第4章森林資源信息管理技術基礎本章主要內(nèi)容：介紹森林資源信息管理中的常用技術：森林資源信息獲取方式和技術；森林資源原始數(shù)據(jù)的儲存和再組織以及數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)儲存與組織技術森林資源空間數(shù)據(jù)的組織方式，3S技術等森林資源空間信息管理技術；森林資源多媒體信息管理技術；森林資源數(shù)據(jù)共享的方式，網(wǎng)絡技術等森林資源信息傳輸技術；森林資源知識與知識管理方式、方法、技術等內(nèi)容。/wangming/1338.html14.1森林資源信息獲取技術

從信息載體上劃分有文本、數(shù)值、圖形、圖像等多種媒體的信息；從信息源劃分有來自地面調(diào)查的信息、有來自航空航天遙感信息、有來自基礎地理數(shù)據(jù)庫的圖形和屬性信息等，從時間上劃分有過去的、現(xiàn)在的和未來的信息等?，F(xiàn)階段主要有地面調(diào)查、遙感獲取和全球定位。24.1.1森林資源管理需要綜合、多樣的數(shù)據(jù) 現(xiàn)代森林資源及其環(huán)境管理對信息的基本要求有：l

信息時態(tài)：過去、現(xiàn)狀、未來l

信息范圍：點、線（帶）、面、域l

信息載體：文本、數(shù)值、圖形、圖像、聲音l

信息質(zhì)量：綜合、動態(tài)、最小新度l

表現(xiàn)方式：個體與總體34現(xiàn)階段森林資源管理所需要的數(shù)據(jù)主要有三類：1、基本情況數(shù)據(jù)1)自然條件·森林經(jīng)營對象的自然環(huán)境：行政及地理位置、林區(qū)走勢（山脈、海拔、坡度等）、地質(zhì)結構、土壤類型、河流狀況、森林分布、農(nóng)林牧比例、生態(tài)平衡等·自然因素（氣象、氣候、河川水系、地質(zhì)土壤、植物動物等），及其與森林分布、發(fā)生、發(fā)展和消減之間的平衡關系

52)經(jīng)濟條件·當?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展的方針和遠景規(guī)劃，林業(yè)在其中的地位和任務·當?shù)氐霓r(nóng)、林、牧、副、漁各業(yè)生產(chǎn)情況，以及與林業(yè)的關系·當?shù)毓I(yè)生產(chǎn)情況及其對林業(yè)發(fā)展的需求·森林與生態(tài)環(huán)境的關系（水土保持、涵養(yǎng)水源、防治風沙、風景保護等）·當?shù)赝恋乩靡?guī)劃的資料·當?shù)亟煌ㄟ\輸情況，與發(fā)展林業(yè)的關系·當?shù)厝丝诿芏?，以及當?shù)貦C關、企業(yè)情況，各種生活自用材、薪炭材的需要情況和可供林業(yè)勞動力的情況·林權情況和存在問題63)經(jīng)營史·森林經(jīng)營機構的變動·過去的森林經(jīng)營工作·過去森林采伐情況·森林更新情況·森林撫育情況·林分改造工作·森林保護工作·林副產(chǎn)品利用情況·森林對環(huán)境的影響·林區(qū)基本建設·企業(yè)管理情況72、森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)1)一類調(diào)查（全國森林資源清查）區(qū)域：?。ㄊ?、區(qū)）等行政區(qū)域；企業(yè)局（國有林區(qū)與林業(yè)局、集體林區(qū)與縣）；其它行政單位或自然區(qū)劃單位；目的：編制全國、?。ㄊ小^(qū)）、大林區(qū)各種林業(yè)計劃、預測趨勢內(nèi)容：面積、蓄積量、各林種和各類型森林的比例，以及生長、枯損、更新、采伐情況等2)二類調(diào)查（規(guī)劃設計調(diào)查）區(qū)域：國營林業(yè)局、場、縣（旗），并落實到森林經(jīng)營活動的基本單位小班目的：編制森林經(jīng)營方案、總體設計、縣級林業(yè)區(qū)劃、規(guī)劃、基地造林規(guī)劃內(nèi)容：各地類小班的面積、蓄積量、生長量、枯損量調(diào)查；立地條件和生態(tài)條件的調(diào)查；有關自然、歷史、經(jīng)濟、經(jīng)營等條件的專業(yè)調(diào)查

83)三類調(diào)查（作業(yè)設計調(diào)查）區(qū)域：基層林業(yè)單位目的：滿足伐區(qū)設計、造林設計、撫育采伐設計、林分改造內(nèi)容：查清一個伐區(qū)內(nèi)、或一個撫育、改造林分范圍內(nèi)的森林資源數(shù)量、出材量、生長狀況、結構規(guī)律等93、專業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)1)設置標準地與選擇標準木、解析木 2)生長量調(diào)查 3)立地條件調(diào)查4)其它調(diào)查（消耗量調(diào)查、出材量調(diào)查、撫育采伐調(diào)查、低產(chǎn)林改造調(diào)查、森林保護調(diào)查、森林更新調(diào)查、母樹林及苗圃調(diào)查、林副產(chǎn)品調(diào)查、森林開發(fā)運輸踏勘、野生動物資源調(diào)查、林業(yè)經(jīng)濟調(diào)查等）這些數(shù)據(jù)主要包括文本、數(shù)值、圖形和圖像信息，還包括一部分視頻、音頻信息。104.1.2森林資源原始數(shù)據(jù)的獲取方式

前面給出了森林資源管理所需要的多種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)類型不同、來源不同，獲取的方式方法也不相同。1、

基本情況調(diào)查搜集當?shù)氐囊延姓{(diào)查、觀測材料；詢問當?shù)氐募夹g人員、居民；對重點項目和因素的調(diào)查，可采取組織專業(yè)調(diào)查組的方式進行現(xiàn)場觀測。112、

森林資源調(diào)查是一種林分調(diào)查，可以采用：1)目測調(diào)查法2)標準地調(diào)查法3)角規(guī)調(diào)查法4)目（實）測調(diào)查與抽樣調(diào)查相結合5)回歸估計法·航空像片判讀與地面實測蓄積量的回歸估計法·利用航空像片對小班林地進行調(diào)查與地面實測蓄積量的回歸估計法·利用地形圖、林相圖或其它圖進行現(xiàn)地林班區(qū)劃測量，以及小班林地目測調(diào)查與小班實測蓄積量的回歸估計法3、專業(yè)調(diào)查 在以上的調(diào)查過程中手工或通過各種輔助工具得到相關數(shù)據(jù)。

124.1.3遙感技術所謂遙感技術（RemoteSensing）是指不接觸物體而探測物體有關信息的技術

傳統(tǒng)監(jiān)測和調(diào)查方法速度慢、周期長，采集、匯總、上報耗費時間多，數(shù)據(jù)滯后于變化過程，所獲結果信息已失去現(xiàn)勢性，難于及時、全面地反映生態(tài)環(huán)境變化

遙感，以其觀察地域的廣泛性，時空的連續(xù)性，較高的空間分辨率和寬的光譜范圍，可提供豐富的地物信息，彌補常規(guī)資料的不足，提供對自然資源與環(huán)境的宏觀、綜合、動態(tài)和快速觀測，有效地獲取各類統(tǒng)計及分析數(shù)據(jù)，較為客觀地了解資源與環(huán)境現(xiàn)狀和變化

131、遙感的基本原理遙感是通過非直接接觸來判定、測量并分析目標性質(zhì)的技術。任何地物都具有發(fā)射、反射和吸收電磁波的性質(zhì)，而不同類型的地物反射與發(fā)射電磁波能量的大小不同，同一類型的地物在不同時間反射與發(fā)射電磁波能量的大小也不同。遙感的基本原理就是通過分析傳感器采集到的某一時間、某一區(qū)域內(nèi)地物的平均電磁波輻射水平數(shù)值，按其值大小與變化規(guī)律來有效地識別地物。目標地物是遙感的信息源，而目標地物電磁波的相互作用所構成的目標地物的電磁波特性，就是遙感探測的依據(jù)。142、遙感分類及應用1)航空遙感應用2)航天遙感應用154.1.4全球定位系統(tǒng)技術與應用GPS技術是一種利用衛(wèi)星進行定位、導航、測量的技術。GPS（GlobalPositioningSystem）是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力。全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。

16應用實例一：測定森林分布區(qū)域美國林業(yè)局是根據(jù)林區(qū)的面積和區(qū)內(nèi)樹木的密度來銷售木材。對所售木材面積的測量閉合差必須小于1%。在一塊用經(jīng)緯儀測量過面積的林區(qū)，采用GPS沿林區(qū)周邊及拐角處進行了GPS定位測量并進行偏差糾正，得到的結果與已測面積誤差為0.03%，這一

實驗證明了測量人員只要利用GPS技術和相應的軟件沿林區(qū)周邊使用直升飛機就可以對林區(qū)的面積進行測量。過去測定所出售木材的面積要求用測定面積的各拐角和沿周邊測量兩種方法計算面積，

使用GPS進行測量時，沿周邊每點上都進行了測量，而且測量的精度很高很可靠。應用實例二：

GPS技術用于森林防火利用實時差分GPS技術，美國林業(yè)局與加里弗尼亞的噴氣推進器實驗室共同制定了“FRIREFLY”計劃。它是在飛機的環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機，

使用這些機載設備來確定火災位置，并迅速向地面站報告。另一計劃是使用直升飛機或輕型固定翼飛機沿火災周邊飛行并記錄位置數(shù)據(jù)，在飛機降落后對數(shù)據(jù)進行處理并把火災的周邊繪成圖形，以便進一步采取消除森林火災的措施。

174.2森林資源數(shù)據(jù)組織和儲存技術數(shù)據(jù)庫技術、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術

18數(shù)據(jù)庫技術略19數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)倉庫是基于數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，專為支持管理決策而設計的一種關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

201)數(shù)據(jù)倉庫的特點：l

面向主題：主題是一個在較高層次將數(shù)據(jù)歸類的標準，每一個主題對應一個宏觀的分析領域。l

集成性：數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)來自不同的數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)倉庫之前，必須經(jīng)過數(shù)據(jù)加工和集成，這是建立數(shù)據(jù)倉庫的關鍵步驟，首先要統(tǒng)一原始數(shù)據(jù)中的矛盾之處，還要將原始數(shù)據(jù)結構做一個從面向應用向面向主題的轉變。l

數(shù)據(jù)穩(wěn)定性：數(shù)據(jù)倉庫的主要數(shù)據(jù)操作是查詢、分析，不進行一般意義上的數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)倉庫反映的是歷史數(shù)據(jù)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)經(jīng)加工和集成進入數(shù)據(jù)倉庫后是極少或根本不修改的；數(shù)據(jù)倉庫強化查詢、淡化并發(fā)控制和完整性保護等技術。l

隨時間變化：數(shù)據(jù)倉庫是不同時間的數(shù)據(jù)集合，它要求數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)保存時限能滿足進行決策分析的需要，而且數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)都要標明該數(shù)據(jù)的歷史時期。l

數(shù)據(jù)量龐大：數(shù)據(jù)倉庫是多維的，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)量一般都很大，一般為數(shù)百兆，甚至可以到TB級。21222)數(shù)據(jù)倉庫的結構組成數(shù)據(jù)倉庫主要由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫、業(yè)務數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)分析與報表、數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、傳輸和基礎結構幾部分構成。3)聯(lián)機分析處理聯(lián)機分析處理（on-lineanalyticalprocessing,OLAP）是用來存儲和傳送數(shù)據(jù)倉庫信息的程序集合。是針對特定問題的聯(lián)機訪問和分析。通過對信息的很多種可能的觀察形式進行快速、穩(wěn)定一致和交互性的存取，允許分析人員對數(shù)據(jù)進行深入觀察。4)數(shù)據(jù)集市（DataMart）數(shù)據(jù)集市是數(shù)據(jù)倉庫的一個子集。是為滿足用戶特定需求而創(chuàng)建的特定的、面向部門的小型數(shù)據(jù)倉庫。23數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)倉庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)倉庫工具。其中，數(shù)據(jù)倉庫為數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的核心，是信息挖掘的基礎；數(shù)據(jù)倉庫管理系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的引擎，負責管理整個系統(tǒng)的運轉；數(shù)據(jù)倉庫工具是整個系統(tǒng)發(fā)揮作用的關鍵，包括一般的查詢工具和功能強大的分析工具。數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉庫為核心，通過數(shù)據(jù)分析與報表模塊的查詢和分析工具(OLAP、決策分析、數(shù)據(jù)挖掘)完成對信息的提取，以滿足決策的需要。6)元數(shù)據(jù)（Metadata）元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（dataaboutdata）或者是可以使無序的領域信息變得有序的關于數(shù)據(jù)的結構化數(shù)據(jù)（structureddataaboutthatimposesorderonadisorderedinformationuniverse）。元數(shù)據(jù)包含了對系統(tǒng)自身有用的各種對象的細節(jié)信息。其實元數(shù)據(jù)對我們并不陌生，Windows中的注冊表，數(shù)據(jù)庫所必須的一些系統(tǒng)表和視圖都可算是元數(shù)據(jù)。

24元數(shù)據(jù)業(yè)務元數(shù)據(jù)技術元數(shù)據(jù)構造元數(shù)據(jù)建立元數(shù)據(jù)模型元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)254.2.4數(shù)據(jù)挖掘技術

隨著數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)的廣泛應用，全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)量急劇增長。拿全球資源信息數(shù)據(jù)庫GRID為例，它將通過各種方法搜集來的一切有關資源與環(huán)境的數(shù)據(jù)分別存儲在世界各地的數(shù)據(jù)庫中，至今已形成了海量的數(shù)據(jù)。面對如此海量的數(shù)據(jù)，我們?nèi)绾尾拍軓闹蝎@取我們所需要的信息正在成為一個知識熱點。數(shù)據(jù)挖掘(DataMining)正是一種從信息中發(fā)現(xiàn)知識的技術，也稱數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)(KnowledgeDiscoveryinDatabase，KDD)。26數(shù)據(jù)挖掘工具271、數(shù)據(jù)挖掘所能發(fā)現(xiàn)的典型知識主要包括：1)關聯(lián)規(guī)則(Associationrule)所謂關聯(lián)規(guī)則,是指數(shù)據(jù)對象之間的相互依賴關系,而發(fā)現(xiàn)規(guī)則的任務就是從數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)那些確信度(Confidence)和支持度(Support)都大于給定值的強壯規(guī)則。2）分類(Classification)分類是最基本的一種認知形式。數(shù)據(jù)分類就是對數(shù)據(jù)庫中的每一類數(shù)據(jù)，挖掘出關于該類數(shù)據(jù)的描述或模型，在數(shù)據(jù)挖掘中,分類算法的研究成果較多，常用的數(shù)據(jù)分類算法有CART、C45、ID3、SLIQ、Knn、GA-Knn等。3)聚類(Clustering)聚類分析和分類分析是一個互逆的過程。聚類分析是通過分析數(shù)據(jù)庫中的記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的分類規(guī)則，合理地劃分記錄集合，確定每個記錄所在類別。它所采用的分類規(guī)則是由聚類分析工具決定的。類分析的方法很多，其中包括系統(tǒng)聚類法、分解法、加入法、動態(tài)聚類法、模糊聚類法、運籌方法等。采用不同的聚類方法，對于相同的記錄集合可能有不同的劃分結果。282、數(shù)據(jù)挖掘分析方法數(shù)據(jù)挖掘的技術方法很多,主要包括:統(tǒng)計分析方法、遺傳算法、粗集方法、決策樹、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯、規(guī)則歸納、聚類分析和模式識別、最近鄰技術、可視化技術等。294.3森林資源空間信息管理技術

森林資源的空間性決定了森林資源數(shù)據(jù)的空間性。因此，森林資源信息管理過程中要獲取、組織和管理大量具有空間特性的數(shù)據(jù)和信息?？臻g信息管理技術是森林資源信息管理的關鍵技術之一。而空間信息管理技術的核心是地理信息系統(tǒng)。

304.3.1森林資源及其管理的空間性森林資源及其管理的空間性，是指為實現(xiàn)森林資源可持續(xù)發(fā)展的目標，對森林資源的空間結構進行控制和調(diào)整的屬性。它是森林資源及其管理的重要特性。包括空間差異性和空間協(xié)同性。

311、森林資源及其管理的空間差異性森林資源及其管理必須反映和分析區(qū)域中各種資源、環(huán)境和經(jīng)濟要素的空間分布及發(fā)展規(guī)律，同時協(xié)調(diào)它們之間的關系，使得經(jīng)濟發(fā)展、資源有效利用、環(huán)境的合理保護以及人口適度增長等能夠相互制約和統(tǒng)一。由于區(qū)域之間自然環(huán)境不同、發(fā)展水平不同，空間結構表現(xiàn)出較大差異；即使是有較相似環(huán)境的某一區(qū)域內(nèi)部，也會由于自身多層次、多要素的不同組合表現(xiàn)出一定程度的區(qū)域內(nèi)部差異。森林資源及其管理要針對區(qū)域之間和區(qū)域內(nèi)部空間結構的不同，通過管理活動，謀求區(qū)域發(fā)展。322、森林資源及其管理的空間協(xié)同 所謂森林資源及其管理的空間協(xié)同即森林資源及其管理的區(qū)域協(xié)同，是指在不同管理區(qū)域內(nèi)，不因?qū)ι稚鷳B(tài)系統(tǒng)的開發(fā)利用不當，導致雖然在本區(qū)域內(nèi)維持了基本生態(tài)過程及環(huán)境服務，卻損害和削弱了森林生態(tài)系統(tǒng)滿足其它區(qū)域的需求。區(qū)域協(xié)同是可持續(xù)發(fā)展在空間尺度上區(qū)際間公平性的一種體現(xiàn)。334.3.2森林資源空間數(shù)據(jù)的組織方式森林資源空間數(shù)據(jù)是指森林資源的數(shù)據(jù)中描述空間特征部分的數(shù)據(jù)，即空間位置、形狀、大小以及相互關系的數(shù)據(jù)。

森林資源具有一定的空間結構。森林資源空間結構的要素包括點、線、面和網(wǎng)絡，這些要素經(jīng)過數(shù)字化后便可通過地理信息系統(tǒng)進行點、線、面和網(wǎng)絡的大小、面積、形狀及其質(zhì)心的量算和確定（對于面、線狀圖，GIS可以根據(jù)其算法規(guī)則自動進行面積值或線長度的量算、位置的確定，并自動填入相應的屬性數(shù)據(jù)庫中。如對林相圖中的每個小班，可以求其面積）。森林資源空間數(shù)據(jù)可以用來分析評價森林資源的空間狀態(tài)和空間過程，并根據(jù)各項分析指標進行森林資源內(nèi)部結構合理程度即現(xiàn)有狀態(tài)的評價、森林資源動態(tài)演變的評價以及在整個區(qū)域中森林資源的經(jīng)濟價值、社會價值、生態(tài)環(huán)境價值的評價。34森林資源空間數(shù)據(jù)的組織是采用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相結合的方式完成的。

大量的圖形數(shù)據(jù)，如行政區(qū)劃圖、資源分布圖，林相圖、地形圖、區(qū)劃圖、林班圖、小班圖、土地類型圖、水系圖等都是利用地理信息系統(tǒng)進行組織的。地理信息系統(tǒng)將這些圖形數(shù)據(jù)以圖形文件或地理信息數(shù)據(jù)庫的形式進行組織管理。而那些與圖形相關的各種屬性數(shù)據(jù)則是通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行組織的。森林資源空間狀態(tài)的分析和評價多數(shù)是基于地理信息系統(tǒng)平臺實現(xiàn)的。在地理信息系統(tǒng)的支持下，各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)可以利用相關的圖形信息來表述。而且，森林資源調(diào)查和監(jiān)測所采用遙感技術獲取的數(shù)據(jù)可以作為地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，將遙感數(shù)據(jù)疊加到地理數(shù)據(jù)之上，快速的得出資源變化情況，并能夠以圖形圖像的方式給出直觀的信息，供管理和決策使用。

35364.3.3地理信息系統(tǒng)技術與應用地理信息系統(tǒng)能進行地理分析、預測和規(guī)劃，具有可信度大、容量大、數(shù)據(jù)共享、結果穩(wěn)定等特點

主要的應用方面及相關的系統(tǒng)如：自然資源調(diào)查環(huán)境整治景觀生態(tài)管理森林檔案管理

資源狀態(tài)分析

經(jīng)營管理工具

374.3.4遙感、地理信息系統(tǒng)與GPS應用策略

在森林資源管理以及森林資源信息管理系統(tǒng)建設過程中，地理信息系統(tǒng)和遙感、全球定位技術的應用越來越廣泛，這三項技術合稱3S技術。3S技術在森林資源信息管理過程的地位是不均衡的，三者中地理信息系統(tǒng)技術是基礎平臺，是信息的組織者，在信息采集、測量、定位過程中使用遙感和GPS技術，作為信息的采集，并將二者與GIS技術相結合，建立綜合集成的技術環(huán)境。實踐中，一般也是以地理信息系統(tǒng)為基礎，建立林業(yè)集成信息管理系統(tǒng)，而GPS技術則在信息采集過程中起輔助測量、定位等作用。

384.4數(shù)字圖像處理技術與應用

數(shù)字圖像是指能夠用計算機存儲、處理和使用的圖像。遙感圖像是獲取空間信息的一個重要信息源。通過現(xiàn)代技術獲取的遙感圖像主要是數(shù)字圖像，要想從遙感圖像中提取有用信息，必須依靠有關的數(shù)字圖像處理技術。地理信息系統(tǒng)中很多的空間分析功能是基于柵格數(shù)據(jù)的空間模型，而柵格結構的數(shù)據(jù)就是數(shù)字圖像。此外，地圖數(shù)字化的一種快速手段就是地圖掃描數(shù)字化，多數(shù)情況下這些掃描得到的柵格數(shù)據(jù)要進一步處理并轉化為矢量結構的數(shù)據(jù)。所有這些工作都離不開數(shù)字圖像處理技術。

39模擬圖像是空間上連續(xù)的圖像，可以用函數(shù)f(x,y)表示

而數(shù)字圖像是用離散函數(shù)表示的數(shù)字矩陣。

40把模擬圖像轉換為數(shù)字圖像的過程稱為連續(xù)圖像的離散化，也稱模/數(shù)轉換，記作A/D轉換。離散化包括采樣和量化兩部分內(nèi)容。采樣是對空間連續(xù)坐標進行離散化，即每隔一定的間隔抽取一個樣本點，形成一個二維點陣。對連續(xù)圖像函數(shù)f（x,y），沿x方向以等間隔

△x采樣，采樣點數(shù)為M，沿y方向以等間隔△y采樣，采樣點數(shù)為N，于是得到一個M×N的離散樣本陣列[f(m,n)]M×N。量化就是對樣本點的亮度或顏色值進行離散化，在樣本值的變化范圍內(nèi)進行分層、取整，用數(shù)值表示顏色或亮度等級。一幅黑白灰度圖像，在計算機中灰度級以2的整數(shù)冪表示，即G=2當m=8，7，6，…，1時，其對應的灰度等級為256，128，64，…，2。 2級灰度構成二值圖像，畫面只有黑白之分，沒有灰度層次，通常的A／D變換設備產(chǎn)生256級灰度，以保證有足夠的灰度層次。

41

數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）又稱為計算機圖像處理，它是指將圖像信號轉換成數(shù)字信號并利用計算機對其進行處理的過程。數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀50年代，當時的電子計算機已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計算機來處理圖形和圖像信息。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，以改善人的視覺效果為目的。隨著技術的發(fā)展，數(shù)字圖像處理的研究和應用范圍不斷拓寬，數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容包括圖像變換、圖像編碼、圖像增強、圖像恢復、圖像分割、圖像的理解和識別等。42數(shù)字圖像處理的優(yōu)點

數(shù)字圖像處理與光學圖像處理相比，具有以下優(yōu)點：1）

再現(xiàn)性好。數(shù)字圖像處理不會因圖像的存儲、傳輸或復制等一系列變換操作而降低圖像質(zhì)量。只要圖像在數(shù)字化時準確地表現(xiàn)了原稿，則數(shù)字圖像處理過程始終能保持圖像的再現(xiàn)。

2）處理精度高。按目前的技術，幾乎可將一幅模擬圖像數(shù)字化為任意大小的二維數(shù)組，這主要取決于圖像數(shù)字化設備的能力。3）適用面寬。圖像可以來自多種信息源，它們可以是可見光圖像，也可以是不可見的波譜圖像（例如X射線圖像、

射線圖像、超聲波圖像或紅外圖像等）。從圖像反映的客觀實體尺度看，可以小到電子顯微鏡圖像，大到航空照片、遙感圖像甚至天文望遠鏡圖像。4）靈活性大。圖像處理大體上可分為圖像的像質(zhì)改善、圖像分析和圖像重建三大部分，每一部分均包含豐富的內(nèi)容。由于圖像的光學處理從原理上講只能進行線性運算，這極大地限制了光學圖像處理能實現(xiàn)的目標。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運算，而且能實現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學公式或邏輯關系來表達的一切運算均可用數(shù)字圖像處理實現(xiàn)。

43數(shù)字圖像處理技術的應用

圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應用領域必然涉及到人類生活和工作的方方面面。隨著人類活動范圍的不斷擴大，圖像處理的應用領域也將隨之不斷擴大。數(shù)字圖像處理技術在航空航天遙感、醫(yī)用圖像處理、工業(yè)領域、軍事公安、文化藝術以及多媒體和通信等方面都得到了廣泛應用。其中遙感技術領域是應用數(shù)字圖像處理技術較早較全面的一個領域。

444.5森林資源多媒體信息管理技術

多媒體技術是指計算機綜合處理文字、聲音、圖形、圖像、視頻等多種媒體信息的交互性集成技術。隨著計算機技術和多媒體技術的發(fā)展，在信息管理過程中所要使用和管理的媒體由單一的數(shù)值、文本信息到需要綜合的聲、文、圖信息。這里所說的媒體是指信息的載體，而不是存儲信息的物理介質(zhì)。隨著多媒體信息獲取技術、存儲技術和傳輸技術的發(fā)展，森林資源管理過程中對多媒體信息的需求不斷增加。

454.5.1森林資源管理需要多種載體的數(shù)據(jù)森林資源管理所需要的源數(shù)據(jù)有多種不同的數(shù)據(jù)格式，如各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)是以數(shù)值的形式出現(xiàn)的，資源狀況、特征描述是文本數(shù)據(jù)，而各種地圖是以圖形、圖像格式出現(xiàn)的，資源調(diào)查、監(jiān)測、規(guī)劃中采用的航空照片、遙感影像是圖像數(shù)據(jù)，此外還有實時視頻、音頻信息等。

多媒體技術在資源與環(huán)境信息系統(tǒng)中所起的作用主要有以下幾方面：擴大信息系統(tǒng)處理對象、數(shù)據(jù)來源及處理手段。

增加信息系統(tǒng)的表現(xiàn)手段和效果。

加速信息系統(tǒng)的社會化、大眾化和支持宏觀決策。

464.5.2森林資源多媒體數(shù)據(jù)管理方式多媒體數(shù)據(jù)格式多種多樣，其管理方式不同于傳統(tǒng)的文本和數(shù)值型數(shù)據(jù)管理方式。圖像存儲過程中有壓縮存儲和無壓縮存儲之分，所采用的文件格式也不同等等。需要采用多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組織數(shù)據(jù)，采用基于內(nèi)容的檢索技術進行信息檢索，采用超媒體技術進行管理。多媒體數(shù)據(jù)庫要解決的關鍵技術問題有：建立不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的多媒體數(shù)據(jù)模型；解決數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮問題；多媒體數(shù)據(jù)的存儲管理和存取方法；多媒體信息的再現(xiàn)及良好的用戶界面以及分布式技術等。森林資源信息管理過程經(jīng)常需要用到多種媒體組合來表示信息。如利用地理信息系統(tǒng)中的圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像、視頻、音頻等共同描述森林資源狀況。

474.5.3多媒體技術和超媒體管理

1、

多媒體技術媒體（medium）在計算機領域中有兩種含義：一是指用以存儲信息的實體，如磁帶、磁盤、光盤和半導體存儲器等；一是指信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像。多媒體計算機技術中的媒體是指后者。所謂多媒體計算機技術（multimediacomputingtechnology），是指計算機綜合處理多種媒體信息：文本、圖形、圖像、音頻和視頻，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)并具有交互性。多媒體計算機技術的關鍵技術包括：視頻音頻信號獲取技術；多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼技術；視頻音頻數(shù)據(jù)的實時處理和特技；視頻音頻數(shù)據(jù)的輸出技術。

482、

多媒體數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量龐大，如果不進行壓縮處理，數(shù)據(jù)的存儲和傳輸都要占用大量的空間和時間，例如，一頁印在B5紙上的文件，若以中等分辨率（300dpi,約12像素點／mm）的掃描儀進行采樣，其數(shù)據(jù)量約6.61MB／頁。那么， 一片650MB的CD-ROM，只能存98頁這樣的文件。同時，多媒體數(shù)據(jù)存在著大量的數(shù)據(jù)冗余，包括空間冗余、時間冗余、結構冗余、知識冗余、視覺冗余、圖像區(qū)域的相同行冗余、紋理的統(tǒng)計冗余等，為數(shù)據(jù)壓縮提供了可能。多媒體數(shù)據(jù)壓縮方法根據(jù)不同的依據(jù)可產(chǎn)生不同的分類。根據(jù)質(zhì)量有無損失可分為有損失編碼和無損失編碼；按照其作用域在空間域或頻率域上分為：空間方法、變換方法和混合方法；根據(jù)是否自適應分為自適應性編碼和非適應性編碼等。493、

多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼國際標準多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼標準分為音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼標準和視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼標準。音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼標準包括國際電報電話咨詢委員會（CCITT）和國際標準化組織（ISO）提出的一系列國際標準：G.711、G.721、G.722、G.723、G.728、G.729等語音信號壓縮標準以及MPEG音頻標準、AC-3音頻編碼標準。國際標準化協(xié)會（InternationalStandardizationOrganization，ISO）、國際電子學委員會（InternationalElectronicsCommittee,IEC）、國際電信協(xié)會（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）等國際組織，于20世紀90年代領導制定了三個有關視頻圖像壓縮編碼的國際標準：

①JPEG標準，②H.261標準，③MPEG標準。

501)靜態(tài)圖像壓縮編碼的國際標準----JPEGJPEG是聯(lián)合圖像專家小組（JointPhotographicExpertsGroup）開發(fā)研制的連續(xù)色調(diào)、多級灰度、靜止圖像的數(shù)字圖像壓縮編碼方法。它是國際上彩色、灰度、靜止圖像的第一個國際標準。JPEG是基于離散余弦變換（DCT）的有失真編碼，其壓縮比可達1:12。目的是為了給出一個適用于連續(xù)色調(diào)圖像的壓縮方法，使之滿足以下要求：（1）達到或接近當前壓縮比與圖像保真度的技術水平，能覆蓋一個較寬的圖像質(zhì)量等級范圍，能達到“很好”到“極好”的評估，與原始圖像相比，人的視覺難以區(qū)分。（2）能適用于任何種類的連續(xù)色調(diào)的圖像，且長寬比都不受限制，同時也不受限于景物內(nèi)容、圖像的復雜程度和統(tǒng)計特性等。（3）計算的復雜性是可控制的，其軟件可在各種CPU上完成，算法也可用硬件實現(xiàn)。

JPEG標準是一個適用范圍廣泛的通用標準。它不僅適于靜圖像的壓縮，電視圖像序列的幀內(nèi)圖像的壓縮編碼也常采用JPEG壓縮標準。

512)H.261：由CCITT（國際電報電話咨詢委員會）通過的用于音頻視頻服務的視頻編碼解碼器（也稱Px64標準），它使用兩種類型的壓縮:一幀中的有損壓縮（基于DCT）和用于幀間壓縮的無損編碼，并在此基礎上使編碼器采用帶有運動估計的DCT和DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制）的混合方式。這種標準與JPEG及MPEG標準間有明顯的相似性，但關鍵區(qū)別是它是為動態(tài)使用設計的，并提供完全包含的組織和高水平的交互控制。

523)運動圖像壓縮編碼的國際標準－－MPEGMPEG是MovingPicturesExpertsGroup（運動圖像專家組）的英文縮寫，實際上是指一組由ITU和ISO制定發(fā)布的視頻、音頻、數(shù)據(jù)的壓縮標準。它采用的是一種減少圖像冗余信息的壓縮算法，它提供的壓縮比可以高達200:1，同時圖像和音響的質(zhì)量也非常高?，F(xiàn)在常用的有三個版本：MPEG-I、MPEG-II、MPEG-Ⅳ以適用于不同帶寬和數(shù)字影像質(zhì)量的要求。它的三個最顯著優(yōu)點就是兼容性好、壓縮比高（最高可達200:1）、數(shù)據(jù)失真小。534、

超媒體技術超媒體是當今世界流行的一種信息管理技術，是建立在計算機基礎上的一種思維和通信方式，打破了傳統(tǒng)的以字符流存儲文本的方式，它以結點為單位組織信息，一個結點封裝了多種媒體和超對象，信息組織采用非線性發(fā)散的網(wǎng)狀結構，各結點通過關系鏈連接，構成了表達特定內(nèi)容的信息網(wǎng)絡。超媒體系統(tǒng)可簡單地定義為：超媒體(數(shù)據(jù)庫)＋窗口系統(tǒng)。其中超媒體數(shù)據(jù)庫采用超媒體化的數(shù)據(jù)模型和多媒體用戶接口以及符合多媒體特點的數(shù)據(jù)庫接口，具有豐富的媒體類型，可實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)管理、靈活方便的時空描述和開放式操作等。窗口系統(tǒng)即指提供給用戶的演示系統(tǒng)。在WWW中，超媒體是指由HTTP服務器提供的服務內(nèi)容，而窗口系統(tǒng)則是訪問超媒體的瀏覽器。54超媒體可以看作三個要素的組合：結點、鏈、網(wǎng)絡。結點作為信息載體是表達信息的一個單位，可以是文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等，甚至可以是一段計算機程序。鏈用于連接邏輯上相關結點的電子交叉索引，結點的鏈接行為是建立超媒體文檔的關鍵，同時，鏈也是為用戶導航的工具。超媒體中由結點和鏈構成的網(wǎng)絡是一個有向圖。這種網(wǎng)絡也可以看作是一種知識工程，其目的是將各種媒體內(nèi)容、思想、概念組合到一起，以便于瀏覽。

551)超媒體技術的特點超媒體技術作為一種新型的信息管理技術，今天已無處不在，最典型的應用便是因特網(wǎng)上的WWW服務。它具有如下特點：有回溯參閱指針，允許用戶制作書簽；可方便地建立新指針；信息結構化；允許重組信息，隨意復制；允許一段信息有多種途徑，可輕易轉換為網(wǎng)絡版本或網(wǎng)絡廣告版本；當信息內(nèi)容改變時，通過指針一樣可以直接得到；提高研究人員之間的合作性，人與人之間可以方便地通過指針聯(lián)系，開發(fā)速度快，易于修改。但超媒體同樣也具有一些缺點，比如在復雜的網(wǎng)絡結構中，信息訪問者很容易“迷失”；當并行地進行多種選擇時，使用者要記住“目前正在干什么”，給用戶帶來麻煩。

562)超媒體技術在森林資源信息管理系統(tǒng)集成中的應用根據(jù)以上分析，作為一種接口技術，超媒體系統(tǒng)提供了非常直觀、靈活的人機交互方式，是多媒體應用的有效工具，能有效改善森林資源信息管理中人機系統(tǒng)單調(diào)的交互性能，對信息或知識的獲取起到實質(zhì)性的增強作用。同時，作為一種先進的信息管理技術，它被完全融入開放的分布式網(wǎng)絡之中，為整個森林資源信息系統(tǒng)的開放性提供了一種參考架構，可以很容易將兩個完全獨立的子系統(tǒng)通過一個簡單的超鏈接集成到一起，比如省級的森林資源信息系統(tǒng)與縣級的森林資源信息系統(tǒng)，其前提是二者必須均是基于超媒體技術之上的。其實最簡單的方法就是開發(fā)基于B/S結構的信息系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)之間的集成就象因特網(wǎng)上的結點一樣，漫無邊際，隨意連接或斷開。為了實現(xiàn)這些先進的應用，就需要詳盡而深入分析現(xiàn)代森林資源信息管理的模式和內(nèi)容，規(guī)劃整體方案，設計節(jié)點的系統(tǒng)結構，整合節(jié)點內(nèi)容，通過鏈將各個節(jié)點有機地連接在一起，形成各種類型的現(xiàn)代森林資源信息管理網(wǎng)絡。而任何訪問森林資源相關信息或知識的操作均可通過一個瀏覽窗口來完成。574.6森林資源信息傳輸技術

單機局域網(wǎng)C/S模式Internet/intranetB/S模式文本數(shù)據(jù)發(fā)布空間數(shù)據(jù)發(fā)布584.7森林資源知識管理

59知識管理系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)的比較比較項目知識管理系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)存儲對象大多為非結構化數(shù)據(jù)：文檔、專家信息、視頻、音頻、圖形圖像等結構化數(shù)據(jù)通信支持知識交流與協(xié)同、以網(wǎng)絡支持為主要方式數(shù)據(jù)庫主要技術數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘技術、智能化技術數(shù)據(jù)庫技術60模型與模型庫技術

計劃模型算法模型決策分析模型優(yōu)化模型模型知識模型數(shù)據(jù)模型數(shù)學方法模擬預測動態(tài)規(guī)劃非線性規(guī)劃線性規(guī)劃確定型、非確定型決策，風險決策投入產(chǎn)出規(guī)劃模型層次結構圖61現(xiàn)代森林資源管理中的模型62方法庫及其管理方法是達到目標的一種規(guī)則，是得到某種結果的一種算法。方法庫是算法的集合，是求解問題的標準化的方法集合。方法庫系統(tǒng)：是為用戶在利用數(shù)學模型和知識模型進行決策分析時，提供各種所需的算法，它便于靈活運用各種方法，也可便于查詢、修改和更新各種方法。由于方法眾多，屬性不一，大多數(shù)方法庫管理系統(tǒng)一般采用“方法包”的形式開發(fā)，即寓方法于程序之中。如SPSS、SAS等各種統(tǒng)計分析軟件包，各種算法類庫——遺傳算法類庫，以及各種系統(tǒng)開發(fā)軟件、應用軟件的函數(shù)庫。方法庫向用戶提供了方法目錄，使用要求，用戶可以根據(jù)目錄調(diào)用所需方法。

63社會經(jīng)濟基礎信息林業(yè)基礎信息識別方法分析方法規(guī)劃方法決策方法評價方法預測方法統(tǒng)計方法歸納推理演繹集成森林資源方法庫的組成結構64知識庫及其管理

知識庫（KnowledgeBase）是人工智能與數(shù)據(jù)庫技術結合的產(chǎn)物。是一個由基于知識表達規(guī)則建立的樹狀知識文件結構體系及相關的文檔搜索程序構成的系統(tǒng)。知識庫技術使計算機應用系統(tǒng)具有更多的智能。森林資源知識庫系統(tǒng)（ForestResourcesKnowledgeBaseSystem）是一個系統(tǒng)地管理、存儲、使用森林資源知識的機構，一般由推理機構、知識庫、知識管理系統(tǒng)、用戶接口、知識獲取接口組成，如圖4.13所示。

65知識庫及其管理

森林資源知識庫推理機森林資源知識庫管理系統(tǒng)知識獲取接口用戶接口用戶森林資源知識源（信息）圖4.13知識庫系統(tǒng)組成

66知識庫及其管理

圖4.14