将林业资源信息了如指掌

　　林业资源与生态环境监测是国家赋予林业的一项重要使命，监测结果是制定林业可持续发展战略的重要依据，监测的准确性和时效性直接影响国家方针政策的制定和科学决策。为了适用新形势下林业发展以及参与全球生态系统评价的国家重大需求，我院资源信息研究所（简称资信所）鞠洪波研究员率领的科技团队自2006年始，开展了“森林资源综合监测技术体系”研究，构建了综合监测指标与技术体系，突破了信息一体化采集、综合分析处理、集成管理服务等关键技术，研发了综合监测系列软件，实现了森林、湿地、森林灾害、林业生态工程的综合监测、高效管理和集成服务。成果已获2013年度国家科学技术进步二等奖。
为建设国家林业综合监测体系奠定基础
　　经过长时间的研究与实践，鞠洪波所在研究团队从多功能、多尺度、多技术融合角度，提出了资源—工程—灾害一体化综合监测指标体系，创建了现代林业信息技术及传统地面调查相结合的天—空—地一体化、点—线—面多尺度的综合监测技术体系，该体系由监测对象、监测层次和监测进程构成一个立体的科学架构，全面涵盖了森林、湿地、森林灾害、林业生态工程等监测领域，为建设国家林业综合监测体系奠定了基础。
　　针对现有抽样体系存在的尺度转换困难，精度低等突出问题，提出了四阶段抽样设计原理和方法，实现了国家、省、县、经营单位等多尺度综合监测目的，大大提高了野外调查工作效率和调查精度。鞠洪波说，调查时，只要通过掌上电脑就能全自动地监测到需要的数据和信息，准确性、精确度均达到了目前比较理想的效果，避免了人为误操作。
为国家森林资源监测体系提供关键技术支撑
　　创建的集地理信息系统、遥感技术、全球定位系统（简称3S）与移动通讯等技术于一体的多专题快速采集技术，以及研发的适用于森林资源多专题调查的掌上电脑外业数据采集系统，解决了多专题外业采集的通用性难题，实现了森林资源综合数据的快速、精准和自动化采集。
　　针对国家-省-县等多尺度森林资源监测的难点，创建了时序聚类分析法(国家级)+神经网络分类方法(省级)+面向对象方法(县级)相结合的综合监测技术，实现了国家-省-县等多尺度的森林资源快速监测。针对森林类型识别困难的技术难点，创建了基于森林指数聚类模型与BP神经网络分类相结合的森林类型高精度识别方法，实现了森林类型信息的准确提取。同时，发明了非木质植被资源抽样技术与调查方法，研发了样地设计及分层抽样方法。
实现湿地资源的精准监测与时空预测模拟
　　针对于湿地类型季节差异大，边界提取困难等技术难点，改进了多时相特征、物候、植被光谱等分析方法，提出了组分相似度指数，研发了基于BP神经网、粗集理论、混合智能模型、CART决策树等多种湿地遥感信息精确提取算法模型，实现湿地类型的精确提取。突破了湿地时间序列分析技术，通过获取湿地植被光谱的多时相信息，解决了湿地植被与其它土地利用覆被类型光谱混合问题。
　　针对于自然与人为双重干扰下的时空预测技术难点，创建了元胞自动机与非线性算法的时空耦合预测模型，实现了森林与湿地资源时空动态预测，揭示了湿地资源动态变化规律。研发了3S技术集成的湿地资源监测管理系统，实现了湿地信息管理、监测、预测与评价等功能的一体化集成运行。
为国家工程检查验收提供新的技术手段
　　针对退耕还林工程实施监测范围广、类型复杂、人为因素干扰等特点，鞠洪波等发明了基于高分辨率遥感影像的林木特征分割算法、面向对象算法和改进的支持向量机算法，实现了工程区造林地面积、树种、成活率、保存率、密度以及林木长势等信息的准确提取。
　　针对多云多雨地区监测困难的技术难点，创建了天然林保护工程区森林蓄积量及生物量反演估算方法；针对干旱区地表异质性强烈，地物光谱混杂严重，植被盖度信息提取精度不高的难题，创建了干旱区植被盖度信息提取的光谱混合分析改进模型,研发了京津风沙源治理工程监测技术，实现了工程信息的准确提取。
　　同时，创建了林业生态工程实施效果评价技术，研发了工程监测评价系统，实现了林业生态工程动态监测、质量检查和效益评价等功能的业务化运行。
实现灾害实时、准确、定位和连续监测
　　针对林业有害生物监测工作量大、时效性差、预测精度低等技术难题，研发了森林灾害航空监测平台与地面采集系统，专家们创建了卫星遥感监测、航空监测、地面远程监控和地面数据采集相结合的天空地一体化林业有害生物监测技术。自主研发的基于网络服务的国家级林业有害生物监测与预警管理系统，实现了灾害全覆盖、快速、实时、连续监测和系统业务化运行。
　　探索了主要林业有害生物发生发展规律，构建了基于生态学、生物学原理与信息量法、3S技术、智能模型相结合的多尺度林业有害生物综合时空预测预报和预警模型，实现了不同生境下有害生物灾害发生率和受害程度的精准预测。同时，突破了森林火灾全过程监测技术，创建了火险预报模型，解决了火灾发生全过程监测的难题，突破了森林火险等级短期及中长期预报技术。
实现全面推广应用和业务化运行
　　针对监测体系中的专项系统互相独立带来的兼容差、移植难和不通用等技术难题，专家们创建了基于3S技术和流程可视化建模技术的集成方法，研建了林业资源综合监测集成平台，实现了综合监测数据、技术、系统的一体化集成与运行，大大提高了系统功能的灵活性、稳定性和自适应能力；创建的林业资源综合监测服务模型和林业资源综合监测可视化服务系统，实现了林业资源综合监测海量数据的一体化管理、三维漫游、空间查询、运算分析等功能。
　　目前，本成果共获得授权专利 5 项，获得软件著作权登记 24 项；制定行业标准 2 项；认定科技成果 12 项。技术成果已应用于全国森林、湿地、灾害、工程监测等业务工作，软件成果已在全国10多个省（市）、40多个县（市）开展了推广应用，培训专业技术人员1200余人。成果应用对于全面提升我国林业资源监测与信息化水平，对于推动林业监测科学研究与创新，促进相关学科发展发挥重大作用。
鞠洪波说，目前国家提出了更高的要求，要求一年提供一个森林资源状况综合监测新数据，每年造林多少，造在哪里，成活多少等等。因此“十二五”期间，他们正在努力地开展国家863计划项目“数字化森林资源监测技术”的研究。鞠洪波感慨道，目前技术并非无可挑剔，还有很大上升和完善的空间。他相信，有国家的支持，有大家的共同努力，国家要求的目标一定能够实现。（王建兰 侯春华）
中国林科院宣传中心 科技处 资信所 2014-2-10

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