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內容簡介

《基於“3S”的森林資源與生態狀況年度監測技術研究》提齣瞭以“3S”技術為主要手段的森林資源與生態狀況年度監測解決方案，主要內容包括森林資源變化遙感監測及空間數據自動更新技術；綜閤應用決策樹、神經網絡、統計分析、生長模型、遙感模型、專傢係統等技術進行屬性數據智能監測，基於VRS的DGPS-PDA在森林資源監測中的應用研究，C/S、B/S結構的森林資源年度監測信息係統和共享平颱設計與開發：基於大尺度遙感信息的森林生態宏觀監測。《基於“3S”的森林資源與生態狀況年度監測技術研究》積極推動瞭高新技術應用於年度森林資源監測的智能化、自動化、係統化、工程化。
《基於“3S”的森林資源與生態狀況年度監測技術研究》可作為林業調查、森林資源監測、環境監測等相關領域技術人員的參考用書，也可供從事林學、森林經理學相關專業的師生和科研人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 概述
1.1 研究背景
1.2 研究目的和意義
1.3 發展概況
1.3.1 國內發展概況
1.3.2 國外發展概況
1.3.3 存在的問題
1.4 研究內容
1.4.1 主要技術方法
1.4.2 主要監測內容
1.5 研究方法與技術路綫

第2章 遙感圖像處理
2.1 遙感數據源的選擇
2.1.1 遙感數據的適用範圍
2.1.2 地物波譜特性
2.1.3 遙感數據選取分析
2.2 去除條帶噪聲
2.2.1 條帶噪聲的産生
2.2.2 條帶噪聲去除分析方法
2.2.3 插值法去除條帶噪聲
2.3 大氣校正
2.3.1 大氣校正的原理和方法
2.3.2 基於FLAASH模型的大氣校正
2.3.3 基於ATCOR 2模型的大氣校正
2.4 幾何校正
2.4.1 校正模型
2.4.2 校正流程
2.4.3 影響精度的主要因素
2.5 地形校正
2.5.1 物理模型
2.5.2 經驗模型
2.5.3 半經驗模型
2.5.4 校正效果分析
2.6 圖像變換
2.6.1 主成分變換
2.6.2 纓帽變換
2.6.3 傅立葉變換
2.7 圖像增強
2.7.1 綫性拉伸
2.7.2 直方圖均衡化
2.7.3 比值增強
2.8 圖像融閤
2.8.1 IHS變換法
2.8.2 小波變換法
2.8.3 主成分分析（PCA）法
2.8.4 Brovey變換法

第3章 森林資源變化遙感監測及空間數據自動更新
3.1 植物波譜特性及其變化規律
3.1.1 植物光譜反射特性的共性
3.1.2 影響植物光譜反射特性的主要因素
3.2 植被指數
3.2.1 比值植被指數
3.2.2 歸一化植被指數
3.2.3 綠度植被指數
3.2.4 土壤調節植被指數
3.2.5 垂直植被指數
3.2.6 其他植被指數
3.3 植被變化多時相遙感特徵分析
3.3.1 基於單波段圖像差值運算分析植被變化
3.3.2 基於K-L變換分析植被變化
3.3.3 多時相遙感特徵與植被變化相關性分析
3.4 森林資源空間變化信息自動檢測
3.4.1 變化信息的處理
3.4.2 森林資源變化類型分析
3.4.3 小班GIS數據與遙感信息集成分析
3.4.4 影像特徵因子的提取
3.4.5 判彆規則及閾值
3.5 森林資源空間數據自動更新
3.5.1 基於邊緣檢測的小班變化界綫自動更新
3.5.2 基於圖像分割的小班變化界綫自動更新
3.5.3 結果分析
3.5.4 用分割綫更新小班界綫
3.6 目視解譯
3.6.1 波段重組
3.6.2 建立解譯標誌數據庫
3.7 小結

第4章 基於遙感信息的森林資源與生態狀況定量估測
4.1 森林鬱閉度的遙感定量估測
4.1.1 決策樹模型基礎
4.1.2 CART決策樹
4.1.3 基於CART模型的森林鬱閉度估測
4.2 森林蓄積量的遙感定量估測
4.2.1 用神經元網絡估測森林蓄積量
4.2.2 用嶺迴歸估測森林蓄積量
4.2.3 研究結論
4.3 森林生物量的遙感定量估測
4.3.1 森林生物量遙感模型
4.3.2 基於多元迴歸模型森林生物量估測
4.3.3 基於BP神經元網絡森林生物量估測
4.3.4 研究結論
4.4 小結

第5章 基於生長模型監測森林資源
5.1 森林資源檔案更新
5.2 屬性數據更新內容
5.3 屬性數據更新方法
5.3.1 建立颱賬更新
5.3.2 林分生長模型
5.4 全林分生長模型
5.4.1 固定密度的全林分模型
5.4.2 收獲錶的編製方法
5.4.3 可變密度的全林分模型
5.4.4 靜態與動態生長模型
5.4.5 常見的林分生長模型形式
5.4.6 林分生長模型的建立
5.5 廣東資源檔案屬性數據更新模型
5.5.1 建模總體思路
5.5.2 數據更新模型的建立

第6章 基於專傢係統監測森林資源與生態狀況
6.1 專傢係統介紹
6.2 知識庫的建立
6.2.1 地類
6.2.2 森林鬱閉度
6.2.3 齡組
6.2.4 生長類型
6.2.5 生態功能等級
6.2.6 森林自然度
6.2.7 數據庫邏輯檢查
6.3 軟件實現
6.4 結論

第7章 基於VRS的DGPS-PDA在年度監測樣地數據采集中的應用
7.1 基本概念
7.1.1 GPS簡介
7.1.2 DGPS簡介
7.1.3 RTK簡介
7.1.4 PDA簡介
7.2 VRS簡介
7.3 DGPS-PDA在年度監測樣地數據采集中的應用
7.3.1 遙感外業建標
7.3.2 林業建模、驗證數據
7.3.3 采集CCP
7.3.4 麵積求算
7.4 主要軟硬件設備
7.5 Trimble Geo-XT流動站實例應用
7.5.1 係統參數配置
7.5.2 坐標係統設置
7.5.3 定製調查錶格
7.5.4 導航及定位
7.5.5 野外數據采集
7.5.6 數據導齣
7.6 精度分析
7.7 小結

第8章 C／S結構的森林資源與生態狀況年度監測信息管理係統
8.1 係統創建目的和意義
8.2 係統目標
8.2.1 建立森林資源數據庫及基礎數據中心
8.2.2 構建森林資源與生態狀況年度監測信息管理係統
8.3 係統開發技術
8.3.1 組件技術
8.3.2 空間數據庫的麵嚮對象建模和存儲技術
8.3.3 ArcGIS Engine技術
8.4 係統開發和應用環境
8.4.1 係統開發環境
8.4.2 係統應用環境
8.5 係統設計
8.5.1 需求分析
8.5.2 開發原則
8.5.3 標準化設計
8.5.4 功能設計
8.6 數據庫設計
8.6.1 設計思想
8.6.2 數據庫框架設計
8.6.3 數據庫邏輯設計
8.6.4 數據庫物理設計
8.6.5 數據建庫方法與流程
8.7 係統實現
8.7.1 係統初始化
8.7.2 基本功能介紹
8.7.3 查詢分析
8.7.4 資源監測
8.7.5 統計報錶
8.7.6 專題製圖
8.7.7 圖幅整飾
8.7.8 宏觀監測
8.7.9 係統維護
8.7.10 用戶管理
8.7.11 幫助
8.8 係統評價

第9章 B／S結構的森林資源信息共享平颱
9.1 概述
9.2 應用開發技術綜述
9.2.1 WebGIS
9.2.2 NET開發平颱
9.2.3 Arcobjects與ArcGIS體係
9.2.4 ArcGIS Senrer
9.3 開發平颱搭建
9.3.1 ArcGIS Senrer的安裝
9.3.2 地圖服務發布
9.4 共享平颱開發
9.4.1 平颱界麵設計
9.4.2 地圖服務間的切換
9.4.3 主要功能簡介
9.4.4 森林資源統計報錶查詢係統
9.5 森林資源三維地理信息共享平颱
9.5.1 三維GIS的研發思路與發展情況
9.5.2 技術基礎和原理
9.5.3 係統實現
9.6 小結

第10章 基於大尺度遙感信息的森林生態宏觀監測
10.1 概述
10.1.1 監測內容
10.1.2 傳統監測方法
10.1.3 遙感監測方法
10.2 基於MODIS數據的森林淨第一性生産力估測
10.2.1 植被淨第一性生産力（NPP）的估算
10.2.2 模型構建
10.2.3 數據處理
10.2.4 IVPP估算結果與分析
10.3 結論

精彩書摘

1.1 研究背景
森林是人類文明的搖籃，是人類和多種生物賴以生存和發展的物質基礎。作為陸地生態係統的主體，森林不僅有巨大的林産品再生功能，而且具有調節氣候、涵養水源、保持水土、淨化空氣、美化環境、防災減災、豐富生物多樣性等重要的生態功能。
森林是可再生的動態生物資源，隨著林木的生長、森林經營與利用措施以及森林火災、病蟲害的影響，其數量、質量、結構和功能無時不在發生變化。森林資源與生態狀況消長變化動態是國傢、省（區）、市、縣各級政府製定國民經濟和社會發展規劃、社會可持續發展戰略、生態安全規劃及編製林業規劃計劃、指導林業生産建設的重要依據。
我國對森林資源監測工作十分重視。中共中央、國務院作齣瞭《關於加快林業發展的決定》，決定明確指齣：“在貫徹可持續發展戰略中，要賦予林業以重要地位；在生態建設中，要賦予林業以首要地位”；“各級黨委和政府要高度重視林業工作。建立完善的林業動態監測體係，整閤現有監測資源，對我國的森林資源、土地荒漠化及其他生態變化實行動態監測，定期嚮社會公布”。廣東省委、省政府發布《關於加快建設林業生態省的決定》，明確提齣“創建林業生態縣，建設林業生態省，構建國土生態安全體係和以生態經濟為特色的林業産業體係，實現綠色廣東及和諧廣東”的宏偉目標，並提齣瞭關於“加強對森林、野生動植物、濕地和紅樹林等資源及生態狀況的動態監測，開展生態效益評價，及時掌握和定期發布全省林業與生態情況”的要求。
目前，我國森林資源監測體係大緻分為5類，一是國傢森林資源連續清查（簡稱一類調查），二是森林資源規劃設計調查（簡稱二類調查），三是森林作業設計調查（簡稱三類調查），四是年度森林資源專項調查（如沙化調查、石漠化調查、造林核查、林地徵占用檢查、采伐限額檢查等），五是專業調查。上述5種調查方式各有特點，一類調查和二類調查主要是通過在某一具體年度內，通過開展一次本底調查，摸清當年年度森林資源與生態狀況信息，提供每5年或每10年的資源動態變化信息。三類調查和年度核查是以某一特定範圍或作業地段為調查對象，雖然能提供精度較高的調查結果，但調查範圍具有局部性、微觀性，無法滿足宏觀決策信息需要；專業調查具有基礎研究性質，開展時間不固定、不確定。

前言/序言

　　森林是陸地生態係統的主體，是長期以來人類賴以生存和發展的資源與環境保障。森林資源與生態狀況和消長變化動態數據是國傢、省（區）、市、縣各級政府製定國民經濟和社會發展規劃、社會可持續發展戰略、生態安全規劃及編製林業規劃計劃、指導林業生産建設的重要依據。因此，需要及時地、動態地對森林資源與生態狀況進行監測。森林資源連續清查（簡稱“一類調查”）和森林資源規劃設計調查（簡稱“二類調查”）是摸清森林資源傢底的重要手段，是科學經營森林和管理森林的基礎。一類調查間隔期為5年，其調查成果為國傢和省（區）製定林業可持續發展戰略、調整林業方針政策、編製現代林業發展規劃及森林采伐限額、進行任期目標責任製考核管理提供基礎數據和依據。二類調查間隔期為10年，其調查成果是經營單位製定區域國民經濟發展規劃和林業發展規劃、實施森林資源采伐限額、林地林權管理、實行森林資源資産化管理及獲得森林生態效益補償基金等的重要依據。通過每5年或每10年進行一次本底調查來掌握當年較準確的森林資源與生態狀況固然重要，但是，現代社會對信息交流與反饋的要求更加頻繁、及時、準確、全麵，各級政府也逐漸要求林業部門每年嚮社會公布森林資源和生態狀況，這就要求森林資源與生態狀況監測趨於年度化。因此，如何在調查間隔期內開展森林資源與生態狀況年度監測工作，産齣年度森林資源與生態狀況公報，為省（區）、市、縣各級政府製定年度林業方針政策、調整林業發展計劃提供科學數據亦顯得尤為重要。
　　隨著全球對森林與環境問題的重視，我國林業工作重點已從木材生産為主嚮生態建設為主轉變。相應地，森林資源監測也從單一森林資源嚮多目標、多功能的綜閤監測方嚮轉移，調查與監測的手段和方法也在逐步突破，遙感技術、地理信息係統、衛星定位導航係統等空間信息技術的應用也越來越廣泛。目前，有關森林資源監測的數據采集、信息提取與分析的研究也很多，但很多研究僅從理論和技術角度在一個典型研究區內進行突破，沒有全麵考慮現實的森林資源年度監測中實際存在的一些問題，其研究成果在生産性的年度監測中實用性、推廣性較小。關於區域性的年度森林資源監測，近幾年來，一些省份（如廣東、浙江）做瞭有意義的嘗試，其主要做法是每年抽取部分連清樣地進行復查，來估計全省每年的資源數據，但這些數據隻是對總體的估計結果，並不能落實到基層的經營單位，對指導基層經營單位的年度林業計劃、經營活動並無太大意義。
　　遙感技術在森林資源調查、監測中的應用已有幾十年的曆史瞭，但因過去我國對林業的投入有限、遙感信息源較少、遙感技術應用成本相對較高、遙感調查的局限性等原因，使得遙感技術雖在一些專題調查中取得瞭較好的效果，在一類調查、二類調查或年度監測中的應用效果並不理想。
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