1.3 竹林资源监测需求及未来发展
1.3.1 竹林资源监测需求
我国森林资源监测调查主要分为5类:一是国家森林资源连续清查,简称一类调查;二是森林资源规划设计调查,简称二类调查;三是森林作业设计调查,简称三类调查;四是年度森林资源专项调查;五是专业调查。通常经过一定年限才会进行大规模的一类调查与二类调查,耗时、费力,并且调查具有很大的难度,三类调查通常只是对需要设计规划的林地进行调查,并不似一类与二类调查一样的完整性与连续性,专项调查与专业调查更是如此。虽然一类调查与二类调查具有很高的准确性,但年限过长,在两次一类或二类调查之间的林木变动数据通常不会被记录在资料中。
因此虽然我国森林资源监测体系已相对完善,但由于监测内容过多、森林资源总量庞大,对竹林资源的监测内容滞后或完整性不够,这会导致林业决策者对总体规划背景的错误认识,从而导致服务能力不强,与竹产业现代化和生态林业建设的要求存在一定的差距。所以竹林资源的监测迫切需要引入新方法与新技术,遥感技术具有快速、准确、连续的特点正好满足竹林资源监测的需求,引入遥感技术对竹林资源的监测具有十分重要的意义。
1.3.2 竹林资源监测未来发展
自从遥感监测技术引入森林资源监测和调查以来,遥感技术的应用已经成为森林资源数据获取的有效手段之一(李柱,2012)。卫星影像的利用为林业遥感提供了丰富的信息源,拓宽了林业遥感的应用深度与广度,为森林资源调查和监测工作带来了新的发展机遇。当前,林业科学正走向信息化、数字化,遥感作为最重要的快捷数据源,在森林资源经营管理技术中发挥着不可或缺的作用。将有限的竹林地资源发挥最大的效益且保持其可持续经营,需要对竹林资源进行合理的生态保护与人工经营。遥感技术的发展为竹林资源经营与管理提供了新的发展机遇,在卫星影像技术逐步普及及其精度不断提高的形式下,竹林资源监测的成本正在不断下降。同时,精确的影像数据可以有效替代传统的人工调查方式,这使林业系统的人力、物力成本得到节约,提高了资源监测工作者的工作效率,有利于竹林资源监测在新时代要求下更加深入地发展。
我国森林资源监测在遥感资源应用的新形势下发展迅速,我国宏观调控政策需要全国总体森林清查数据的支持。1993~1997年,我国接受联合国开发计划署(UNDP)援助,“建立森林资源监测体系”项目顺利进行。该项目把遥感技术、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,项目在江西进行了省级规模的试点(张彦林,2008)。2000年,由我国国防科工委支持,以西藏东南部的林芝地区为示范区,开展了“森林资源一号卫星在西藏自治区森林资源调查中国的应用”示范项目,该项目的实施全面推动了我国自主研发卫星遥感数据源的决心和信心。2003年,由我国国家林业局调查规划设计院主持,中国林业科学研究院、浙江大学、中国科学院遥感应用研究所等多家单位共同参与的“森林资源遥感监测定量化综合处理与业务运行系统”研究,进一步推动了遥感技术在森林资源清查中的应用,促进森林资源监测从定性描述向定量监测发展(刘玉锋,2013)。2015年,我国首次将生态建设写进五年规划,代表国家对森林资源的生态效益要求更加明确。随着国家对生态建设的重视程度进一步加深,相应机构启动了多项生态建设工程。其中,竹资源的生态效益也受到众多学者的重视。在生态效益方面,竹林的固碳作用、防风固沙功能以及水土保持性能等,越来越受到科研院所及高校的重视与国家政策的倾斜。
遥感监测技术因为其使用平台的多样化,在不断更新换代的精确传感器应用下,森林资源的经营管理更加具有实时性、快捷性、准确性。特别是无人机应用,使数据影响获取更加快速、便捷。将遥感技术与计算机数据库技术结合,使森林资源管理及经营的计算机数据库的智能系统受到人们的期待。在移动互联网、人工智能等新技术带来的日新月异的改变中,我国的传统林业开始向“智慧林业”迈进。智慧林业是指充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术。智慧林业的核心是利用现代信息技术,建立一种智慧化发展的长效机制,实现林业高效高质发展。近年来,随着“互联网+”的快速发展,互联网跨界融合创新模式进入林业领域,利用移动互联网、物联网、大数据、云计算等技术推动信息化与林业深度融合,开启了“智慧林业”大门,我国林业物联网建设逐步走上了有序、快步发展的轨道。
国家林业局制定的《中国智慧林业发展指导意见》指出,信息化在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的全面的创新应用,随着现代信息技术的逐步应用,能实现林业资源的实时、动态监测和管理,更透彻地感知摸清生态环境状况、遏制生态危机,更深入地监测预警事件、支撑生态行动、预防生态灾害。2011~2013年,国家林业局先后开展了“中国林业信息化体制机制研究”和“中国智慧林业发展规划研究”,在此基础上出台了《国家林业局关于进一步加快林业信息化发展的指导意见》和《中国智慧林业发展指导意见》。2012~2013年,在深入研究的基础上,编制了《中国林业物联网发展框架设计》,这在国家部委中是第一份,国家层面的林业物联网顶层设计基本形成。2013年至今,国家林业局信息办先后申请立项了《林业物联网术语》等4个行业标准及《林业物联网传感器技术规范》等4项国家标准,同时开展了“林业物联网标准体系研究”工作,这些标准将对林业物联网健康有序发展起到重要作用。
虽然智能时代已经来临,但竹林资源监测因其自身的特点,在智能化的道路上前进并不轻松。智慧林业的建设,是一项长期性、系统性工作,需分步骤、分阶段扎实推进。相比其他树种的监测,竹林资源因为其不仅具有一般森林的面积覆盖广,资源监测周期长等特点,而且加上竹林资源自身的生长速度快、面积覆盖率高、纯林结构多等,使得构建物联网需要大量的设备和资金作为支持。建设智慧竹林资源监测与管理系统,要更加注重信息与资源本身的契合程度与总体整合程度,推进信息化业务协同,提升全行业管理服务水平和信息资源利用水平。结合竹林资源特性,集成关键核心技术,创新发展竹林资源特有的监测模式和机制,提取有效信息,并在资源管理层次强化各级林业信息化部门在规划引领、统筹协调、应用示范等方面的主导作用,建立统筹管理体系。最终做到面向各级林业部门和林农群众日益多元化的需求,提供随时、随地、随需、低成本的信息服务,以信息化推动竹林业发展方式和管理方式转型升级。
随着我国竹产业日益受到重视,各种竹林资源研究机构相继成立,国内机构主要有:国际竹藤组织、国际竹藤中心、国家林业局竹子研究中心、竹藤标准化技术委员会、中国竹产业协会、中国林学会竹子分会、中国林学会竹藤资源利用分会、世界竹藤技术委员会中国秘书处、中国竹子之乡、中国木竹产业技术创新战略联盟、竹藤产业发展创新驱动联盟、竹林生态定位站。这些机构成立极大地促进了竹产业的发展,更需要全面的竹林资源监测基础数据。因而应用高光谱遥感数据进行监测,以获取更多的竹林资源信息量,将成为今后竹林资源动态监测的重要发展趋势。这些遥感获取的大数据在监测竹林资源面积动态、竹林资源林分质量、竹林资源灾害等方面具有巨大的应用前景。建立相应的竹林遥感监测技术,实现竹林资源管理、信息查询、数据服务等,对于我国竹林资源信息整合与竹林资源专题管理的实现具有重要意义。