物资源有维管束植物233科1 043属2 246种，其中，被子植物184科939属2 080种，裸子植物5科7属10种，蕨类植物44科97属156种。

33S技术在国家公园总体规划中的应用

建立国家公园是一项复杂的系统工程，包括基本情况介绍、规划理念、功能区划分、保护、科研、教育、游憩、社区发展等规划和相应的管理保障措施等。概括为资源保护、科研宣教和适度合理开发利用等主要方面，需要收集、分析、处理的数据量很大。3S 技术以其强大的空间分析和数据处理功能，为规划人员提供实用、高效和辅助决策的平台。

3.1GPS的应用

GPS技术是为目标地物提供坐标，能够准确定位和导航的现代化工具，也是林业工作者最常用的外业必备工具。其在国家公园资源调查、各种范围界限确定以及土地利用调查中作用突出。

1）GPS能为目标对象提供精确坐标，确定目标的范围和形状。在国家公园规划建设中，利用GPS定位功能，调查野生动植物栖息地，确定其具置［5］。在森林防火方面：①为火源和水源定位；②能准确、快速地测定火场位置和范围；③为防火隔离带的布置提供辅助等。

2）GPS具有导航功能。利用GPS这一功能测量道路的航迹和长度，特别是在植被茂密的森林里，常规测量受到很大制约，GPS可以轻易完成定位导航以及一般的测量工作，为GIS提供数据资料。导航功能还可以帮助工作人员布置监测样地、监测样线，跟踪野生动物行迹等。

3）GPS能够测量面积。GPS可根据航迹功能测量一定区域的面积，如测量一片国家公园内被破坏了的植被恢复区，火灾之后过火面积等。GPS应用于测算面积与其他方式方法相比，具有简单、高效、准确的优势，目前受到广大测量人员和林业工作者的青睐。

3.2RS的应用

RS技术是及时快速获得空间数据的有效手段，它的特点是速度快，面积大、实时动态，可在短时间内获得大量数据。它对反映国家公园内的植被分布情况及其不同时段的特征变化规律非常直观。目前应用较为广泛的是根据各地物光谱信息的差异，利用监督分类和非监督分类等方法对遥感图像进行目视解译和比较分类，用于区分地表上的不同地类。例如，通过卫星影像数据和现地调查可以得到土地利用现状和森林覆盖率等信息。在国家公园建设中，将动物栖息地的分布规律与种群活动规律联系起来分析，从而更好地保护濒危物种。遥感数据可使人们更加直观地了解国家公园内地表物体的空间位置和地理分布，各功能区之间的关系以及严格保护区和人为活动比较频繁区域之间的空间关系，这些信息都能够帮助相关人员从宏观的角度更好地规划和管理国家公园。此外，利用遥感数据可以对地表信息进行现势资料更新，并通过数据处理获得较清晰的卫片和数字高程模型数据，帮助研究人员实现国家公园的三维可视化。

3.3GIS的应用

GIS被人们称为3S技术的大脑，是3S技术的关键部分。RS和GPS获得的数据都可以在这里完成各种操作。GIS是功能完善的分析系统,通过其全面强大的空间分析功能，在国家公园资源调查、评价，空间规划、功能分区研究等方面发挥重要作用。

3.3.1GIS具有数据库功能

GIS软件作为数据库平台操作和管理数据资料［6］，使地理空间中基础数据以点、线、面的形式完成数据采集、录入、管理、编辑、查询、显示、分析统计等工作。例如完成居民点、高程点、行政中心、道路、河流、行政区划界限和水域等数据的管理。通过GIS数据分层管理和专业分析，选择是否显示和显示样式等方法获得再生数据，用于实现规划建设项目中保护规划、科研宣教、游憩开发等项目的选址、数量统计和空间分布的信息管理等。国家公园建设的所有数据通过GIS软件进行统一管理，有利于数据资料规范有序、高效实用地为决策规划提供服务。

3.3.2GIS具有的空间分析功能

利用GIS的空间分析功能，结合地理学、保护生物学、森林生态学和生态旅游等相关理论，为研究区域的科学管理和有效保护提供技术支持。常用的空间分析功能如叠加分析、缓冲区分析与网络分析等［7］。利用叠加分析可以将国家公园的范围界限和居民点数据进行叠加，表现社区居民点在国家公园周边的分布情况；将珍稀野生动植物的分布数据与植被图进行叠加，可以分析动植物与其生境条件之间的关系。在缓冲区分析中，可以分析因规划道路建设对国家公园生态环境的影响；国家公园内河流和湖泊的缓冲区分析，可以反映水资源对动植物分布规律的影响［8］；对社区分布数据进行缓冲区分析，研究社区发展和人为因素对国家公园内自然生态系统和生态环境的影响。网络分析在GIS空间分析中使用较多，包括路径分析、地址选配与资源分析等，路径分析在旅游线路的规划中非常有用，在道路设计中运用最短路径和最优路径等方法，合理安排游览路线。地质匹配分析，例如结合道路、巡护线路、游览线路等，确定管理服务站或瞭望塔等最合理的布置地点；根据动物分布情况和活动规律，选择最佳食物补给点和重点保护区域等。资源分析方面，根据现状和发展规划，对现有和在建的各种资源合理分配利用，包括平衡调整各景点、景区的分布，给水排水设施、电力电信设施和服务设施的资源，还可以根据游客的来源和分布，分析国家公园发展生态旅游和旅游观光业的客源市场。利用GIS空间分析功能有利于国家公园规划建设健康有序、平稳快速和可持续地发展。

3.3.3GIS具有强大的可视化和制图功能

在GIS用户界面上可任意漫游和缩放各种地理数据，制图打印功能方便灵活。GIS在管理和操作数据的同时，可以根据地块或数据的类型为其设置不同的颜色和样式，或根据属性信息给图层设置符号分类，使地图显示真实丰富，更有表现力。从地理位置到资源分布、功能区划分到总体规划等，GIS能完成整套的规划设计图纸的出图。GIS不但能完成可视制图，还可以实现属性数据的统计，如统计森林覆盖率、道路长度、计算水域面积和功能区面积等。

3.43S技术在南滚河国家公园总体规划中的应用

3.4.1基础资料调查

利用GIS和GPS完成对基础资料的收集，包括居民点、道路、河流、行政界限、公园位置和范围界的确定等。

3.4.2功能区划分

国家公园分为4个功能区：严格保护区、生态保育区、游憩展示区和传统利用区。利用GIS空间分析功能和重要资源影响因子得到功能区划分。

3.4.3保护规划

利用GIS、GPS和RS为国家公园确界定标，设置界碑界桩，以及巡护和森林防火规划、重要生态系统保护、动植物保护、地质景观和人文资源保护规划等。从GIS宏观的角度分析考虑在适当的位置和地点布置宣传牌、林火监测系统、野生动物食物补给点、食物源基地和繁育中心等。

南滚河国家公园景区规划（结合GIS空间分析功能）

Fig.1 Nangunhe National Park scenic spots planning

(combined with the spatial analysis function of GIS )

3.4.4科研宣教规划

包括各种资源的研究、监测规划和科研设施的建设。GIS和GPS将在设置研究监测中心、监测点、生态定位监测站等方面发挥作用，还可辅助设置样地、样线以及在重点社区设置实习基地等。

3.4.5游憩规划

GIS、GPS和RS在游憩资源的定位，旅游区位的划分，游憩设施的配置分析和旅游市场分析方面将非常有用。GIS将结合生态旅游和旅游规划等相关知识参与景区划分，旅游路线设计，景区建设等，包括观光步道、观景台、休闲娱乐、动植物观测点以及供电工程、通信工程、给排水工程等相应配套工程的选址和配置。

3.4.6社区规划

依据现有居民点的现状，GIS缓冲区分析和叠加分析社区定位，通过各居民点的特点来规划社区类型。GIS再根据社区的类型和大小做社区影响分析，分析社区与社区之间，社区与环境之间，社区与游客之间，游客与环境之间的影响关系。这样旅游点多的地方可选作旅游社区，以农业生产为主,结合旅游资源的居民点可作为现代农业社区。利用GIS还可以参与社区基础设施的建设，如道路、饮水工程的规划等。

4结论

3S技术在国家公园建设中发挥着重要作用，但可以看出，仍有许多有待提高和完善的方面。3S技术主要应用于与空间数据相关的行业，随着数字地球、数字城市等概念的提出和发展，很多行业和领域都在尝试3S技术。目前，3S集成也日益受到人们的关注，3S集成常常会出现一些创新性的研究。但在实际工作中，人们往往只用一种技术，而忽略了将3S集成起来，使其形成合力发挥更大作用，产生更大价值。可以看出，未来3S技术的发展在诸多领域有很大优势和潜力，但是要想在技术和创新上有所突破，使其在应用深度和广度更上一个台阶，还需要行业人员的艰苦努力和不断追求。希望不断发展的3S技术为我国国家公园建设和现代林业的发展发挥其应有的，甚至意想不到的作用。

致谢：感谢国家林业局昆明勘察设计院规划编制组提供调查数据!

参考文献:

［1］唐芳林,张金池,杨宇明，等.国家公园效果评价体系研究［J］.生态环境学报,2010,19(12):2993 - 2999.

［2］马国强,周杰珑,缪志缙，等.国家公园生态旅游野生动植物资源评价指标体系初步研究［J］.林业调查规划,2011,36(4):109 - 114.

遥感技术在园林中的应用篇8

关键词：园林管理；数字化系统；精细化水平

1 园林工作中数字技术的应用现状

进入21世纪以来，很多国内专家学者和园林工作者投入了对园林专业信息技术理论的研究，并在一定的领域取得了可喜的成果，如俞孔坚建立的景观美学质量评价理论模型，赵涛构想的风景园林综合信息理论框架，刘滨谊建立的景观信息系统理论框架等。在国外，应用计算机技术来完成对园林规划领域的各项工作早已出现，美国自20世纪60年代就得以了应用，大批高等学校、科研院所和园林专业设计机构也集中了大量人、财、物，致力于园林领域数字技术的应用开发和研究。相比较而言，我国园林领域中现代信息技术的应用水平显得还十分落后。截至目前，我国园林行业从业人员在计算机等新技术的应用方面，还仅仅局限于单纯的图样绘制或者数据库的建立，数字技术在园林行业中所本应具有的强大功能还远远没有发挥出来。

由于社会各界对园林数字化认识不足、重视不够，加之园林行业涉及面广、问题复杂，特别是相关高层次的专业人士匮乏，使得园林数字技术的开发和应用未能形成较为完整的系统。

随着经济全球化的不断加快，资源瓶颈的不断加重，生态环境不断恶化，人们对生存条件和生态环境提出更高的要求，园林行业则在此过程中起着不可或缺的作用，承担着不可推卸的责任。而面对如此复杂的问题和高强度的挑战，构建园林数字化系统，进而提高园林管理的精细化水平就显得越来越急迫。

2 数字园林系统的目标和特点

2.1 目标

数字园林系统是基于3S技术即地里信息系统GIS、遥感计算RS和全球定位系统GPS开发的，是提供园林信息数据的一体化管理工具。它能够实现对各类绿地、树木空间信息和属性信息的系统管理、查询与统计，并且在局域网络条件下，实现信息的分级权限管理和共享浏览，使得所需单位能够通过局域网和其他人工方式使用本系统内信息，为园林行业提供一个有力的现代化管理工具。数字园林系统能够在园林规划和管理，园林绿地现状和历史数据的查询、统计、分析，绿地的审批和执法，绿地改造与设计，古树名木的管理，植物物种和生物多样性的分析，植物保护等应用方面发挥极为重要的作用。具体表现在：

2.1.1 变传统人工管理为数字化管理。“数字化园林系统”建成后，通过建立园林绿地电子信息档案，直观高效管理园林绿化的全面数据，有效提高了园林绿化管理能力。借助定制终端的使用，实现一体化、全过程的信息化管理。系统可详细提供园林绿化的设计、维护、负荷能力等信息，最终实现园林绿化工作的一张图管理与服务。

2.1.2 变传统管养为科学管养。 以往园林绿化管理维护有时缺乏预见性，或是等资金到位，或是等出现损坏后再进行修补，这种养护方式不利于园林绿化的养护。“数字化园林系统”建成后，园林管理通过综合分析各古树古木、绿地等相关数据，合理安排养护计划，实现运行效能提高与管护费用降低的双赢。

2.1.3 变传统粗放型管理为精细化管理。传统园林绿化管理过多依赖手工操作，存在凭经验办事的现象。“数字化园林系统”建成后，对原有的管理模式、管理流程和方法手段进行整合创新，使管理逐步由粗放转为精细，缩短数据更新周期，提高园林绿化的综合管理能力，发挥整体优势。

2.2 数字化园林系统的特点

2.2.1 整合性。数字化园林系统能够较好地把城市基础建设综合应用数据库、城市园林绿化的空间信息数据库等较好地整合起来，全面掌握城市地区建设、绿化建设方面的现状和规划情况，实现信息资源共享。为对城市园林绿化情况进行实时监控奠定了基础，为城市发展战略的制定提供必要的园林绿化信息。另外，园林工作者由于能够通过数字化园林系统数据库，对园林绿地数据的了解能变得更加详实、及时、全面、透彻，使得管理更加科学有效，为园林管理部门职能的进一步发挥起到了不可忽视的作用。

2.2.2 高效性。数字化园林系统具有方便实用的绿化数据统计、查询功能，设计办公、审批业务处理功能，覆盖了整个园林业务管理流程，使得原来的大量统计、核查、计算等繁琐的工作变得相对简单高效。另外，数字园林将信息系统与日常业务工作整合的工作方法，促进了园林行业电子政务工作的发展，为更好地服务群众提供了条件。

3 数字化园林系统的构建

3.1 构建原则

3.1.1 科学性原则。完整的数字化园林系统按现代软件工程和系统工程的思想组织建设，实现园林管理的系统化和科学化，软硬件配置科学合理，具有先进性，功能效果达到最佳。

3.1.2 共享原则。数字化园林建设按照地区地理资源数据建设思路和要求，建成园林绿化数据库，实现与国土、环保、水利、农业的城市地理共享数据库的无缝链接，提供园林绿化专题地理信息数据，实现数据共享。

3.1.3 经济原则。数字化园林建设要从实际出发，紧密结合园林的管理机制现状和信息化水平，广泛调动社会资源，避免重复投入，使得城建、环保等各部门现有的数据资源得到充分利用和整合，做到资源共享，尽量节约成本。另外，要尽力优化系统的应用模式，确保系统的运营维护。

3.1.4 安全性原则。数字化园林建设，承担着本地区园林绿化管理的关键任务，数字化园林系统一旦投入使用，园林管理部门的日常工作对它的依赖性就会越来越大，整个园林规划、建设、维护和管理都要基于系统运行，这就对系统的安全性提出了更高的要求。所以，必须使用先进的系统维护设计和技术，才能保证系统的稳定性和数据的可靠性，才能实现园林管理的时效性。

3.1.5 适应性原则。数字园林系统的构建，要与园林从业人员现有的知识结构和水平相匹配，要充分考虑政府及社会的现实需要，要紧密结合园林管理的现行管理体制和管理模式。系统设计实用，操作快捷，界面友好生动，查询简便，不需要园林从业人员和服务对象具有较为专业的计算机知识，要做到与各方面的无缝对接。

3.1.6 标准化原则。数字化园林建设应遵循国家、行业现有标准，以及本地区地理共享数据库建设所制定的标准和规范，在此基础上补充建设数字化园林的相关标准规范。数字化园林系统只有采用标准化的技术和标准化的协议，才能实现数据的有效交换和信息资源的共享，才能保证系统的适用性和开放性，才能真正服务业园林建设，促进园林事业的科学发展。

3.2 构建方法及内容

3.2.1 收集资料，建立基础数据库。收集各类绿地文字和影像资料，实地拍摄景观图片，并将所有文字、影像、图片资料借助GPS系统进行整理汇总。

3.2.2 完善系统，建立空间数据库。提高对GIS、RS、GPS收集的各种资料按设计模块分类，进行各类信息提取分析，建立空间数据库。点击需要查询的各类绿地信息，不仅可以直观地看到绿地静态的平面布置和文字信息，还可以链接声音、照片、遥感影像、视频动画等，进行动态的、多视角的、全方位的、多层面的浏览，达到身临其境的感觉。

3.2.3 利用数字平台，进行信息管理。能够快速、方便地查询、统计、分析、编辑、输出所需要的园林绿化信息内容，进行经济技术分析，大大提高园林绿化日常业务处理的工作效率和管理力度。

3.2.4 实现监测与管理的动态化。充分利用遥感技术，通过数字叠加分析，对区域绿地变迁、病虫害灾情进行有效的动态监测，这对于促进城市绿化的管理、绿地流失的控制、植物保护的开展、优美人居环境的建设都具有十分重要的意义。

3.2.5 实现园林办公自动化。通过互联网，实现设计、规划、维护和管理等一系列园林管理工作，同时，搭建信息与社会服务信息共享平台，加强与市民的沟通，实现全方位的园林管理和监督。

构建数字化园林系统，必须结合部门的管理职能和园林工作实际，实现快捷、准确、高效的科学化管理，进而提高园林绿化精细化管理水平，为打造生态宜居环境服务。（收稿：2013-05-09）

参考文献：

[1]蔡凌豪.风景园林数字化规划设计概念谱系与流程图解[J]. 风景园林.2013（01）

[2]杨宝红.园林绿化数字化管理探讨[J].陕西林业科技.2010（04）

[3]张芳.浅析以数字化管理为导向的城市园林管理[J].天津农林科技.2012（05）