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1、第第第第4 4 4 4章章章章 森林资源信息管理技术基础森林资源信息管理技术基础森林资源信息管理技术基础森林资源信息管理技术基础本章主要内容：本章主要内容：介绍森林资源信息管理中的常用技术：介绍森林资源信息管理中的常用技术：森林资源信息获取方式和技术；森林资源信息获取方式和技术；森森林林资资源源原原始始数数据据的的储储存存和和再再组组织织以以及及数数据据库库与与数数据据仓库、数据挖掘等数据储存与组织技术仓库、数据挖掘等数据储存与组织技术森森林林资资源源空空间间数数据据的的组组织织方方式式，3 3S S技技术术等等森森林林资资源源空空间信息管理技术；间信息管理技术；森林资源多媒体信息管理技术；森
2、林资源多媒体信息管理技术；森森林林资资源源数数据据共共享享的的方方式式，网网络络技技术术等等森森林林资资源源信信息息传输技术；传输技术；森林资源知识与知识管理方式、方法、技术等内容。森林资源知识与知识管理方式、方法、技术等内容。14.14.14.14.1森林资源信息获取技术森林资源信息获取技术森林资源信息获取技术森林资源信息获取技术 从信息载体上划分有从信息载体上划分有文本、文本、数值、数值、图形、图形、图像等多种媒体的信息；图像等多种媒体的信息；从信息源划分有从信息源划分有来自地面调查的信息、来自地面调查的信息、有来自航空航天遥感信息、有来自航空航天遥感信息、有来自基础地理数据库的图形和属性
3、信息等，有来自基础地理数据库的图形和属性信息等，从时间上划分有从时间上划分有过去的、过去的、现在的现在的和未来的信息等。和未来的信息等。现阶段主要有地面调查、遥感获取和全球定位。现阶段主要有地面调查、遥感获取和全球定位。24.1.1.1.1.1.1.1.1森林资源管理需要综合、多样的数据森林资源管理需要综合、多样的数据森林资源管理需要综合、多样的数据森林资源管理需要综合、多样的数据 现代森林资源及其环境管理对信息的基本要求有：现代森林资源及其环境管理对信息的基本要求有：l l信息时态：过去、现状、未来信息时态：过去、现状、未来l l信息范围：点、线（带）、面、域信息范围：点、线（带）、面、域l
4、 l信息载体：文本、数值、图形、图像、声音信息载体：文本、数值、图形、图像、声音l l信息质量：综合、动态、最小新度信息质量：综合、动态、最小新度l l表现方式：个体与总体表现方式：个体与总体34现阶段森林资源管理所需要的数据主要有三类：现阶段森林资源管理所需要的数据主要有三类：1 1、基本情况数据、基本情况数据 1)1)自然条件自然条件 森森林林经经营营对对象象的的自自然然环环境境：行行政政及及地地理理位位置置、林林区区走走势势（山山脉脉、海海拔拔、坡坡度度等等）、地地质质结结构构、土土壤壤类类型型、河流状况、森林分布、河流状况、森林分布、农农林牧比例、生林牧比例、生态态平衡等平衡等 自自然
5、然因因素素（气气象象、气气候候、河河川川水水系系、地地质质土土壤壤、植植物物动动物物等等），及及其其与与森森林林分分布布、发发生生、发发展展和和消消减减之之间间的平衡关系的平衡关系 52)2)经济经济条件条件 当当地地国国民民经经济济发发展展的的方方针针和和远远景景规规划划，林林业业在在其其中中的的地地位位和和任任务务 当地的当地的农农、林、牧、副、林、牧、副、渔渔各各业业生生产产情况，以及与林情况，以及与林业业的关系的关系 当地工当地工业业生生产产情况及其情况及其对对林林业发业发展的需求展的需求 森森林林与与生生态态环环境境的的关关系系（水水土土保保持持、涵涵养养水水源源、防防治治风风沙沙、
6、风风景保景保护护等）等）当地土地利用当地土地利用规规划的划的资资料料 当地交通运当地交通运输输情况，与情况，与发发展林展林业业的关系的关系 当当地地人人口口密密度度，以以及及当当地地机机关关、企企业业情情况况，各各种种生生活活自自用用材材、薪炭材的需要情况和可供林薪炭材的需要情况和可供林业劳动业劳动力的情况力的情况 林林权权情况和存在情况和存在问题问题6 3)3)经营经营史史 森林森林经营经营机构的机构的变动变动 过过去的森林去的森林经营经营工作工作 过过去森林采伐情况去森林采伐情况 森林更新情况森林更新情况 森林森林抚抚育情况育情况 林分改造工作林分改造工作 森林保森林保护护工作工作 林副林
7、副产产品利用情况品利用情况 森林森林对环对环境的影响境的影响 林区基本建林区基本建设设 企企业业管理情况管理情况7 2 2、森林、森林资资源源调查调查数据数据 1)1)一一类调查类调查（全国森林（全国森林资资源清源清查查）区区域域：省省（市市、区区）等等行行政政区区域域；企企业业局局（国国有有林林区区与与林林业业局局、集体林区与集体林区与县县）；其它行政）；其它行政单单位或自然区划位或自然区划单单位；位；目目的的：编编制制全全国国、省省（市市、区区）、大大林林区区各各种种林林业业计计划划、预预测测趋势趋势 内内容容：面面积积、蓄蓄积积量量、各各林林种种和和各各类类型型森森林林的的比比例例，以以
8、及及生生长长、枯枯损损、更新、采伐情况等、更新、采伐情况等 2)2)二二类调查类调查（规规划划设计调查设计调查）区区域域：国国营营林林业业局局、场场、县县（旗旗），并并落落实实到到森森林林经经营营活活动动的的基本基本单单位小班位小班 目目的的：编编制制森森林林经经营营方方案案、总总体体设设计计、县县级级林林业业区区划划、规规划划、基地造林基地造林规规划划 内内容容：各各地地类类小小班班的的面面积积、蓄蓄积积量量、生生长长量量、枯枯损损量量调调查查；立立地地条条件件和和生生态态条条件件的的调调查查；有有关关自自然然、历历史史、经经济济、经经营营等等条条件件的的专业调查专业调查 83)3)三三类调
9、查类调查（作（作业设计调查业设计调查）区域：基区域：基层层林林业单业单位位 目目的的：满满足足伐伐区区设设计计、造造林林设设计计、抚抚育育采采伐伐设设计计、林分改造林分改造 内内容容：查查清清一一个个伐伐区区内内、或或一一个个抚抚育育、改改造造林林分分范范围围内内的的森森林林资资源源数数量量、出出材材量量、生生长长状状况况、结结构构规规律律等等93 3、专业调查专业调查数据数据 1)1)设设置置标标准地与准地与选择标选择标准木、解析木准木、解析木 2)2)生生长长量量调查调查 3)3)立地条件立地条件调查调查4)4)其其它它调调查查（消消耗耗量量调调查查、出出材材量量调调查查、抚抚育育采采伐伐
10、调调查查、低低产产林林改改造造调调查查、森森林林保保护护调调查查、森森林林更更新新调调查查、母母树树林林及及苗苗圃圃调调查查、林林副副产产品品调调查查、森森林林开开发发运运输输踏踏勘勘、野生动物资源调查、林业经济调查等）野生动物资源调查、林业经济调查等）这这些些数数据据主主要要包包括括文文本本、数数值值、图图形形和和图图像像信信息息，还还包包括一部分视频、音频信息。括一部分视频、音频信息。104.1.24.1.24.1.24.1.2森林资源原始数据的获取方式森林资源原始数据的获取方式森林资源原始数据的获取方式森林资源原始数据的获取方式 前前面面给给出出了了森森林林资资源源管管理理所所需需要要的
11、的多多种种数数据据，这这些些数数据据类型不同、来源不同，获取的方式方法也不相同。类型不同、来源不同，获取的方式方法也不相同。1 1、基本情况基本情况调查调查 搜搜集集当当地地的的已已有有调调查查、观观测测材材料料；询询问问当当地地的的技技术术人人员员、居居民民；对对重重点点项项目目和和因因素素的的调调查查，可可采采取取组组织织专业调查组专业调查组的方式的方式进进行行现场观测现场观测。11 2 2、森林森林资资源源调查调查是一种林分是一种林分调查调查，可以采用：，可以采用：1)1)目目测调查测调查法法 2)2)标标准地准地调查调查法法 3)3)角角规调查规调查法法 4)4)目（目（实实）测调查测
12、调查与抽与抽样调查样调查相相结结合合 5)5)回回归归估估计计法法 航空像片判航空像片判读读与地面与地面实测实测蓄蓄积积量的回量的回归归估估计计法法 利利用用航航空空像像片片对对小小班班林林地地进进行行调调查查与与地地面面实实测测蓄蓄积积量量的的回回归归估估计计法法 利利用用地地形形图图、林林相相图图或或其其它它图图进进行行现现地地林林班班区区划划测测量量，以以及及小小班班林地目林地目测调查测调查与小班与小班实测实测蓄蓄积积量的回量的回归归估估计计法法3 3、专业调查专业调查 在以上的调查过程中手工或通过各种辅助工具得到相关数据。在以上的调查过程中手工或通过各种辅助工具得到相关数据。124.1
13、.34.1.34.1.34.1.3遥感技术遥感技术遥感技术遥感技术所谓遥感技术（所谓遥感技术（Remote Sensing）是指不接触物体而是指不接触物体而探测物体有关信息的技术探测物体有关信息的技术 传统监测和调查方法速度慢、周期长，采集、汇总、上报耗费时间多，数据滞后于变化过程，所获结果信息已失去现势性，难于及时、全面地反映生态环境变化 遥感，以其观察地域的广泛性，时空的连续性，较高的空间分辨率和宽的光谱范围，可提供丰富的地物信息，弥补常规资料的不足，提供对自然资源与环境的宏观、综合、动态和快速观测，有效地获取各类统计及分析数据，较为客观地了解资源与环境现状和变化 131 1、遥感的基本原
14、理、遥感的基本原理遥遥感感是是通通过过非非直直接接接接触触来来判判定定、测测量量并并分分析析目目标标性性质质的的技技术术。任任何何地地物物都都具具有有发发射射、反反射射和和吸吸收收电电磁磁波波的的性性质质，而而不不同同类类型型的的地地物物反反射射与与发发射射电电磁磁波波能能量量的的大大小小不不同同，同同一一类类型型的的地地物物在在不不同同时时间间反反射射与与发发射射电电磁磁波波能能量量的的大大小小也也不不同同。遥遥感感的的基基本本原原理理就就是是通通过过分分析析传传感感器器采采集集到到的的某某一一时时间间、某某一一区区域域内内地地物物的的平平均均电电磁磁波波辐辐射射水水平平数数值值，按按其其值
15、值大大小小与与变变化化规规律律来来有有效效地地识识别别地地物物。目目标标地地物物是是遥遥感感的的信信息息源源，而而目目标标地地物物电电磁磁波波的的相相互互作作用用所所构构成成的的目目标标地地物物的的电电磁磁波波特特性性，就就是是遥感探遥感探测测的依据。的依据。142 2 2 2、遥感分类及应用、遥感分类及应用、遥感分类及应用、遥感分类及应用1)1)航空遥感航空遥感应应用用2)2)航天遥感航天遥感应应用用154.1.44.1.44.1.44.1.4全球定位系统技术与应用全球定位系统技术与应用全球定位系统技术与应用全球定位系统技术与应用GPS技术是一种利用卫星进行定位、导航、测量的技术。技术是一种
16、利用卫星进行定位、导航、测量的技术。GPS（Global Positioning System）是美国第二代是美国第二代卫星导航系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三卫星导航系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力。全球定位系统由空间部分、地面维导航与定位能力。全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。监控部分和用户接收机三大部分组成。16应用实例一：测定森林分布区域应用实例一：测定森林分布区域美美国国林林业业局局是是根根据据林林区区的的面面积积和和区区内内树树木木的的密密度度来来销销售售木木材材。对对所所售售木木材材面面积积的的测测量量闭闭合合差差必必须须小
17、小于于1%1%。在在一一块块用用经经纬纬仪仪测测量量过过面面积积的的林林区区，采采用用GPSGPS沿沿林林区区周周边边及及拐拐角角处处进进行行了了GPSGPS定定位位测测量量并并进进行行偏偏差差纠纠正正，得得到到的的结结果果与与已已测测面面积积误误差差为为0.03%0.03%，这这一一 实实验验证证明明了了测测量量人人员员只只要要利利用用GPSGPS技技术术和和相相应应的的软软件件沿沿林林区区周周边边使使用用直直升升飞飞机机就就可可以以对对林林区区的的面面积积进进行行测测量量。过过去去测测定定所所出出售售木木材材的的面面积积要要求求用用测测定定面面积积的的各各拐拐角角和和沿沿周周边边测测量量两
18、两种种方方法法计计算算面面积积，使使用用GPSGPS进进行行测测量量时时，沿沿周周边边每每点点上上都都进进行行了了测测量量，而而且且测测量量的的精精度度很很高很可靠。高很可靠。应用实例二：应用实例二：GPSGPS技术用于森林防火技术用于森林防火利用实时差分利用实时差分GPS技术，美国林业局与加里弗尼亚的喷气推进器实技术，美国林业局与加里弗尼亚的喷气推进器实验室共同制定了验室共同制定了“FRIREFLY”计划。它是在飞机的环动仪上安装计划。它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和热红外系统和GPS接收机，接收机，使用这些机载设备来确定火灾位置，使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。另一
19、计划是使用直升飞机或轻型固定翼飞并迅速向地面站报告。另一计划是使用直升飞机或轻型固定翼飞机沿火灾周边飞行并记录位置数据，在飞机降落后对数据进行处机沿火灾周边飞行并记录位置数据，在飞机降落后对数据进行处理并把火灾的周边绘成图形，以便进一步采取消除森林火灾的措理并把火灾的周边绘成图形，以便进一步采取消除森林火灾的措施。施。174.24.24.24.2森林资源数据组织和储存技术森林资源数据组织和储存技术森林资源数据组织和储存技术森林资源数据组织和储存技术数据库技术、数据仓库和数据挖掘技术数据库技术、数据仓库和数据挖掘技术 18数据库技术数据库技术数据库技术数据库技术略略19数据仓库数据仓库数据仓库数
20、据仓库数据仓库是基于数据库技术和网络技术的发展，专为支数据仓库是基于数据库技术和网络技术的发展，专为支持管理决策而设计的一种关系型数据库管理系统。持管理决策而设计的一种关系型数据库管理系统。201)1)数据仓库的特点：数据仓库的特点：l l面面向向主主题题：主主题题是是一一个个在在较较高高层层次次将将数数据据归归类类的的标标准准，每一个主题对应一个宏观的分析领域。每一个主题对应一个宏观的分析领域。l l集集成成性性：数数据据仓仓库库中中的的数数据据来来自自不不同同的的数数据据库库，在在数数据据进进入入数数据据仓仓库库之之前前，必必须须经经过过数数据据加加工工和和集集成成，这这是是建建立立数数据
21、据仓仓库库的的关关键键步步骤骤，首首先先要要统统一一原原始始数数据据中中的的矛矛盾盾之之处处，还还要要将将原原始始数据结构做一个从面向应用向面向主题的转变。数据结构做一个从面向应用向面向主题的转变。l l数数据据稳稳定定性性：数数据据仓仓库库的的主主要要数数据据操操作作是是查查询询、分分析析，不不进进行行一一般般意意义义上上的的数数据据更更新新。数数据据仓仓库库反反映映的的是是历历史史数数据据的的内内容容，数数据据经经加加工工和和集集成成进进入入数数据据仓仓库库后后是是极极少少或或根根本本不不修修改改的的；数据仓库强化查询、淡化并发控制和完整性保护等技术。数据仓库强化查询、淡化并发控制和完整性
22、保护等技术。l l随随时时间间变变化化：数数据据仓仓库库是是不不同同时时间间的的数数据据集集合合，它它要要求求数数据据仓仓库库中中的的数数据据保保存存时时限限能能满满足足进进行行决决策策分分析析的的需需要要，而而且且数数据仓库中的数据都要标明该数据的历史时期。据仓库中的数据都要标明该数据的历史时期。l l数数据据量量庞庞大大：数数据据仓仓库库是是多多维维的的，数数据据仓仓库库的的数数据据量量一一般都很大，一般为数百兆，甚至可以到般都很大，一般为数百兆，甚至可以到TBTB级。级。21222)2)数据仓库的结构组成数据仓库的结构组成数数据据仓仓库库主主要要由由数数据据源源、数数据据仓仓库库、业业务
23、务数数据据仓仓库库、数数据据分分析析与与报报表表、数数据据管管理理、元元数数据据管管理理、传传输输和和基基础础结构几部分构成。结构几部分构成。3)3)联机分析处理联机分析处理联联 机机 分分 析析 处处 理理（on-line on-line analytical analytical processing,processing,OLAPOLAP）是是用用来来存存储储和和传传送送数数据据仓仓库库信信息息的的程程序序集集合合。是是针针对对特特定定问问题题的的联联机机访访问问和和分分析析。通通过过对对信信息息的的很很多多种种可可能能的的观观察察形形式式进进行行快快速速、稳稳定定一一致致和和交交互互性
24、性的的存取，允许分析人员对数据进行深入观察。存取，允许分析人员对数据进行深入观察。4)4)数据集市（数据集市（Data MartData Mart）数数据据集集市市是是数数据据仓仓库库的的一一个个子子集集。是是为为满满足足用用户户特特定定需需求而创建的特定的、面向部门的小型数据仓库。求而创建的特定的、面向部门的小型数据仓库。23数数据据仓仓库库系系统统包包括括数数据据仓仓库库、数数据据仓仓库库管管理理系系统统和和数数据据仓仓库库工工具具。其其中中，数数据据仓仓库库为为数数据据仓仓库库系系统统的的核核心心，是是信信息息挖挖掘掘的的基基础础；数数据据仓仓库库管管理理系系统统是是整整个个系系统统的的
25、引引擎擎，负负责责管管理理整整个个系系统统的的运运转转；数数据据仓仓库库工工具具是是整整个个系系统统发发挥挥作作用用的的关关键键，包包括括一一般般的的查查询询工工具具和和功功能能强强大大的的分分析析工工具具。数数据据仓仓库库系系统统以以数数据据仓仓库库为为核核心心，通通过过数数据据分分析析与与报报表表模模块块的的查查询询和和分分析析工工具具(OLAPOLAP、决决策策分分析析、数数据据挖掘挖掘)完成对信息的提取，以满足决策的需要。完成对信息的提取，以满足决策的需要。6)6)元数据（元数据（MetadataMetadata）元数据是关于数据的数据（元数据是关于数据的数据（data about d
26、atadata about data）或者是可以使无序的或者是可以使无序的领域信息变得有序的关于数据的结构化数据（领域信息变得有序的关于数据的结构化数据（structured data structured data about that imposes order on a disordered information about that imposes order on a disordered information universeuniverse）。）。元数据包含了对系统自身有用的各种对象的细节信元数据包含了对系统自身有用的各种对象的细节信息。其实元数据对我们并不陌生，息。其实元数
27、据对我们并不陌生，WindowsWindows中的注册表，数据库所中的注册表，数据库所必须的一些系统表和视图都可算是元数据。必须的一些系统表和视图都可算是元数据。24元数据业务元数据技术元数据构造元数据建立元数据模型元数据管理系统254.2.44.2.44.2.44.2.4数据挖掘技术数据挖掘技术数据挖掘技术数据挖掘技术 随随着着数数据据库库及及其其管管理理系系统统的的广广泛泛应应用用，全全球球范范围围内内数数据据库库存存储储的的数数据据量量急急剧剧增增长长。拿拿全全球球资资源源信信息息数数据据库库GRIDGRID为为例例，它它将将通通过过各各种种方方法法搜搜集集来来的的一一切切有有关关资资源
28、源与与环环境境的的数数据据分分别别存存储储在在世世界界各各地地的的数数据据库库中中，至至今今已已形形成成了了海海量量的的数数据据。面面对对如如此此海海量量的的数数据据，我我们们如如何何才才能能从从中中获获取取我我们们所所需需要要的的信信息息正正在在成成为为一一个个知知识识热热点点。数数据据挖挖掘掘(Data Data Mining)Mining)正正是是一一种种从从信信息息中中发发现现知知识识的的技技术术，也也称称数数据据库库中中的的知知识识发发现现(Knowledge Knowledge Discovery Discovery in in DatabaseDatabase，KDD)KDD)。
29、26数据挖掘工具数据挖掘工具数据挖掘工具数据挖掘工具271 1、数据挖掘所能发现的典型知识主要包括：、数据挖掘所能发现的典型知识主要包括：1)1)关联规则关联规则(Association rule)Association rule)所所谓谓关关联联规规则则,是是指指数数据据对对象象之之间间的的相相互互依依赖赖关关系系,而而发发现现规规则则的的任任务务就就是是从从数数据据库库中中发发现现那那些些确确信信度度(Confidence)Confidence)和和支支持持度度(Support)Support)都大于给定值的强壮规则。都大于给定值的强壮规则。2 2）分类）分类(Classification
30、)Classification)分分类类是是最最基基本本的的一一种种认认知知形形式式。数数据据分分类类就就是是对对数数据据库库中中的的每每一一类类数数据据，挖挖掘掘出出关关于于该该类类数数据据的的描描述述或或模模型型，在在数数据据挖挖掘掘中中,分分类类算算法法的的研研究究成成果果较较多多，常常用用的的数数据据分分类类算算法法有有CARTCART、C45C45、ID3ID3、SLIQSLIQ、KnnKnn、GA-GA-KnnKnn等。等。3)3)聚类聚类(Clustering)Clustering)聚聚类类分分析析和和分分类类分分析析是是一一个个互互逆逆的的过过程程。聚聚类类分分析析是是通通过过
31、分分析析数数据据库库中中的的记记录录数数据据，根根据据一一定定的的分分类类规规则则，合合理理地地划划分分记记录录集集合合，确确定定每每个个记记录录所所在在类类别别。它它所所采采用用的的分分类类规规则则是是由由聚聚类类分分析析工工具具决决定定的的。类类分分析析的的方方法法很很多多，其其中中包包括括系系统统聚聚类类法法、分分解解法法、加加入入法法、动动态态聚聚类类法法、模模糊糊聚聚类类法法、运运筹筹方方法法等等。采采用用不不同同的的聚聚类类方方法法，对对于相同的记录集合可能有不同的划分结果。于相同的记录集合可能有不同的划分结果。282 2、数据挖掘分析方法、数据挖掘分析方法 数数据据挖挖掘掘的的技
32、技术术方方法法很很多多,主主要要包包括括:统统计计分分析析方方法法、遗遗传传算算法法、粗粗集集方方法法、决决策策树树、人人工工神神经经网网络络、模模糊糊逻逻辑辑、规规则则归归纳纳、聚聚类类分分析析和和模模式式识识别别、最最近近邻邻技技术术、可可视化技术等。视化技术等。294.34.34.34.3森林资源空间信息管理技术森林资源空间信息管理技术森林资源空间信息管理技术森林资源空间信息管理技术 森林资源的空间性决定了森林资源数据的空间性。森林资源的空间性决定了森林资源数据的空间性。因此，森林资源信息管理过程中要获取、组织和管理大因此，森林资源信息管理过程中要获取、组织和管理大量具有空间特性的数据和
33、信息。空间信息管理技术是森量具有空间特性的数据和信息。空间信息管理技术是森林资源信息管理的关键技术之一。而空间信息管理技术林资源信息管理的关键技术之一。而空间信息管理技术的核心是的核心是地理信息系统。304.3.14.3.14.3.14.3.1森林资源及其管理的空间性森林资源及其管理的空间性森林资源及其管理的空间性森林资源及其管理的空间性 森林资源及其管理的空间性，是指为实现森林资源森林资源及其管理的空间性，是指为实现森林资源可持续发展的目标，对森林资源的空间结构进行控制和可持续发展的目标，对森林资源的空间结构进行控制和调整的属性。它是森林资源及其管理的重要特性。包括调整的属性。它是森林资源及
34、其管理的重要特性。包括空间差异性和空间协同性。311 1、森林资源及其管理的森林资源及其管理的空空间间差异性差异性 森森林林资资源源及及其其管管理理必必须须反反映映和和分分析析区区域域中中各各种种资资源源、环环境境和和经经济济要要素素的的空空间间分分布布及及发发展展规规律律，同同时时协协调调它它们们之之间间的的关关系系，使使得得经经济济发发展展、资资源源有有效效利利用用、环环境境的的合合理理保保护护以以及及人人口口适适度度增增长长等等能能够够相相互互制制约约和和统统一一。由由于于区区域域之之间间自自然然环环境境不不同同、发发展展水水平平不不同同，空空间间结结构构表表现现出出较较大大差差异异；即
35、即使使是是有有较较相相似似环环境境的的某某一一区区域域内内部部，也也会会由由于于自自身身多多层层次次、多多要要素素的的不不同同组组合合表表现现出出一一定定程程度度的的区区域域内内部部差差异异。森森林林资资源源及及其其管管理理要要针针对对区区域域之之间间和和区区域域内内部部空空间间结结构构的的不不同同，通通过过管管理理活活动动，谋谋求求区区域域发发展。展。322 2、森林资源及其管理的、森林资源及其管理的空空间协间协同同 所所谓谓森森林林资资源源及及其其管管理理的的空空间间协协同同即即森森林林资资源源及及其其管管理理的的区区域域协协同同，是是指指在在不不同同管管理理区区域域内内，不不因因对对森森
36、林林生生态态系系统统的的开开发发利利用用不不当当，导导致致虽虽然然在在本本区区域域内内维维持持了了基基本本生生态态过过程程及及环环境境服服务务，却却损损害害和和削削弱弱了了森森林林生生态态系系统统满满足足其其它它区区域域的的需需求求。区区域域协协同同是是可可持持续续发发展在空展在空间间尺度上区尺度上区际间际间公平性的一种体公平性的一种体现现。334.3.24.3.24.3.24.3.2森林资源空间数据的组织方式森林资源空间数据的组织方式森林资源空间数据的组织方式森林资源空间数据的组织方式森林资源空间数据是指森林资源的数据中森林资源空间数据是指森林资源的数据中描述空间特征部分的数据，即，即空间位
37、置、形状、大小以及相互关系的数据空间位置、形状、大小以及相互关系的数据。森森林林资资源源具具有有一一定定的的空空间间结结构构。森森林林资资源源空空间间结结构构的的要要素素包包括括点点、线线、面面和和网网络络，这这些些要要素素经经过过数数字字化化后后便便可可通通过过地地理理信信息息系系统统进进行行点点、线线、面面和和网网络络的的大大小小、面面积积、形形状状及及其其质质心心的的量量算算和和确确定定（对对于于面面、线线状状图图，GISGIS可可以以根根据据其其算算法法规规则则自自动动进进行行面面积积值值或或线线长长度度的的量量算算、位位置置的的确确定定，并并自自动动填填入入相相应应的的属属性性数数据
38、据库库中中。如如对对林林相相图图中中的的每每个个小小班班，可可以以求求其其面面积积）。森森林林资资源源空空间间数数据据可可以以用用来来分分析析评评价价森森林林资资源源的的空空间间状状态态和和空空间间过过程程，并并根根据据各各项项分分析析指指标标进进行行森森林林资资源源内内部部结结构构合合理理程程度度即即现现有有状状态态的的评评价价、森森林林资资源源动动态态演演变变的的评评价价以以及及在在整整个个区区域域中森林资源的经济价值、社会价值、生态环境价值的评价。中森林资源的经济价值、社会价值、生态环境价值的评价。34 森林资源空间数据的组织是采用森林资源空间数据的组织是采用地理信息系统和数据库管理系地
39、理信息系统和数据库管理系统相结合统相结合的方式完成的。的方式完成的。大量的图形数据，如大量的图形数据，如行政区划图、资源分布图，林相图、地形行政区划图、资源分布图，林相图、地形图、区划图、林班图、小班图、土地类型图、水系图图、区划图、林班图、小班图、土地类型图、水系图等都是利用地等都是利用地理信息系统进行组织的。地理信息系统将这些图形数据以图形文件理信息系统进行组织的。地理信息系统将这些图形数据以图形文件或地理信息数据库的形式进行组织管理。而那些与图形相关的各种或地理信息数据库的形式进行组织管理。而那些与图形相关的各种属性数据则是通过数据库管理系统进行组织的。森林资源空间状态属性数据则是通过数
40、据库管理系统进行组织的。森林资源空间状态的分析和评价多数是基于地理信息系统平台实现的。在地理信息系的分析和评价多数是基于地理信息系统平台实现的。在地理信息系统的支持下，各种统计数据和分析数据可以利用相关的图形信息来统的支持下，各种统计数据和分析数据可以利用相关的图形信息来表述。而且，森林资源调查和监测所采用遥感技术获取的数据可以表述。而且，森林资源调查和监测所采用遥感技术获取的数据可以作为地理信息系统的数据源，将遥感数据叠加到地理数据之上，快作为地理信息系统的数据源，将遥感数据叠加到地理数据之上，快速的得出资源变化情况，并能够以图形图像的方式给出直观的信息，速的得出资源变化情况，并能够以图形图
41、像的方式给出直观的信息，供管理和决策使用。供管理和决策使用。35364.3.3 4.3.3 4.3.3 4.3.3 地理信息系统技术与应用地理信息系统技术与应用地理信息系统技术与应用地理信息系统技术与应用 地理信息系统能进行地理分析、预测和规划，具有地理信息系统能进行地理分析、预测和规划，具有可信度大、容量大、数据共享、结果稳定等特点可信度大、容量大、数据共享、结果稳定等特点 主要的主要的应应用方面及相关的系用方面及相关的系统统如：如：1.1.自然自然资资源源调查调查2.2.环环境整治境整治 3.3.景景观观生生态态管理管理 1.1.森林档案管理森林档案管理 2.2.资源状态分析资源状态分析
42、3.3.经营管理工具经营管理工具 374.3.44.3.44.3.44.3.4遥感、地理信息系统与遥感、地理信息系统与遥感、地理信息系统与遥感、地理信息系统与GPSGPSGPSGPS应用策略应用策略应用策略应用策略 在森林资源管理以及森林资源信息管理系统建设过在森林资源管理以及森林资源信息管理系统建设过程中，地理信息系统和遥感、全球定位技术的应用越来程中，地理信息系统和遥感、全球定位技术的应用越来越广泛，这三项技术合称越广泛，这三项技术合称3S技术。技术。3S技术在森林资源信技术在森林资源信息管理过程的地位是不均衡的，三者中息管理过程的地位是不均衡的，三者中地理信息系统技地理信息系统技术是基础
43、平台术是基础平台，是信息的组织者，在信息采集、测量、，是信息的组织者，在信息采集、测量、定位过程中使用遥感和定位过程中使用遥感和GPS技术，作为信息的采集，并技术，作为信息的采集，并将二者与将二者与GIS技术相结合，建立综合集成的技术环境。实技术相结合，建立综合集成的技术环境。实践中，一般也是以地理信息系统为基础，建立林业集成践中，一般也是以地理信息系统为基础，建立林业集成信息管理系统，而信息管理系统，而GPS技术则在信息采集过程中起辅助技术则在信息采集过程中起辅助测量、定位等作用。测量、定位等作用。384.4 4.4 4.4 4.4 数字图像处理技术与应用数字图像处理技术与应用数字图像处理技
44、术与应用数字图像处理技术与应用 数字图像数字图像是指能够用计算机存储、处理和使用的图是指能够用计算机存储、处理和使用的图像。遥感图像是获取空间信息的一个重要信息源。通过像。遥感图像是获取空间信息的一个重要信息源。通过现代技术获取的遥感图像主要是数字图像，要想从遥感现代技术获取的遥感图像主要是数字图像，要想从遥感图像中提取有用信息，必须依靠有关的数字图像处理技图像中提取有用信息，必须依靠有关的数字图像处理技术。地理信息系统中很多的空间分析功能是基于栅格数术。地理信息系统中很多的空间分析功能是基于栅格数据的空间模型，而据的空间模型，而栅格结构栅格结构的数据就是数字图像。此外，的数据就是数字图像。此
45、外，地图数字化的一种快速手段就是地图扫描数字化，多数地图数字化的一种快速手段就是地图扫描数字化，多数情况下这些扫描得到的栅格数据要进一步处理并转化为情况下这些扫描得到的栅格数据要进一步处理并转化为矢量结构矢量结构的数据。所有这些工作都离不开数字图像处理的数据。所有这些工作都离不开数字图像处理技术。技术。39模拟图像是空间上连续的图像，可以用函数f(x,y)表示 而数字图像是用离散函数表示的数字矩阵。40 把模拟图像转换为数字图像的过程称为连续图像的离散化，也把模拟图像转换为数字图像的过程称为连续图像的离散化，也称称模模/数转换数转换，记作，记作A/D转换。离散化包括采样和量化两部分内容。转换。
46、离散化包括采样和量化两部分内容。采样是对空间连续坐标进行离散化，即每隔一定的间隔抽取一个样采样是对空间连续坐标进行离散化，即每隔一定的间隔抽取一个样本点，形成一个二维点阵。对连续图像函数本点，形成一个二维点阵。对连续图像函数f（x,y），沿），沿x方向以等方向以等间隔间隔 x采样，采样点数为采样，采样点数为M，沿，沿y方向以等间隔方向以等间隔y采样，采样点数采样，采样点数为为N，于是得到一个于是得到一个MN的离散样本阵列的离散样本阵列f(m,n)MN。量化就是量化就是对样本点的亮度或颜色值进行离散化，在样本值的变化范围内进行对样本点的亮度或颜色值进行离散化，在样本值的变化范围内进行分层、取整，
47、用数值表示颜色或亮度等级。一幅黑白灰度图像，在分层、取整，用数值表示颜色或亮度等级。一幅黑白灰度图像，在计算机中灰度级以计算机中灰度级以2的整数幂表示，即的整数幂表示，即G=2当当m=8，7，6，1时，其对应的灰度等级为时，其对应的灰度等级为256，128，64，2。2级灰度构级灰度构成二值图像，画面只有黑白之分，没有灰度层次，通常的成二值图像，画面只有黑白之分，没有灰度层次，通常的AD变换变换设备产生设备产生256级灰度，以保证有足够的灰度层次。级灰度，以保证有足够的灰度层次。41数字图像处理数字图像处理数字图像处理数字图像处理 数数字字图图像像处处理理（Digital Digital Im
48、age Image ProcessingProcessing）又又称称为为计计算算机机图图像像处处理理，它它是是指指将将图图像像信信号号转转换换成成数数字字信信号号并并利利用用计计算算机机对对其其进进行行处处理理的的过过程程。数数字字图图像像处处理理最最早早出出现现于于2020世世纪纪5050年年代代，当当时时的的电电子子计计算算机机已已经经发发展展到到一一定定水水平平，人人们们开开始始利利用用计计算算机机来来处处理理图图形形和和图图像像信信息息。早早期期的的图图像像处处理理的的目目的的是是改改善善图图像像的的质质量量，以以改改善善人人的的视视觉觉效效果果为为目目的的。随随着着技技术术的的发发
49、展展，数数字字图图像像处处理理的的研研究究和和应应用用范范围围不不断断拓拓宽宽，数数字字图图像像处处理理的的主主要要内内容容包包括括图图像像变变换换、图图像像编编码码、图图像像增增强强、图图像像恢恢复复、图图像像分分割割、图像的理解和识别等。图像的理解和识别等。42数字图像处理的优点数字图像处理的优点数字图像处理的优点数字图像处理的优点 数字图像处理与光学图像处理相比，具有以下优点：数字图像处理与光学图像处理相比，具有以下优点：1 1）再再现现性性好好。数数字字图图像像处处理理不不会会因因图图像像的的存存储储、传传输输或或复复制制等等一一系系列列变变换换操操作作而而降降低低图图像像质质量量。只
50、只要要图图像像在在数数字字化化时时准准确确地地表表现现了原稿，则数字图像处理过程始终能保持图像的再现。了原稿，则数字图像处理过程始终能保持图像的再现。2 2）处处理理精精度度高高。按按目目前前的的技技术术，几几乎乎可可将将一一幅幅模模拟拟图图像像数数字字化化为为任任意大小的二维数组，这主要取决于图像数字化设备的能力。意大小的二维数组，这主要取决于图像数字化设备的能力。3 3）适适用用面面宽宽。图图像像可可以以来来自自多多种种信信息息源源，它它们们可可以以是是可可见见光光图图像像，也也可可以以是是不不可可见见的的波波谱谱图图像像（例例如如X X射射线线图图像像、射射线线图图像像、超超声声波波图图