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完美监测系统,充裕运用消息技艺

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完美监测系统,充裕运用消息技艺

完善监测体系 服务宏观决策

李忠平   国家林业局调查规划设计院院长、党委副书记

    【个人简介】李忠平,男,汉族,1952年11月出生,天津人,中共党员,大学学历,教授级高级工程师,注册咨询工程师(投资),高级职业经理人资格。1969年5月参加工作。1988年12月任办公厅副处级秘书,1990年7月任资源司综合处副处长,1993年11月任资源司综合处处长,1995年9月任原林业部驻吉林省森林资源监督专员办事处副专员、党组成员(副司局级),1998年8月任国家林业局森林资源管理司副司长,2002年10月任国家林业局调查规划设计院院长、党委副书记(正司局级)。兼任中国工程咨询协会、中国资源综合利用协会、中国治沙协会、中国林场协会常务理事,中国林业工程建设协会、中国林学会森林经理分会、中国林学会森林公园分会、中国林业产业协会副理事长。
    【摘要】回顾我国林业资源监测领域信息化建设、运用与发展的历程,国家林业局调查规划设计院(国家林业局信息中心),在新技术运用和信息化建设方面始终走在行业的前列,经历了不同时期信息技术应用与发展的历程: 自上世纪50年代至70年代,主要以森林航空摄影和航空像片判读为主,调查国有原始林区的森林资源,建立了全国森林资源连续清查数据库; 80年代,以计算机和卫星遥感技术应用及普及推广为重点,进行森林资源动态监测。90年代后期至今,以3S技术和网络信息技术应用为代表的高新信息技术应用更加广泛,建立了全国性、流域性和专业性等多尺度的林业资源和空间数据管理信息系统,以及满足于系统应用的多个专业数据库。使规划院在森林资源监测、全国荒漠化和沙化土地监测、生物多样性保护基础数据库和信息平台建设方面,发挥了重要作用,走在了林业信息技术应用的前列。
    为贯彻落实《全国林业信息化建设纲要》,结合学习贾局长在首届全国林业信息化工作会议上的讲话精神,促进信息技术在现代林业建设中的应用,对今后的工作提出如下构想:
    在发展方向上,在2020年前建成相对先进的林业卫星遥感应用体系。建立以自然地理信息、卫星遥感信息、林业综合监测信息、生态评价信息为基础的林业信息大平台,为各级林业部门提供优质信息化技术和产品服务。在发展目标上,通过成熟适用的遥感技术的应用、推广和普及,形成一套成熟的林业遥感应用模式和数据获取共享机制;建立以3S技术为平台,以遥感信息获取技术为核心的监测评价模式和体系;建立遥感技术应用的标准、规范,促进森林资源和林业生态建设遥感监控技术水平的提高和普及;通过人才培养与能力建设,促进遥感技术的产业化应用,推动林业行业卫星遥感技术的应用提高。在应用方向上,围绕国家林业资源与生态建设综合监测评价体系建设,建立以3S技术为主体的监测模式,对森林资源、野生动植物、湿地、荒漠化土地、林火、病虫害的现状、动态和发展趋势,以及重点林业生态工程的实施效果进行综合分析和评价,全面、准确、及时地掌握其现状、动态变化和发展趋势,提出系统准确的监测数据、图表、评价报告和决策支持,定期发布林业资源和生态工程综合信息,为我国林业生态建设的管理和决策提供服务。在发展重点上,建立林业资源综合监测和评价的业务运行体系;开展高、中、低分辨率,短、中、长覆盖周期的遥感数据源的综合集成应用,提高森林资源、荒漠化、林火、湿地等的监测水平。利用遥感技术对国家林业生态工程重点区进行动态监测评价;配合和支持国家卫星发展计划和国产卫星遥感数据的应用评估工作。
    【正文】贾治邦局长在全国信息化工作会议中指出:“建设现代林业是全国林业工作的主题和方向,加快信息化是现代林业科学发展的三大支柱之一。”;贾局长进一步强调:“只有加快林业信息化,才能将全国林地、湿地、沙地和生物多样性等基础林业资源数据落实到山头地块,解决好‘资源分布在哪里’、‘林子造在哪里’、‘治沙治在哪里’等问题,形成对三个系统和一个多样性的全面有效监管,建设完善的生态体系,维护国土生态安全”。贾局长的重要论述,充分说明了加快信息化建设,对发展现代林业、促进构建林业三大体系、提升林业三大效益,不断满足社会多样化需求,最终实现以人为本,全面、协调、可持续发展的现代林业,起着极其重要的推动作用。同时,也为我们从事资源监测的部门指明了实现资源监测现代化的有效途径。
    一、信息化技术在资源监测方面运用的历史回顾
    回顾我国林业资源监测战线信息化建设、运用与发展的历程,我们从实践中得出一条重要的结论:那就是只有充分运用信息化的成果,才能全面提升资源监测现代水平,才能更好地为政府科学决策提供强有力的技术支撑和科学依据,为社会公众提供全方位的技术服务。
    规划院前身为林业部调查设计局森林航空测量调查队,成立于1954年。1985年改称为林业部调查规划设计院。1991年林业部决定成立林业部信息中心并与我院合署办公,实行一套班子两块牌子。1999年更名为国家林业局调查规划设计院、国家林业局信息中心。建院55年来,规划院在新技术运用和信息化建设方面始终走在林业行业的前列,为不同时期我国林业建设作出了突出贡献。 
    上世纪50年代,主要以森林航空摄影和航空像片判读为主,调查国有原始林区的森林资源; 60年代,广泛应用了以数理统计为基础的抽样调查技术方法,开展了国有林区开发和区域林业发展的规划设计;70年代,由我院多位资源专家参与并首创了全国森林资源连续清查方法,建立了全国森林资源连续清查体系;80年代,重点发展了计算机和卫星遥感应用技术及普及推广,这个时期充分运用信息化技术和手段将森林资源动态监测推进到一个新的阶段。
    90年代至今,我院与全国林业发展形势一样进入了快速发展的关键时期。实现了从单一、微观型业务为主向多方位、宏观型业务为主的转变,形成了资源监测、核查检查、林业信息,规划设计四大业务格局。同时,国家林业局信息中心、中国荒漠化监测中心、国家林业局陆生野生动植物监测中心、国家林业局湿地资源监测中心、国家林业局东北森林资源监测中心、国家林业局GEF湿地项目办公室设在我院。从事的业务范围更加广阔,技术手段更加先进,承担的项目和任务更加重要,特别是随着大批高层次的技术人员技术装备的引进,以3s技术、地理信息系统、卫星遥感监测系统为代表的等一批高新信息技术广泛应用,使我院在森林资源监测、全国荒漠化和沙化监测、生物多样性保护信息平台建设、国家森林资源数据库开发利用等方面,取得了长足发展,走在了前列,国家级队伍的作用更加凸现。为国家林业发展的宏观决策,及时提供了科学有力的依据,为国家林业建设的重大工程与重点项目,提供了全方位的技术支撑与人才保障,为调查规划设计行业提供技术指导和咨询,起到了示范引路作用,为全国林业建设作出了开拓性的重要贡献。
    二、信息化技术在资源监测方面的主要成果
    在林业资源监测中,信息化技术的运用主要体现在四个领域,运用三大类信息技术。即四个领域:森林资源清查、荒漠化调查、森林防火、生物多样性保护管理(湿地)。三大类信息技术:卫星遥感技术、地理信息技术、卫星定位技术。
    (一)森林资源监测方面
     1、在森林资源清查中的应用
    传统森林资源清查以抽样理论为基础,以地面调查为主要方法进行调查。1993-1997年,由联合国开发计划署(UNDP)援助的“中国森林资源调查技术现代化”项目,把遥感技术、地理信息技术、数据库和数学预测模型以及地面调查方法的优化技术结合起来,建立新的以航天遥感技术为主要信息采集手段的全国森林资源监测体系。该体系,以3S技术为支撑,采用中等空间分辨率卫星遥感数据(Landsat-TM/ETM数据),在现行的国家森林资源连续清查基础上,设计遥感监测与地面调查技术相结合的二阶抽样遥感监测体系,统计估计全国森林资源数据,并通过区划形成森林资源分布图。
    2003年,国家林业局调查规划设计院承担了“森林资源遥感监测定量化综合处理与业务运行系统”国家高新技术研究计划(863计划)课题,对遥感在森林资源清查中的应用技术进行了研究和完善,充分发挥了遥感在森林资源连续清查中的作用。
    1999年开始的第六次全国森林资源连续清查和2004年开始的第七次清查中,遥感得到了全面的应用,并在体系全覆盖、提高抽样精度、防止偏估等方面起到了重要的作用。
    2、在森林资源规划设计调查中的应用
    森林资源规划设计调查,简称二类调查。二十世纪八十年代,Landsat-TM数据开始用于森林资源二类调查,但由于分辨率较低,限制了在二类调查中的应用。SPOT5数据的出现,以其较高的空间分辨率吸引了广大的林业用户。为加强森林经营管理,适应信息化发展的需要, SPOT5数据不仅应用于林业的科研项目,也迅速在国内较大范围内开展森林资源规划设计调查中试点应用。通过试点分析,应用SPOT5数据,综合应用3S技术进行森林资源规划设计调查,与传统调查方法相比,大大提高了工作效率。自2003年起,广东、海南、云南、陕西、贵州、甘肃、宁夏、内蒙、新疆等省份已相继应用SPOT5数据进行试点应用和森林资源二类调查,并更新了林相图。
    3、六大林业工程的监测与生态效益评价
    近些年,随着国家对生态建设的重视,启动了多项生态建设和造林工程,其建设成效受到广泛关注。2004年启动了“国家林业生态工程重点区遥感监测评价项目”,从2003年至2011年,以多级空间分辨率的卫星遥感数据为信息源,以3S技术为技术支撑,对12个生态工程建设的重点区域进行多期遥感动态监测评价,旨在对工程重点区域的以及工程实施情况及其森林植被与生态状况的动态变化进行跟踪监测,对实施效果进行分析评价,为制定相应宏观决策提供科学依据。
    4、采伐区限额检查与林地调查中的应用
    由于森林采伐后光谱特征与采伐前有较大不同,尤其是皆伐,非常容易识别,高分辨率遥感数据为采伐区和林地变化信息的提取提供了非常有效的手段。2005至2007年间,相继在云南、湖南、辽宁、江西等省采用遥感技术进行了伐区调查的试点应用, 2007年在黑龙江进行林地调查的试点应用,均取得了非常好的效果,具有广阔的推广应用前景。
    5、竹资源的遥感调查
    毛竹林因其光谱特征与其它植被有明显的差别,其遥感调查识别性好。我国竹资源作为森林资源的重要组成部分,通常与其它森林资源调查一并进行,在森林资源清查中应用遥感技术进行竹资源的宏观调查与估计、在森林资源规划设计调查中应用遥感技术进行竹资源的经营调查。在竹资源的调查中,遥感数据为其提供了丰富的信息,为竹资源客观评估、经营管理和开发利用提供基础数据,对于提高竹资源调查的时效性发挥了积极作用。我国竹资源调查中的遥感应用技术得到了国际粮农组织和国际竹藤组织的关注和认定。
    6、森林资源开发利用及景观规划调查
    随着人们对遥感认识的深入,遥感技术也逐步应用于森林资源的开发利用调查,如中俄森林资源合作开发利用规划、赤峰中德森林资源开发、广东桉树纸浆源调查等森林资源的开发项目,遥感数据在其中发挥了重要作用。另外,在森林公园规划设计、园林工程设计等方面,遥感技术的应用也日益增多。
    (二)荒漠化监测方面
    从1998年全国第一次荒漠化宏观监测开始,就确立了以卫星遥感数据为主要信息源,并与数理统计抽样相结合的技术路线。卫星遥感技术与GPS、GIS的结合应用是全国荒漠化监测评价工作采用的主要技术手段,卫星遥感数据提供了大量的信息,特别是对西部地区的荒漠化监测具有特别重要的意义。
    除了全国性宏观监测外,为了说明荒漠化和沙化发生、发展的成因或治理成效,每年还要对全国重点、典型和敏感的土地荒漠化地区进行大量调查监测分析。在“十五”期间,已完成河北坝上地区、浑善达克沙地、科尔沁沙地、疏勒河流域、新疆塔里木河流域等一批专题监测。2000年京津风沙源治理工程实施后,为准确掌握工程区沙化土地现状、动态变化和科学评价治理工程效益,2002年采用Landsat ETM+对该区沙化土地和实施工程情况进行了详细的普查,为工程管理提供了决策支持。
    近年来,沙尘暴这个与荒漠化和沙化密切相关的生态环境问题,引起了社会的广泛关注。自2000年开始,国家林业局与国家卫星气象中心合作,在全国土地荒漠化和土地沙化监测成果的基础上,利用多种卫星数据(包括FY、NOAA和MODIS等)结合地面自然与社会经济状况,对每一次沙尘暴的范围、强度、时间、灾情等,及时而准确地进行了评估。取得了良好的社会效果,已被定为一项长期工作。
    目前,全国荒漠化和沙化监测信息化体系建设经过数年的努力,已初步形成五个信息系统:全国荒漠化和沙化监测信息管理、沙尘暴灾害动态监测与灾情评估、地表干湿状况监测、陆地植被长势监测、京津风沙源工程信息管理。这五个信息系统为全国的荒漠化和沙化防治与管理、制定防沙治沙政策、沙尘暴灾情评估、编制相关规划提供了科学依据。
    (三)野生动植物、湿地保护和自然保护区建设管理方面
    随着国家行政办公和公众服务信息化程度的不断提高,国家林业局高度重视管理信息系统的建设工作。2003年初,野生动植物保护司针对当时的信息管理工作,提出了“野生动植物、湿地保护和自然保护区建设管理信息网络系统”的初步构想,并委托国家林业局调查规划设计院开展前期的设计工作。经过双方多次的研究讨论,2004年3月,确定了管理信息系统的开发建设项目,并正式定名为“国家林业局生物多样性保护管理信息平台(BCPF)”。该信息平台主要内容与功能是:运行于国家林业局局域网内,以全国野生动物调查、全国野生植物调查、全国湿地资源调查以及全国自然保护区统计所获取的调查数据为基本信息,建立起了野生动物、野生植物和湿地资源数据库。数据库包括了如下信息:
    (1)重点调查的252种野生动物种群数量、分布、栖息地状况、驯养繁育状况、影响资源变动的主要因子和保护管理及研究状况等。
    (2)重点调查的189种野生植物种群数量、分布、生境状况和人工栽培情况等。
    (3)全国面积100公顷以上的湿地类型、面积与分布,湿地高等植物的区系组成、珍稀湿地植物及其分布,湿地主要动物资源的区系组成、珍稀种类、地理分布和栖息地状况。
    以上述三大数据库为基础,信息平台实现了各类信息的查询、浏览、统计,为野生动物、野生植物和湿地资源的日常管理和规划决策提供了及时准确的服务。 
    三、信息化技术在林业运用的前景展望
    根据林业建设与发展的方向,特别是建设现代林业构建生态文明的战略需要,信息化技术在林业上的运用应重点突出在以下几个方面。
    1.在发展方向上:在2020年前建成健全的、相当规模的、先进的林业卫星遥感应用体系。开发空间信息技术,建立以地理信息、卫星遥感信息、林业综合监测信息、生态评价信息为基础的林业信息化大平台,为各级林业部门提供优质服务。
    在“十一五”期间,探索卫星遥感信息资源应用技术,完善森林资源、荒漠化、野生动物、野生植物、湿地、森林防火、病虫害等监测体系的技术路线和监测方法,整合综合监测体系发挥林业遥感技术应用的深度和广度、信息服务有明显的进步。
    同时建成一个集语音、数据、图象于一体的宽带综合业务数字网络,实现数字化、宽带化、综合化、智能化与个人化。局机关与全国各省联网,形成一个技术先进、性能完善、安全可靠的信息通讯网络系统,与国家经济和社会发展相呼应。
    2.在发展目标上:(1)通过成熟适用的遥感技术的应用、推广和普及,形成一套成熟的林业遥感应用模式和数据获取共享机制。同时,开发研究新型遥感数据并逐步应用,开拓新型传感器的应用领域。(2)通过遥感技术在林业资源与生态状况综合监测体系中的应用,优化遥感监测体系,建立以3S技术为平台,以遥感信息获取技术为核心的监测评价模式和体系。(3)建立遥感技术应用的标准、规范,促进森林资源和林业生态建设遥感监控技术水平的提高和普及。(4)通过人才培养与能力建设,促进遥感技术的产业化应用,推动林业行业卫星遥感技术的应用提高。
    3.在应用方向上:围绕国家林业资源与生态建设综合监测评价体系建设,建立以3S技术为主体的监测模式,对森林资源、野生动植物、湿地、荒漠化土地、林火、病虫害的现状、动态和发展趋势以及重点林业生态建设工程的实施效果进行综合分析和评价,全面、准确、及时地掌握其现状、动态变化和发展趋势,提出系统准确的监测数据、图表、评价报告和决策支持,定期发布林业资源和生态建设工程综合信息,为我国林业生态建设的管理和决策提供服务。
    4.在发展重点上:(1)建立林业资源综合监测和评价的业务运行体系。 把遥感作为林业资源综合监测的重要手段,充分利用遥感资料覆盖面广、覆盖周期短的优点,对生态建设的进度、质量等方面进行全面的监测、监理和评价。(2)开展高、中、低分辨率,短、中、长覆盖周期的遥感数据源的综合集成应用,提高森林资源、荒漠化、林火、湿地等的监测水平。(3)利用遥感技术对国家林业生态工程重点区进行动态监测评价,及时掌握工程实施进展情况,总结工程实施经验,以保障工程顺利实施,确保工程质量和成效。(4)配合和支持国家卫星发展计划和国产卫星遥感数据的应用评估工作。为国产卫星有效载荷提出林业的应用需求和建议,积极推动我国自主产权的卫星遥感数据在林业行业的应用,并形成相应的技术标准和规范。

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