淺談Google Earth在數(shù)字林業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

李宏志 ，董素靜 ，王書涵 ，黎良財(cái) ，4，吳石磊

（1.張家口市塞北林場，河北 張家口 075000；2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100803；

3.張家口市林木種苗管理站，河北 張家口075000；4.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545004）

美國前副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年1月提出“數(shù)字地球”的概念之后，國內(nèi)外對此都做出了積極的響應(yīng)。我國專家們針對中國國情又提出了“數(shù)字中國”，國內(nèi)各職能部門相繼又具體地提出了“數(shù)字海洋”、“數(shù)字城市”以及“數(shù)字林業(yè)”等相關(guān)概念?！皵?shù)字林業(yè)”是在“數(shù)字化”理念的基礎(chǔ)上于2001年由國家林業(yè)局提出的，其概念被明確為系統(tǒng)地獲取、融合、分析和應(yīng)用數(shù)字信息來支持可持續(xù)森林經(jīng)營管理的科學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)。國家林業(yè)局積極籌建和實(shí)施林業(yè)信息化工程，創(chuàng)建數(shù)字林業(yè)中心，建設(shè)數(shù)字林業(yè)工程的發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)規(guī)劃，我國數(shù)字林業(yè)系統(tǒng)的建設(shè)分為近、中、遠(yuǎn)三期目標(biāo)。2003年提出了《數(shù)字林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范》，這標(biāo)志著我國“數(shù)字林業(yè)”邁出了關(guān)鍵的一步。國家林業(yè)局已經(jīng)在多個省份開始了數(shù)字林業(yè)工程的試點(diǎn)工作，致力于數(shù)字林業(yè)公共平臺的建設(shè)。包括建立各級比例尺范圍的基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、基礎(chǔ)林業(yè)空間與屬性數(shù)據(jù)庫和數(shù)字林業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺、一體化管理系統(tǒng)和數(shù)字林業(yè)系統(tǒng)平臺。

要發(fā)展“數(shù)字林業(yè)”，就必須要有相應(yīng)的基礎(chǔ)條件和技術(shù)支撐。其涉及到的學(xué)科和技術(shù)包括：海量數(shù)據(jù)的存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、高速傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及資源分布技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)共享與互操作技術(shù)、3S技術(shù)等。而GE是一款集3S技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、高速傳送網(wǎng)路技術(shù)以及資源分布技術(shù)、數(shù)據(jù)共享、三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等為一體的數(shù)字平臺系統(tǒng)。從技術(shù)角度來講，GE能為“數(shù)字林業(yè)”的構(gòu)建和發(fā)展提供良好的借鑒和參考。

Google Earth（GE）是美國Google公司于2005年6月推出的全球地理信息系統(tǒng)搜索軟件，向用戶展示了全球范圍內(nèi)不同地物分辨率的遙感圖像。它以反映實(shí)物實(shí)景的衛(wèi)星照片和航空照片為底圖，并融合DTM數(shù)字模型，給使用者帶來了震撼的視覺效果。GE采用強(qiáng)有力的三維引擎和超高速率的數(shù)據(jù)壓縮傳輸技術(shù)，將進(jìn)行了金字塔式建庫的、超大數(shù)據(jù)量的衛(wèi)星影像通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行發(fā)布。目前GE具有3個版本：普通版、加強(qiáng)版和專業(yè)版，其中后面2個是付費(fèi)版本。雖然是付費(fèi)版本，在影像數(shù)據(jù)方面并無區(qū)別，其功能及用戶定制能力較普通版更為強(qiáng)大。GE采用了成熟的寬帶流技術(shù)，能實(shí)時地為用戶提供數(shù)據(jù)，GE上的全球地貌影像的有效分辨率至少為100m，通常為30m（如中國大陸），并提供任意地點(diǎn)海拔數(shù)據(jù)，可生成三維視圖并能任意旋轉(zhuǎn)，視角高度為15km左右。針對大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物區(qū)域會提供分辨率為lm和0.6m左右的高精度影像，視角高度分別約為500m和350m。我國有高精度影像的地區(qū)有：北京、上海、香港、澳門、四川的潼川、黑龍江的大慶與宮棚子、新疆庫爾勒、臺灣各大城市。作為一門新的技術(shù)，GE對很多行業(yè)都產(chǎn)生了非常大的影響，給人們的工作和生活提供了方便。

目前，已在國外商業(yè)不動產(chǎn)評估、保險(xiǎn)評估、國防部、國土安全部、媒體等行業(yè)廣泛應(yīng)用。數(shù)字林業(yè)系統(tǒng)的建立需要大量的遙感數(shù)據(jù)源、地理信息系統(tǒng)軟件，這些資源少則幾萬動輒幾十萬甚至幾百萬，并且由于使用的軟件平臺各式各樣，數(shù)據(jù)格式也無法規(guī)范統(tǒng)一，并存在正版軟件購置費(fèi)用高的問題。GE在我國林業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，可解決大部分地區(qū)林業(yè)部門缺乏衛(wèi)星和航空影像及大型地理信息系統(tǒng)的問題，廉價而又迅速地構(gòu)建本地的數(shù)字林業(yè)地理信息系統(tǒng)，更好地為林業(yè)中的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃、林業(yè)工程、森林資源管理、林業(yè)司法鑒定、森林防火等方面服務(wù)。

1 GE在林業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用

在林業(yè)資源調(diào)查、宜林地調(diào)查及后續(xù)的造林設(shè)計(jì)、造林后期核查等大尺度空間測量作業(yè)中，其涉及地域范圍廣、點(diǎn)線多，不僅勞動強(qiáng)度大，且被調(diào)查地塊四至不規(guī)則或缺少明顯地標(biāo)參照，要詳實(shí)地定位某一點(diǎn)、線坐標(biāo)或某一地塊的四至面域，并繪制成工作圖形，絕非一件容易之事。單一使用GPS，將其采集的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入標(biāo)配地圖軟件（MapSource），雖能顯示航點(diǎn)、航線、航跡等相關(guān)數(shù)據(jù)圖形及參數(shù)，但基礎(chǔ)地圖過于簡單，地理信息匱乏，沒有相對地物參照，難以滿足用戶需要。運(yùn)用GE軟件就能很好的解決這類問題，它可以獲得擬調(diào)查區(qū)域地形、地貌和交通道路等影像資料，結(jié)合GPS航點(diǎn)、航線、航跡定位、導(dǎo)航等相關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)戶外采集的航點(diǎn)、航跡等資料直接顯示、錨定在GE衛(wèi)星影像圖相應(yīng)位置上，使調(diào)查工作更加精準(zhǔn)和直觀，且戶外采集調(diào)查和工作圖形的繪制可一并完成。

1.2 在森林資源管理中的應(yīng)用

隨著GE軟件數(shù)據(jù)的不斷更新，影像的分辨率有了很大的提高。在森林資源管理中，遙感數(shù)據(jù)可以用于判別林地利用的情況，對征占用林地管理、小班界限及小班因子核對有極好的輔助作用。現(xiàn)在，已有許多縣開始使用GE采集道路、河流線以及地類線，用于各類的林業(yè)規(guī)劃和用地檢查，如交通主干線造林綠化、封山育林規(guī)劃等。在森林資源管理中，羅增炎通過將林業(yè)基本圖導(dǎo)進(jìn)GE中，實(shí)現(xiàn)了基于GE的林業(yè)基本圖的制作，主要包括林班數(shù)據(jù)顯示和查詢功能（林班號、大班號、小班號、小班面積、地類、林種、山權(quán)、林權(quán)、樹種組成、起源、齡組等），并基于此建立了林業(yè)管理系統(tǒng)，利用GE能夠?qū)α謽I(yè)的日常管理工作提供方便，同時為利用GE查詢森林資源信息提供了思路和參考。

1.3 在林業(yè)司法鑒定中的應(yīng)用

林業(yè)物證鑒定中，往往遇到林木被采伐、地表被開挖、現(xiàn)場地表被剝離等現(xiàn)場已經(jīng)被毀壞的情況，由于毀壞林地的面積、林木的數(shù)量與違法程度直接關(guān)聯(lián)，因此，鑒定必須要有事實(shí)依據(jù)作為支撐，回答鑒定范圍內(nèi)哪些是林地、林地面積有多少、涉及林木的蓄積有多少等問題。GPS實(shí)測結(jié)合GE影像往往是解開案件疑惑的鑰匙。當(dāng)然，由于GE影像不同地點(diǎn)分辨率不同，成像時間也不一致。在具體案件鑒定中，必須注意GE影像分辨率與成像時間是否適合作為林業(yè)物證鑒定的依據(jù)，若無法滿足要求，則應(yīng)向測繪部門尋找相應(yīng)影像。實(shí)踐證明，GE和GPS在判斷林分種類、確定林區(qū)面積、確定道路位置，測定地區(qū)界線等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，是林業(yè)司法鑒定人的得力工具。

1.4 在森林防火中的應(yīng)用

森林防火應(yīng)以“預(yù)防為主，積極消滅”為方針，努力提高預(yù)警監(jiān)測能力和處置能力，最大限度地降低森林火災(zāi)的損失，有效的保護(hù)了森林資源。用GE為森林火災(zāi)撲救指揮提供更加快捷、準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)、圖像等信息，保障了森林火災(zāi)預(yù)警和撲救工作的順利開展。

應(yīng)用GE進(jìn)行森林防火管理，是經(jīng)驗(yàn)防火向科技防火的一個轉(zhuǎn)變，可實(shí)現(xiàn)森林防火指揮工作決策現(xiàn)代化、反應(yīng)迅速化、數(shù)據(jù)科學(xué)化。將這一技術(shù)應(yīng)用到森林火災(zāi)撲救中，做到森林防火“早預(yù)報(bào)，早發(fā)現(xiàn)、早撲救”，最終實(shí)現(xiàn)“打早，打小，打了”的目的，最大限度減少森林火災(zāi)的損失，促進(jìn)森林防火科技不斷創(chuàng)新，提高森林消防綜合防控能力水平。

2 GE在林業(yè)上的發(fā)展前景

GE能夠保障不斷更新高清晰度的影像，對硬件的要求不高、簡便直觀易用；而且能夠不斷創(chuàng)新推出新的服務(wù)；GE提供應(yīng)用編程接口，使所有人都能夠通過API搞二次開發(fā)。將GE與林業(yè)結(jié)合，這無疑給“數(shù)字林業(yè)”帶來無限的發(fā)展空間。

GE是個開放性的平臺，用戶可以通過Java，C#等高級編程語言對GE進(jìn)行二次開發(fā)，針對不同需求做到高效的應(yīng)用，從而將GE推向“數(shù)字林業(yè)”。

現(xiàn)有的森林防火信息管理多數(shù)是采用ArcGIS等地理信息系統(tǒng)軟件，通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)，但在各類森林防火系統(tǒng)中，制作空間數(shù)據(jù)將耗費(fèi)大量的人力和時間。如果能利用強(qiáng)大的GE平臺，借助于它豐富的地理空間數(shù)據(jù)，前提是GE能提供更多遙感數(shù)據(jù)的支持，或者能提供遙感數(shù)據(jù)疊加的編程接口，利用GE的二次開發(fā)，能夠?qū)E的共享空間數(shù)據(jù)用于森林防火管理中，實(shí)現(xiàn)森林防火中相關(guān)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)火點(diǎn)智能定位、火場信息查詢、GPS輔助決策指揮和火災(zāi)評估檔案的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析等功能，將在很大程度上提高森林防火管理各環(huán)節(jié)工作的效率。

根據(jù)不同需求，林業(yè)行業(yè)利用GE（普通版）進(jìn)行二次開發(fā)還可以做出其他針對性開發(fā)，進(jìn)而構(gòu)建一個具有專項(xiàng)功能的林業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。GE二次開發(fā)及其應(yīng)用的出現(xiàn)將在“數(shù)字林業(yè)”上具有重大的研究與應(yīng)用意義。

3 結(jié)束語

GE功能強(qiáng)大，界面簡潔，操作簡單，隨著GE不斷增加高清晰衛(wèi)片，結(jié)合相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這個全球地理信息系統(tǒng)將更加完美。本文旨在拋磚引玉，作為一個新的行業(yè)運(yùn)用，希望GE能在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮更大的作用。GE最大作用是提供衛(wèi)星照片并可進(jìn)行編程開發(fā)，我們借助它可打造數(shù)字林業(yè)平臺。當(dāng)前，3S代表林業(yè)信息技術(shù)發(fā)展方向，過去只有專業(yè)遙感人員才能接觸到它，基層林業(yè)單位要涉足RS和GIS，需要重金購買衛(wèi)星影像及電腦專業(yè)軟硬件，拼接衛(wèi)星影像和操作GIS不是誰都能做到的，在實(shí)際工作中可望而不可及。而現(xiàn)在有上網(wǎng)的電腦，具有電腦常識的人就可做到，而且是免費(fèi)的。所以GE給基層林業(yè)單位提供了免費(fèi)的數(shù)字大餐，我們可以盡情的去享受它。以上介紹了部分GE常規(guī)用法，它允許用戶開發(fā)，希望有更多的GE愛好者開發(fā)出更多對自己有用的東西，使GE為我們實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用，服務(wù)于林業(yè)。

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