淺談Google earth在林業(yè)制圖中的應(yīng)用

梅志杰

(戶縣森林資源管理中心，陜西 戶縣 710300)

淺談Google earth在林業(yè)制圖中的應(yīng)用

梅志杰

(戶縣森林資源管理中心，陜西 戶縣 710300)

林業(yè)調(diào)查設(shè)計，一般采用地形圖，深入實地對坡勾繪，費時費力，勞動強(qiáng)度大，專業(yè)而不直觀。利用Google earth所提供近期較清晰的免費衛(wèi)星、航空影像資源，輔以少量實地補(bǔ)充調(diào)查，能大大減輕工作量，提高工作效率和精度，結(jié)合Auto CAD制圖軟件，得到影像地圖，直觀明了，便于生產(chǎn)實踐活動過程中的操作和應(yīng)用。

Google earth軟件；AutoCAD軟件；林業(yè)制圖

當(dāng)前常規(guī)林業(yè)規(guī)劃、調(diào)查、設(shè)計，通常是建立在地形圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，專業(yè)性較強(qiáng)，常用制圖軟件主要包括Arcgis、 Mapsource、 supermap、CoreldrawX3、Mapgis、Global Maper12等，單用這些軟件工具形成圖件，往往不夠直觀，加上地形圖更新周期較長，成本較高，在準(zhǔn)確、快速、有效地提供宏觀決策，指導(dǎo)生產(chǎn)方面，其效果較差。隨著辦公環(huán)境的改善，網(wǎng)絡(luò)普及程度提高，Google Earth以直觀便捷、快速等優(yōu)勢，在基層林業(yè)應(yīng)用中逐漸受到歡迎[1]。結(jié)合手持GPS定位系統(tǒng)在野外調(diào)查中的應(yīng)用，使調(diào)查結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，輔以較為廣泛使用的AutoCAD制圖軟件幫助，得到的影像地圖更加直觀方便、實用。

1 Google earth介紹

谷歌地球(Google earth，簡稱GE)是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片，航空照相和GIS布置在一個地球的三維模型上。Google earth于2005年6月向全球推出系列軟件到2013年10月7日已更新為第十四個免費版本Google earth 7.1.2.2041。用戶可以通過一個下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片。

Google earth目前在我國土地調(diào)查、交通管理、鐵路勘測設(shè)計、森林消防、水土保護(hù)、防震減災(zāi)等方面已經(jīng)開始應(yīng)用，但在林業(yè)調(diào)查設(shè)計中的應(yīng)用極少。面對Google earth豐富的免費地球影像資源，在森林資源專項調(diào)查監(jiān)測、林地勘界、林木林地案件查處、濕地規(guī)劃、野生動植物資源普查、森林病蟲害防治，造林、撫育、采伐更新及封山育林設(shè)計等方面，其應(yīng)用前景較為廣闊。對規(guī)劃設(shè)計而言，傳統(tǒng)的地形圖底圖存在信息陳舊、現(xiàn)地勾繪精度難以保證等問題，若要用最新的衛(wèi)星航空影像數(shù)據(jù)，成本較高難以實施[2]。因此，縣級基層林業(yè)調(diào)查單位對Google earth開發(fā)利用已勢在必行。

2 Google earth軟件的功能

Google earth可提供WGS-84地理坐標(biāo)系和WGS-84通用墨卡托投影(UTM)兩種坐標(biāo)系可供選擇[3]。首先可在側(cè)欄添加新的文件夾，將地標(biāo)、路徑、多邊形等信息均可以.kwl或.Kmz格式保存其中，圖像信息可以.jpg格式保存在用戶電腦中。為了獲得更大的視窗可點擊工具欄“隱藏側(cè)欄”按鈕。

2.1 添加地標(biāo)

找到工作中需要的明顯地物，如：道路、河流、溝、梁等交匯處，山頂、獨立房舍、大樹、鐵塔、電線桿、橋梁等用添加地標(biāo)的方式加以確定，點擊工具欄“添加地標(biāo)”按鈕或在菜單欄“添加”下拉菜單中點擊“地標(biāo)”(快捷鍵Ctrl+Shift+P)。將圖標(biāo)的腳針放在預(yù)定點，在屏幕下方，可見該影像的拍攝日期、地標(biāo)點的經(jīng)緯度、海拔和視覺海拔。在新建地標(biāo)對話框中，我們還可得到該點的經(jīng)緯度，點擊右上角“圖標(biāo)”按鈕可對圖標(biāo)進(jìn)行選擇，對該點可標(biāo)注名稱和附加說明，對標(biāo)簽和圖標(biāo)均可進(jìn)行顏色、大小和透明度的調(diào)整，按右下角“確定”鍵將信息保存在側(cè)欄“我的地點”中。

2.2 添加路徑

對于路、渠的造林、采伐，以及規(guī)劃山區(qū)外業(yè)調(diào)查線路時，我們可以參照道路、河流、溝梁、不同林相邊緣用添加路徑的方式加以確定，點擊工具欄中的“添加路徑”按鈕，或菜單欄“添加”下拉菜單“路徑”(快捷鍵Ctrl+Shift+T)。將鼠標(biāo)“十字”中心沿明顯拐點按左鍵確定，在新建路徑對話框中對該路徑命名和附加說明樹種、采伐方式等，對影像上路徑的顏色、線寬、透明度和長度單位進(jìn)行調(diào)整，并可得到該路徑長度數(shù)值。按對話框右下角“確定”鍵將該路徑信息可以保存在側(cè)欄“我的地點”中。點擊右鍵選擇“顯示高度配置文件”，可以顯示路徑不同地點的高程數(shù)據(jù)，提供路徑長度數(shù)據(jù)、坡度變化、最小高程、最大高程、平均高程等信息，坐標(biāo)圖形一目了然。

2.3 添加多邊形

點擊工具欄“添加多邊形”按鈕或菜單欄“添加”下拉式菜單中的“多邊形”(快捷鍵Ctrl+Shift+G)，將鼠標(biāo)“十字”中心沿面域(造林地塊、占用林地邊緣或火燒跡地的邊緣)明顯拐點，按左鍵確定。在新建多邊形對話框中，我們可以對該多邊形命名、附加說明(造林單位、株行距、苗高、采伐方式、林種樹種、蓄積量等)，并可對邊線的顏色、寬度、透明度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對面域而言，可有“填充”、“輪廓”、“填充+描繪輪廓”三種選擇方式，顏色、透明度可調(diào)節(jié)，點擊對話框右下角“確定”按鈕可保存在側(cè)欄相應(yīng)的文件夾中。

2.4 添加圖像疊加層

可以將行政區(qū)劃、道路分布、林業(yè)資源圖、地形圖、防火規(guī)劃圖等覆蓋在相應(yīng)區(qū)域，利用多邊形勾繪出水系區(qū)域和不同植被分布區(qū)域[4]。點擊工具欄中的“添加圖像疊加層”按鈕或菜單欄中“添加”下拉菜單“圖像疊加層” (快捷鍵Ctrl+Shift+O)，在新建圖像疊加層對話框中，可對加入圖層進(jìn)行命名如二類調(diào)查小班界。點“瀏覽”按鈕，確定要添加的圖像(.jpg,.bmp,.tif,.tga,.png,.jpeg,. Gif,.tiff,. Ppm,.pgm),用鼠標(biāo)左鍵按住虛框中的綠“十字”上下左右移動確定中心位置，按住邊框或?qū)蔷G線可調(diào)整添加圖像大小，按住左側(cè)邊框內(nèi)的小“菱形”可調(diào)整圖形方位角。透明度可調(diào)，可附加說明，刷新及顯示圖像四邊的經(jīng)緯度，點擊對話框右下方“確定”鍵可保存在側(cè)欄。我們可以利用已有圖形四邊的經(jīng)緯度，打開Google earth菜單欄“視圖”中的“網(wǎng)格”，直接對應(yīng)套入就可以了。

2.5 顯示歷史圖像

通過點擊工具欄“顯示歷史圖像”按鈕，使用時間滑塊，在各拍攝日期之間移動，我們可以得到同一視野不同時期的影像，有利于破壞林地案件、森林火災(zāi)、森林病蟲害等的調(diào)查，也有利于調(diào)查歷年來的造林成果及樹木生長變化情況。點擊工具欄中的“保存圖片”按鈕或者菜單欄中的“文件”下拉菜單中“保存→保存圖像”，就會以.jpg格式將當(dāng)前影像保存在用戶電腦中所確定的位置。

2.6 量距

通過點擊工具欄里的“顯示標(biāo)尺”按鈕或菜單欄“工具”的下拉菜單“標(biāo)尺”，我們就可量測影像中任意兩點之間的地圖長度和地面長度，以及兩點連線的方位角，也可以量測多點的累積長度，單位可以調(diào)整。按標(biāo)尺對話框右下方“保存”鍵出現(xiàn)新建路徑對話框，編輯方式同2.2，保存在側(cè)欄中的“臨時位置”。

2.7 搜索

我們可以在側(cè)欄搜索框中輸入經(jīng)、緯度數(shù)值(單位：度，可以精確到小數(shù)點六位)，Google earth將自動定位到指定地點，直接放大影像，并提供海拔高度。在編輯地標(biāo)對話框中，可以對該點屬性進(jìn)行編輯，方法與2.1相同。

3 手持GPS與Google earth間的數(shù)據(jù)傳輸

3.1 手持GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入Google earth

手持GPS具有①定位-測出一個點的位置坐標(biāo)；②導(dǎo)航指引到達(dá)目的地；③測量不規(guī)則地形的面積；④記錄航跡；⑤設(shè)計航線的功能。

Google earth 7.1.2.2041具備手持GPS數(shù)據(jù)的導(dǎo)入功能，左鍵點擊菜單欄“工具”下拉菜單中的“GPS”，彈出GPS導(dǎo)入對話框，選擇導(dǎo)入設(shè)備的類型和輸出方式，點擊“導(dǎo)入”。Garmin(G)系列直接在Google earth上顯示存點、航跡、航線等。麥哲倫系列通過打開對話框添加文件的方式進(jìn)行，并顯示導(dǎo)入任務(wù)的詳細(xì)數(shù)量。影像左上角顯示采集航點的時間，導(dǎo)入設(shè)備還認(rèn)可Wintec WBT-201(w)。導(dǎo)入的航點就是GPS所命名的，可以進(jìn)行編輯和另存。通過文件導(dǎo)入時，務(wù)必注意可導(dǎo)入的文件格式。

實時導(dǎo)入時，選擇協(xié)議NMEA或Garmin PVT，航跡點導(dǎo)入限制和輪詢間隔時間均可調(diào)整，點擊“開始”就可以了。

3.2 Google earth數(shù)據(jù)導(dǎo)入手持GPS

在野外調(diào)查工作之前，利用Google earth影像提供的道路、海拔、地貌等信息規(guī)劃調(diào)查路線，初步確立調(diào)查方案和拐點的布設(shè)，然后導(dǎo)入GPS中，可以提高野外工作效率達(dá)到事半功倍的效果。一種情況是將手持GPS與電腦用數(shù)據(jù)線連接，在“我的電腦”對話框中出現(xiàn)該GPS設(shè)備，進(jìn)一步打開該設(shè)備會出現(xiàn)存點、航線、航跡等文件夾，將需要導(dǎo)入的google earth中側(cè)欄地標(biāo)、路徑等文件直接另存到相應(yīng)的文件夾中就可以了。另一種情況需要文件格式轉(zhuǎn)換，將google earth文件以.kml格式另存到電腦中，利用GPS trackmaker(Version #13.9)軟件直接導(dǎo)入GPS設(shè)備中，或?qū)⒃撐募袷睫D(zhuǎn)換為.gpx格式，通過mapsoure軟件導(dǎo)入GPS設(shè)備中。

4 利用Google earth在Auto CAD中制圖

4.1 制作底圖

第一步，打開Google earth，通過GPS存點、航點、航跡以及影像圖所提供的信息，如用添加多邊形的方式將小班界確定。在側(cè)欄中將不需要顯示出來的項目文件名前方框內(nèi)的“√”取掉，在“視圖”下拉菜單中點擊“全屏”，并通過縮放功能達(dá)到最佳可視效果。點擊“顯示導(dǎo)航”，選擇“僅顯示羅盤”或“不顯示”，以保持圖面清整；第二步，在Google earth菜單欄“視圖”中選取“比例圖例”和“重置”中的“傾斜和羅盤”，點擊左鍵，保證圖像沒有俯仰角，視角垂直于水平面；第三步保存文件，在工具欄中左鍵點擊“保存圖片”圖標(biāo)，或點擊“文件”下拉菜單“保存圖像”(快捷鍵Ctrl+Shift+S)，保存一個.jpg格式的圖像文件。

4.2 建立Auto CAD制圖平臺

打開Auto CAD軟件，工作空間設(shè)置為經(jīng)典，點擊任務(wù)欄“文件”中的“新建”，在選擇樣板對話框中點擊右下角“打開”按鈕右側(cè)的黑三角，選中“無樣板打開-公制(m)”。在菜單欄中選擇“插入”下拉菜單中的“光柵圖像參照”，點擊左鍵。在選擇參照文件對話框中選擇已保存好的Google earth影像圖，點擊“打開”并直接點擊確定，移動鼠標(biāo)到適當(dāng)位置，點擊左鍵。

在影像圖中量取比利尺的Auto CAD長度為X，用比例尺顯示長度除以X，得到數(shù)值A(chǔ)，然后在命令行輸入Scale﹤縮放﹥命令或點擊“修改工具欄”的縮放圖標(biāo)，選中整個圖像，按空格鍵<必須執(zhí)行此操作>，將鼠標(biāo)放在圖像左下角端點處，點擊左鍵，在命令行輸入?yún)?shù)A(保留四位小數(shù))，再點擊空格鍵﹤必須執(zhí)行此操作﹥。注意，這時圖像一般會放大，點擊菜單欄中“視圖”下拉菜單中的“重生成”或者在命令欄中輸入“RE”點擊空格鍵就可以方便工作了。進(jìn)一步執(zhí)行Auto CAD的制圖方法，我們就能繪制出需要的圖形，計算面積、標(biāo)注小班注記等。

4.3 圖形輸出

在圖形輸出時可改變圖層性質(zhì)來選擇工作需要的結(jié)果圖。

5 結(jié)論與討論

結(jié)合衛(wèi)星、航空影像圖片、地形圖以及強(qiáng)大的Google earth搜索技術(shù)，查看全球地理信息，輸入目的地的經(jīng)緯度直接放大，提供3D地形和建筑物，并可以傾斜或旋轉(zhuǎn)查看，測量兩點間距離及方位走向，添加地標(biāo)添加路線[5]。結(jié)合Auto CAD強(qiáng)大的制圖功能，很直觀、方便、快捷地為林業(yè)調(diào)查設(shè)計服務(wù)。生產(chǎn)單位在進(jìn)行作業(yè)施工及行政部門審查監(jiān)督執(zhí)行時，避免了傳統(tǒng)地形圖的誤判。

聯(lián)網(wǎng)打開Google earth，選擇合適視覺海拔高度，讓工作區(qū)域圖像清晰明了。邊界顯示到省，地名顯示到省、市、縣、村，道路顯示部分國道、省道和高速公路，3D建筑顯示主要名勝古跡。在側(cè)欄添加工作文件夾，將這次工作的所有內(nèi)容保存，其中側(cè)欄內(nèi)所保存的文件可以改變順序和路徑。

在野外應(yīng)用上，Google earth升級版可連接GPS進(jìn)行自動定位和導(dǎo)航。各版本都可提供最大達(dá)2GB的磁盤緩存，不僅可以使你在以后觀察同一地區(qū)時速度更快，而且在沒有聯(lián)網(wǎng)時也能顯示訪問過的地區(qū)歷史記錄[4]。

使用傳統(tǒng)的地形圖和戶外實地測繪定界，不僅粗放而且不夠直觀，特別是地類界線的標(biāo)定受到判圖誤差，影響說服力，用Google earth影像圖判界比用地形圖判界方便，簡單且接近實際而準(zhǔn)確，完全可以滿足林業(yè)調(diào)查的精度要求[6]。

[1] 鄧漢剛.淺談Google earth林業(yè)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)用[J].重慶林業(yè)科技,2013(1):13-15.

[2] 肖玲.基于Google earth的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計,2012(2):106-108.

[3] 熊安華. Google earth在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].綠色科技,2012(11):267-268.

[4] 文東新. Google earth在森林消防管理中的應(yīng)用[J].林業(yè)實用技術(shù),2006(7):26-27.

[5] 劉軍,靳淑韻,張普斌.手持GPS與Google earth軟件間圖形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換探討[J].礦產(chǎn)勘查,2014(1):76-80.

[6] 葉開明. Google earth衛(wèi)星地圖在林地管理中的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(2):104-108.

Application of Google Earth to Mapping in Forestry

MEI Zhi-jie

(HuxianForestResourcesManagementCenter,Huxian,Shaanxi710300)

In forest inventory and design,mapping is accomplished by practical drawing with facing toward the slope using the topographic map,which is time consuming and labor wasting. Google Earth could provide recent clear free aviation image of the satellite resources and could greatly reduce the workload and improve the work efficiency and accuracy. Combined with Auto CAD,the image and map was directly self-specification and easy to be operated in practice.

Google Earth software; Auto CAD software; forestry mapping

2015-02-03

梅志杰(1967-)，男，陜西戶縣人，工程師，主要從事森林資源調(diào)查設(shè)計、林業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:963163452@qq.com。

S758.61

A 文章編號:1001-2117(2015)03-0090-04