談城市古樹名木的測繪與信息管理

余音

摘 要：古樹名木是國家的寶貴財富，該文提供了古樹名木數(shù)據(jù)測繪遇到問題時的解決方案。探討由測繪部門承擔(dān)建立古樹名木數(shù)據(jù)庫，納入當(dāng)?shù)販y繪管理部門的地理信息公共服務(wù)平臺，利用地市級的天地圖平臺發(fā)布古樹名木信息，用于滿足分析古樹名木的生存環(huán)境和保護(hù)管理的需求。

關(guān)鍵詞：古樹名木 保護(hù)措施 數(shù)據(jù)采集 信息發(fā)布

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0020-03

古樹名木是中華民族悠久歷史與文化的象征，是時代文明的象征，是綠色文化、活的化石，是自然界和前人留給我們的無價之寶，它具有重要的科學(xué)、文化、經(jīng)濟(jì)價值。如圖1所示百年名木胡頹子。古樹名木枝繁葉茂，長盛不衰，營造出人與自然和諧相處的美麗佳境。建設(shè)生態(tài)文明，推崇人與自然和諧相處，就是要為古樹名木提供更多更好的生存條件，讓它獲得充足的陽光、水分、土壤和肥力。全國許多城市古樹名木的健康狀況不佳的原因首先是由于城市環(huán)境變差，古樹名木承受著氣候惡化、環(huán)境污染以及病蟲害的侵蝕，不堪重負(fù)，加速衰老。其次是源于保護(hù)乏力，隨著城市建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高速公路的快速發(fā)展，大樹讓樓、大樹讓路的現(xiàn)象普遍存在，人為擅自砍伐、移植、破壞古樹名木現(xiàn)象頻頻發(fā)生。最重要的是一些城市把古樹名木簡單地看作是一棵樹，尚無從歷史、文物、文化角度審視保護(hù)古樹名木的深層次意義，古樹被毀意味著一段歷史的缺失。市政建設(shè)、房產(chǎn)開發(fā)和綠地調(diào)整改建等各類開發(fā)建設(shè)項目如不能及時發(fā)現(xiàn)古樹存在，未采取避讓、保護(hù)措施，會導(dǎo)致古樹周邊環(huán)境惡化，樹木損毀甚至死亡。把古樹名木納入到地形要素中，設(shè)定控制范圍進(jìn)行保護(hù)，刻不容緩。

保護(hù)古樹名木，測繪保障必不可少。一方面，通過測繪技術(shù)，精準(zhǔn)地繪制出每株古樹的平面和高程位置，還可以結(jié)合相關(guān)地形要素獲取古樹生存區(qū)域的條件和環(huán)境信息，設(shè)定范圍，制定規(guī)劃控制線。另一方面，利用古樹名木的測繪成果資料，建立數(shù)據(jù)庫，做好古樹名木信息更新、管理和發(fā)布服務(wù)。讓城市規(guī)劃部門及時了解古樹名木位置信息，審批項目時刻提醒并要求各類開發(fā)建設(shè)項目的企業(yè)、單位在設(shè)計、開工階段就采取相應(yīng)的保護(hù)措施；讓城市綠容管理部門及時了解古樹名木周邊環(huán)境的變化，是否對它造成傷害；讓在居民多一個了解和反饋古樹名木信息的網(wǎng)絡(luò)渠道。

1 古樹名木數(shù)據(jù)測繪

原國家城市建設(shè)總局（現(xiàn)住建部）在1982年《關(guān)于加強(qiáng)城市和風(fēng)景名勝區(qū)古樹名木保護(hù)管理意見》中明確指出古樹一般指樹齡在100年以上的樹木，名木指樹種有名貴或具有歷史特殊意義的樹木。根據(jù)《中華人民共和國森林法》、國務(wù)院《城市園林綠化條例》、全國綠化委員會《關(guān)于加強(qiáng)保護(hù)古樹名木的決定》等法律、法規(guī)和文件的規(guī)定，古樹名木由城市綠化管理部門進(jìn)行普查、建檔和管理。因此，權(quán)威部門掌握的古樹名木資料，是實(shí)施平面和高程測繪的重要依據(jù)。據(jù)此，實(shí)測前先在城市地圖上標(biāo)出古樹名木的大致位置，實(shí)地踏勘并采集它們的平面坐標(biāo)和地面高程。例如，上海市綠容局為上海的百年以上古樹名木和80年至100年之間的古樹名木后續(xù)資源都在實(shí)地制作了保護(hù)牌，為當(dāng)?shù)販y繪部門的測量和每年數(shù)據(jù)的更新提供了依據(jù)。

1.1 平面坐標(biāo)采集

城市野外地形測量中，實(shí)地采集古樹的平面坐標(biāo)時，需要實(shí)測古樹根部中心的平面坐標(biāo)。通常利用GPS-RTK方式布設(shè)控制點(diǎn)，進(jìn)行碎部點(diǎn)采集。百年古樹樹干粗大，春、夏、秋三季枝葉繁茂，影響衛(wèi)星的信號正常接收，所以如果遇到落葉的喬木（如銀杏），可選擇在冬季進(jìn)行測量。部分施測困難地區(qū)可以采用交會法確定坐標(biāo)，特別困難地區(qū)則布設(shè)圖根導(dǎo)線進(jìn)行施測。

實(shí)際作業(yè)過程中，通過觀測點(diǎn)可以直接測量到樹干外圍，用鋼卷尺量取測點(diǎn)樹干的直徑。記錄觀測點(diǎn)所測得的水平角和垂直角，距離需要加上樹干的半徑進(jìn)行改正，即可獲取古樹的根部中心的平面坐標(biāo)。對古樹根部為單根的樹干比較容易目測判別測量點(diǎn)，對根部比較發(fā)達(dá)的古樹選擇相對中間且較粗的樹干根部作為測量點(diǎn)。由于選取作業(yè)方法的不同、每株樹形狀的不同、樹干直徑大小的不同、作業(yè)人員目測能力的不同，都影響到實(shí)測點(diǎn)平面坐標(biāo)的測量精度，所以每株樹的測量精度是不一樣。根據(jù)上海市已實(shí)測的2500多株古樹名木及后續(xù)資源進(jìn)行綜合分析得出其測量精度從0.14m至1m不等。一般地區(qū)精度普遍在0.5m之內(nèi)，困難地區(qū)精度則更差些，個別樹齡較長、直徑5m以上又生長在特別困難地區(qū)的古樹名木，測量精度誤差接近1m。上述精度滿足分析古樹名木的生存環(huán)境和保護(hù)管理的需求。

1.1.1 一般地區(qū)

首先，采用GPS-RTK方式進(jìn)行布控，布控制點(diǎn)時要符合GPS虛擬參考站動態(tài)測量的相關(guān)要求，對所測的成果應(yīng)有不少于20%的重復(fù)抽樣檢查。布設(shè)的控制點(diǎn)應(yīng)選在易觀測到古樹根部的位置。如遇到古樹群，控制點(diǎn)應(yīng)盡可能選取在能觀測多株古樹的位置。其次，設(shè)置測站進(jìn)行平面坐標(biāo)采集。坐標(biāo)采集時可參照工程測量碎部點(diǎn)采集的方法，水平角施測半測回，距離測定1次，測距長度不應(yīng)大于測站定向邊長度的1.5倍，對于施測困難的不得大于定向邊長的2倍。經(jīng)緯儀觀測樹干根部測點(diǎn)時，觀測方向要求瞄準(zhǔn)樹中心，以便距離改正時獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高測量精度。最后，數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)整理。檢驗(yàn)野外控制點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)測點(diǎn)的平面角、平距的記錄值，計算古樹中心平面坐標(biāo)。見圖2。它們的平面測量精度一般都小于0.3m，古樹樹干的胸徑在3m以上或根部樹干較多的樹木，平面測量精度在0.5m以內(nèi)，都能滿足管理部門的需求。

1.1.2 困難地區(qū)

由于城市中心區(qū)域建筑物比較密集，古樹栽種位置的空間非常狹窄，GPS-RTK布控點(diǎn)不適合觀測。如果它周圍有如房角特征點(diǎn)等固定地物，是通過野外數(shù)字測量取得的數(shù)據(jù)，這樣就可以采用交會法進(jìn)行測量，見圖3。利用大比例尺地形圖中固定地物的實(shí)測點(diǎn)，對古樹中心位置交會至少3個方向點(diǎn)。由于古樹樹干比較粗壯，交會時量測古樹中心位置同側(cè)的距離，利用相交的三個點(diǎn)畫三點(diǎn)圓，取該圓的中心點(diǎn)作為古樹中心位置數(shù)據(jù)。其中前方交會的交會角應(yīng)大于30°、小于150°；直角交會、直線交會的交會邊長應(yīng)小于固定邊長的1/2。困難地區(qū)計算出的樹中心位置的平面精度一般都小于0.5m，古樹樹干的胸徑在3m以上或根部樹干較多的樹木，平面測量精度在1m以內(nèi)，基本滿足管理部門的需求。

1.1.3 特別困難地區(qū)

城市的郊外有些地方衛(wèi)星接收信號非常差，附近也沒有實(shí)測的固定地物可以利用，這時只有通過圖根導(dǎo)線布設(shè)來獲得控制點(diǎn)坐標(biāo)，再用碎部點(diǎn)采集的方法完成數(shù)據(jù)計算，取得古樹的平面位置坐標(biāo)。見表1。用圖根導(dǎo)線方式布控時，應(yīng)符合城市數(shù)字地形測量規(guī)范的相關(guān)要求，導(dǎo)線的形狀應(yīng)盡可能布設(shè)成等邊直伸，不得層層環(huán)套和交叉重迭，同級符合一次為限。特別困難地區(qū)的平面測量精度與一般困難地區(qū)相同。

II級測距儀每千米測距中誤差mD應(yīng)滿足：5mm

1.1.4 其它特殊區(qū)域

城市中還有些測量人員不能進(jìn)入的特殊區(qū)域，如駐滬的使領(lǐng)館。如果古樹名木時落葉喬木，可利用城市冬季最新的航攝數(shù)據(jù)，通過立體像對判定的方法，采集到平面精度在1m以內(nèi)的樹中心坐標(biāo)。其它樹種因百年古樹樹冠龐大，不能準(zhǔn)確的找到樹根部的中心位置，精度可能都在1m以上。所以，測量人員不能進(jìn)入施測得特殊區(qū)域，平面位置成果不能公開，但可供相關(guān)部門作為參考。

1.2 地面標(biāo)高采集

如果每株古樹名木都有實(shí)測的地面標(biāo)高數(shù)據(jù)，那么就可以準(zhǔn)確地知道周邊的地勢變化是否對該樹木造成影響。選取古樹名木標(biāo)高測量的范圍應(yīng)在樹冠垂直投影的外側(cè)，如有古樹名木的規(guī)劃保護(hù)范圍線，則可以選在兩者之間。樹冠從樹體結(jié)構(gòu)上分，主要由骨干枝和輔養(yǎng)枝組成。樹冠的垂直投影，可理解為枝葉覆蓋最大區(qū)域在地面的投影。為防止周邊待建區(qū)域的建設(shè)造成古樹養(yǎng)護(hù)的水源流失，實(shí)際測量時，應(yīng)選取地勢相對較低的土壤進(jìn)行測量，或測量兩點(diǎn)以上地勢較低地面，標(biāo)記所測的最低標(biāo)高點(diǎn)作為成果上交。古樹保護(hù)需求的高程精度，單位只需精確到分米。測量方法仍可選取GPS-RTK方式直接進(jìn)行測量，或利用GPS-RTK方式布控，作為施測困難地區(qū)的起算點(diǎn)，采用圖根水準(zhǔn)的方式進(jìn)行高程控制測量。一般地區(qū)和困難地區(qū)的測量方法都能滿足高程精度要求。見圖4。

1.2.1 一般地區(qū)

可以采用動態(tài)GPS方式直接對土壤表面進(jìn)行高程控制測量，數(shù)據(jù)密集區(qū)域可以動態(tài)GPS布設(shè)高程控制點(diǎn)，用測量散點(diǎn)標(biāo)高的方式記錄并計算土壤標(biāo)高。動態(tài)GPS的高程采集除符合虛擬參考站動態(tài)測量的相關(guān)要求外，為保證數(shù)據(jù)的可靠性，同一測區(qū)最少要求布設(shè)兩點(diǎn)，每點(diǎn)均應(yīng)獨(dú)立初始化四次，每次采集二組，一組數(shù)據(jù)采集時間應(yīng)大于30s。

1.2.2 困難地區(qū)

對城市中衛(wèi)星接收信號非常差的區(qū)域，認(rèn)為是困難地區(qū)。因無法直接用儀器來讀取或記錄高程數(shù)據(jù)，所以只能采用圖根水準(zhǔn)方式進(jìn)行高程控制測量。利用周邊區(qū)域較近的圖根精度以上的水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知高程控制點(diǎn)，或選取最近的衛(wèi)星信號接收區(qū)域布設(shè)已知高程控制點(diǎn)，再進(jìn)行圖根水準(zhǔn)支線的往返測量或附合路線的單程測量，計算出土壤標(biāo)高值。見表2。

2 古樹名木數(shù)據(jù)庫的管理

城市建立古樹名木數(shù)據(jù)庫，就是在野外數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，建立古樹名木信息的有效管理系統(tǒng)。古樹名木數(shù)據(jù)是整個數(shù)據(jù)庫的核心，數(shù)據(jù)的正確、科學(xué)與否是建立數(shù)據(jù)庫成功與否的關(guān)鍵，所以進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量，將影響整個數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)的可靠性。

2.1 數(shù)據(jù)入庫

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：古樹名木的平面和高程坐標(biāo)文件，結(jié)合城市古樹名木管理部門提供的信息，形成一個MDO文件。

（2）數(shù)據(jù)錄入：使用EPS測量軟件，在外業(yè)生產(chǎn)界面新建EDB工程，利用工具條上的【數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換】->

【更新調(diào)入MDO數(shù)據(jù)】->【EDB文件】。

（3）數(shù)據(jù)編輯：數(shù)據(jù)入庫后，選擇對應(yīng)的古樹，可以對指定的古樹數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、刪除和增加等編輯處理。

·修改古樹屬性變化（如：編號、科目等）的，在右側(cè)操作窗口修改相應(yīng)的屬性值。

·修改古樹平面坐標(biāo)的，在右側(cè)操作窗口修改相應(yīng)的坐標(biāo)值。

·刪除古樹，通常是樹木死亡或移植等情況，在數(shù)據(jù)庫中可以直接刪除數(shù)據(jù)。

·新增古樹：選擇加點(diǎn)（輸入古樹編碼），輸入該點(diǎn)坐標(biāo)，點(diǎn)擊標(biāo)注，填寫屬性。

（4）數(shù)據(jù)檢查：建庫單位在數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查后，對檢查合格的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫，并對入庫后的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉檢查，形成最終成果。

2.2 數(shù)據(jù)管理

（1）數(shù)據(jù)格式：使用獨(dú)立代碼在數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的條目記錄古樹的各類信息，編制記錄表格。表3可供參考。

（2）數(shù)據(jù)內(nèi)容：錄入古樹名木的具體位置坐標(biāo)和土壤標(biāo)高外，還需錄入古樹名木最基礎(chǔ)的信息，如樹木編號、科名、樹冠、地理位置等，如有必要還可以增加生長勢、病蟲害、養(yǎng)護(hù)等有關(guān)資料。

（3）數(shù)據(jù)維護(hù)：根據(jù)古樹管理部門的需求，對已入庫的古樹名木數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。包括古樹名木數(shù)據(jù)的新增、修改和刪除。通過古樹名木的維護(hù)信息不僅可以清楚地了解到每株古樹的生長狀況、環(huán)境改變情況、保護(hù)管理措施等，還為今后的保護(hù)管理工作提供了可靠而明確的數(shù)據(jù)保障。

3 信息發(fā)布與管理

古樹名木是歷史和祖先留給我們的寶貴財富。歷史的滄海桑田，歲月風(fēng)云變遷的吉光片羽都深深地烙印在古樹的年輪中，應(yīng)該讓更多的市民認(rèn)識它、愛護(hù)它、守護(hù)它。保護(hù)古樹名木不僅僅是城市各級鎮(zhèn)、街道和有關(guān)部門管理部門的事情，建設(shè)單位、每位市民都是參與對古樹名木保護(hù)的一份子。古樹名木的信息，一方面加載到城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中，在城市的地形圖中輸出，建設(shè)單位在第一時間就能發(fā)現(xiàn)古樹所在位置，工程設(shè)計階段就可以及時規(guī)劃，避免改變和破壞原有古樹周邊的生態(tài)環(huán)境。因涉及國家基礎(chǔ)測繪管理，該文在此不進(jìn)行贅述。另一方面在天地圖平臺上作為專題數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布，是城市居民了解城市“古樹名木”的重要窗口，也是維護(hù)管理古樹名木信息資源的一個有效方法。根據(jù)用戶的不同需求還可以增加不同界面方便使用。以下就古樹名木信息在我國的地理信息公共服務(wù)平臺上發(fā)布進(jìn)行可行性分析，提供可獲取數(shù)據(jù)共享的技術(shù)服務(wù)，并簡述用于信息發(fā)布與管理的運(yùn)維制度。

3.1 共享古樹名木數(shù)據(jù)庫信息

3.1.1 信息服務(wù)平臺簡介

地理信息公共服務(wù)平臺是一個面向政府、公眾和行業(yè)用戶的、開放式的信息服務(wù)平臺，是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息的空間載體，也是實(shí)現(xiàn)地理信息資源“一站式”網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的技術(shù)實(shí)體?！疤斓貓D”是國家測繪地理信息局開發(fā)的由國家主節(jié)點(diǎn)以及其他省市分節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通平臺。以上海的地理信息公共服務(wù)平臺的公眾版（上?！ぬ斓貓D）平臺為例，該網(wǎng)站囊括了全市130萬條地名地址、0.5米分辨率航空影像、830條公交和軌道交通線路等信息，數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、國土資源、城市交通、公安、消防、水務(wù)、工商行政、園林綠化、環(huán)境保護(hù)、城市網(wǎng)格化管理等政府管理方面。上海的古樹名木信息可實(shí)現(xiàn)在地理信息公共服務(wù)平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布、更新和刪除管理。

3.1.2 數(shù)據(jù)共享

應(yīng)用Web的GIS數(shù)據(jù)共享技術(shù)能解決跨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成問題的開發(fā)，對分布式異構(gòu)的地理信息資源進(jìn)行組織和管理，實(shí)現(xiàn)在多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地理信息資源的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)與共享。古樹名木數(shù)據(jù)資源就是通過該技術(shù)服務(wù)解決跨平臺信息訪問和GIS數(shù)據(jù)異構(gòu)空間互操作問題，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3.2 建立信息平臺的管理制度

（1）建立名錄：平臺的運(yùn)維部門對長期使用古樹名木信息的用戶，建立用戶名錄。按管理部門、建設(shè)單位和普通市民等用戶需求類別，做好用戶名錄的分類和管理工作。

（2）數(shù)據(jù)應(yīng)用：平臺的運(yùn)維部門做好用戶應(yīng)用情況的統(tǒng)計匯總工作，了解平臺用戶使用信息的情況并做好統(tǒng)計。

（3）意見處理：平臺的運(yùn)維部門做好用戶意見和建議的收集、分類和分析，與用戶及時進(jìn)行溝通，結(jié)果上報主管部門。

（4）后期服務(wù)：因維護(hù)或更換網(wǎng)址需要暫停平臺相關(guān)服務(wù)的，運(yùn)維部門須提前24 h以公告、郵件、電話等形式通知用戶，并在服務(wù)恢復(fù)后及時告知。

5 結(jié)語

保護(hù)古樹名木不單單是出于生態(tài)環(huán)境的需要，更是對泱泱大國古老文明的保護(hù)。同時，古樹對研究千百年來的氣候、水土、空氣等自然變化有著重要的史料價值，是十分珍貴的“綠色文物”，理應(yīng)像保護(hù)出土文物一樣保護(hù)古樹。做好保護(hù)工作，古樹名木的管理部門與專業(yè)的測量部門相互合作與民眾的積極參與都至關(guān)重要。因此，應(yīng)該從最基礎(chǔ)的樹木測量開始，然后將古樹名木納入數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)在政府公益性平臺上的發(fā)布，并完善平臺的信息反饋功能，讓全民共同參與到監(jiān)測和保護(hù)古樹名木的行列中。

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