基于GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用研究

張 弦

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 生態(tài)分院，云南 昆明 650031)

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基于GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用研究

張 弦

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院 生態(tài)分院，云南 昆明 650031)

詳細(xì)闡述了GIS/GPS技術(shù)，對(duì)當(dāng)前市場上主流的GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器及林業(yè)調(diào)查的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器在林業(yè)調(diào)查的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器；林業(yè)調(diào)查；應(yīng)用措施

1　引言

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，全球定位技術(shù)(GPS)在資源勘查、測繪、軍事、交通運(yùn)輸、土地、氣象、林業(yè)等行業(yè)均得到了廣泛的應(yīng)用，其具有測繪速度快、測量方便等優(yōu)點(diǎn)，GIS是利用數(shù)據(jù)管理功能和數(shù)據(jù)庫建立基于地理空間的預(yù)測模型和經(jīng)營模型，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行分析和處理，GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器集合了GPS和GIS的優(yōu)點(diǎn)，在森林調(diào)查中得到了廣泛的應(yīng)用。

2　對(duì)于全球定位系統(tǒng)的技術(shù)說明

2.1全球定位系統(tǒng)GPS

全球定位系統(tǒng)是由美國經(jīng)過多年研發(fā)形成的空間導(dǎo)航系統(tǒng)，其組成部分主要可以劃分為3個(gè)部分，即地面控制和空間以及用戶裝置部分[1]。采取該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候和全球覆蓋以及高度清晰監(jiān)控的基本目標(biāo)，而上述目標(biāo)形成的基礎(chǔ)便是借助均勻分布于空間的24顆衛(wèi)星，分布于空間的衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)不間斷的單向信息傳遞，其最高定位精度可以達(dá)到100 cm。

2.2地理信息系統(tǒng)

作為近年來最新研制的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌畔⒑偷乩砦恢靡约跋嚓P(guān)視圖充分結(jié)合在一起，最終形成地理圖形和相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)。采取該種方式能夠根據(jù)客戶的實(shí)際需求采取圖文結(jié)合的方式將其傳遞給客戶，從而對(duì)項(xiàng)目分析和規(guī)劃以及檢查驗(yàn)收等工作形成巨大幫助。在林業(yè)工作過程中，通過區(qū)域性森林地理信息系統(tǒng)的建成，能夠通過高時(shí)空分辨率對(duì)森林資源進(jìn)行多層次和動(dòng)態(tài)性的分析，進(jìn)而對(duì)其失控分布特性進(jìn)行詳細(xì)描述。通過對(duì)森林資源在區(qū)域中空間分布情況和時(shí)空演替規(guī)律的深入分析和研究，能夠較大提升日常經(jīng)營管理的合理性，進(jìn)而保證森林資源的可持續(xù)發(fā)展，并對(duì)其分類經(jīng)營產(chǎn)生較大幫助作用。

3　在林業(yè)調(diào)查過程中工作的基本類別和性質(zhì)

3.1基本類別

①進(jìn)行森林資源的調(diào)查。當(dāng)前我國的森林資源監(jiān)測體系主要分為一、二、三類及年度森林資源審查等多種類別。其中一類是指借助固定樣地對(duì)森林資源進(jìn)行調(diào)查，二類則是以滿足森林經(jīng)營方案、總體設(shè)計(jì)、林業(yè)區(qū)劃和規(guī)劃設(shè)計(jì)需要而進(jìn)行的調(diào)查，該調(diào)查將對(duì)森林資源管理的科學(xué)性和合理性產(chǎn)生直接影響，三類調(diào)查是基層單位為了滿足砍伐區(qū)和撫育采伐等多種設(shè)計(jì)需求進(jìn)行的調(diào)查。 ②對(duì)森林中有害生物的調(diào)查。其主要是針對(duì)森林病蟲鼠害以及有害植物的詳細(xì)調(diào)查。 ③對(duì)于我國列舉的國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)植物的實(shí)際分布狀況和濕地的保護(hù)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果為后期野生動(dòng)植物和濕地資源的保護(hù)管理提供依據(jù)，最終確保相關(guān)資源的可持續(xù)利用。④對(duì)土地荒漠化的實(shí)際發(fā)展程度和形成的根本原因以及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行監(jiān)測。⑤森林火災(zāi)的調(diào)查和估測則是對(duì)于森林火災(zāi)和產(chǎn)生范圍、發(fā)展程度以及損失情況進(jìn)行的調(diào)查。⑥對(duì)重大生態(tài)工程的監(jiān)督和檢查。

3.2基本性質(zhì)

①在我國的森林資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查過程中具有極為詳細(xì)的周期安排，譬如在森林資源的一類清查過程中通常設(shè)定周期為5年，而二類調(diào)查則為10年。對(duì)于森林有害生物的調(diào)查則應(yīng)當(dāng)根據(jù)其自身的類別和地區(qū)差別進(jìn)行周期設(shè)定，其周期單位通常為月或者季度。對(duì)于荒漠化的監(jiān)測周期設(shè)定為5年。 ②環(huán)境具有惡劣性。由于森林基本都分布在偏遠(yuǎn)山區(qū)，因此其具有森林中雜草叢生，周圍環(huán)境極其復(fù)雜，溫度濕度差異明顯等多種特點(diǎn)。 ③森林自然災(zāi)害具有突發(fā)和臨時(shí)性等特點(diǎn)。 ④當(dāng)前林業(yè)人員的自身素養(yǎng)有待提升，在實(shí)際調(diào)查過程中除了對(duì)森林資源的調(diào)查是由專業(yè)技術(shù)人員完成以外，其他的病蟲害的調(diào)查基本都是由經(jīng)過簡單培訓(xùn)的農(nóng)民完成的。

4　借助GPS和GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的基本目標(biāo)和實(shí)際意義

①在地圖上進(jìn)行取點(diǎn)，借助GPS技術(shù)確定導(dǎo)航定點(diǎn)，該種定位技術(shù)在當(dāng)前的森林資源調(diào)查過程中應(yīng)用范圍最廣。 ②以長期的專業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在實(shí)地勘測過程中根據(jù)地形特點(diǎn)確定定點(diǎn)，該種勘測技術(shù)在造林設(shè)計(jì)規(guī)劃過程中應(yīng)用范圍最廣。

但是在科技水平不斷提升和林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化及信息化變化影響下，在森林調(diào)查規(guī)劃過程中對(duì)設(shè)計(jì)精度的要求正在不斷提升。借助GPS技術(shù)進(jìn)行踩點(diǎn)，而后使用GIS技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確定位的方式極大地拓展了林業(yè)工作調(diào)查過程中的可用方法和基本途徑。

5　使用GIS和GPS數(shù)據(jù)采集設(shè)備的技術(shù)要求和產(chǎn)品型號(hào)要求

5.1對(duì)于GIS和GPS數(shù)據(jù)采集設(shè)備的技術(shù)要求

(1)要求選擇堅(jiān)固耐用的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，以保證其能夠在較高溫度和濕度等多種惡劣臨建環(huán)境下正常開展工作。另外，要求產(chǎn)品的實(shí)際使用壽命必須超過兩年；

(2)要求功能較為簡便，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，從而保證技術(shù)人員能夠及時(shí)的掌握設(shè)備使用方式，并投入使用；

(3)借助GPS極強(qiáng)的信息搜索能力，能夠在森林環(huán)境下快速準(zhǔn)確的完成的定位；

(4)對(duì)于反光涂層的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠滿足各種野外環(huán)境需求，并且具有高清晰度的觸摸屏幕；

(5)設(shè)備的性能應(yīng)當(dāng)具有價(jià)格低廉和性能優(yōu)越的特點(diǎn)；

(6)設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身業(yè)務(wù)發(fā)展的需求具有二次開發(fā)的基本能力；

(7)要求具有點(diǎn)線面的準(zhǔn)確導(dǎo)航；

(8)操作過程簡單，界面友好，目標(biāo)單一，整體效率較高。并且要求設(shè)備能夠和電腦終端便捷的連接在一起。

5.2形成產(chǎn)品的主要類型

(1)掌上電腦和定位系統(tǒng)的結(jié)合。當(dāng)前應(yīng)用較多的便是在掌上電腦上集成GPS模塊，進(jìn)而形成點(diǎn)線面的數(shù)據(jù)采集功能。目前，市場上具有的掌上電腦品種和類別較多，但是都屬于商務(wù)型個(gè)人產(chǎn)品，并不適應(yīng)于森林勘測的野外行業(yè)[2]。因此在該設(shè)備的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)增加野外勘測的基本性能，從而極大地提升該設(shè)備的適用范圍。

(2)將GPS安裝到掌上電腦上。該種方式是指GPS廠商將移動(dòng)的GIS集成到GPS接收機(jī)上，并且為數(shù)據(jù)的采集和維護(hù)以及GIS數(shù)據(jù)地更新提升提供有效的解決方案，并且要求該性質(zhì)能夠直接應(yīng)用到野外使用，其屬于工業(yè)級(jí)產(chǎn)品[3]。要求必須具有防風(fēng)防塵、抗裂及防水等多種性質(zhì)，應(yīng)具有堅(jiān)固和便于攜帶的基本優(yōu)勢。

6　當(dāng)前GIS和GPS數(shù)據(jù)采集器在林業(yè)調(diào)查中的使用

6.1前期準(zhǔn)備工作

完成地圖收集和電腦及GPS和GIS數(shù)據(jù)處理軟件的準(zhǔn)備；完成GPS軟件的安裝和調(diào)試工作；完成GIS軟件的設(shè)置和調(diào)試；完成地形圖配準(zhǔn)和矢量化。

6.2具體方式方法

①借助GPS進(jìn)行地點(diǎn)確定，即將GPS放置在需要定位的地點(diǎn)，等待約5 min后便可以完成自動(dòng)定位，在完成上述工作之后便可以完成GPS實(shí)地勘測。 ②借助ARCGIS軟件配準(zhǔn)地圖或矢量化地圖，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。 ③在上述軟件中找尋到相應(yīng)坐標(biāo)，最終將需要采集的點(diǎn)準(zhǔn)確輸入并標(biāo)示到地圖上。 ④經(jīng)過人工修正之后完成備注添加，倘若存在精度要求，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際工作要求對(duì)信息進(jìn)行修復(fù)。

6.3具體方式方法演示

①借助GPS完成定位點(diǎn)坐標(biāo)的采集。啟動(dòng)GPS等待GPS搜索衛(wèi)星信號(hào)后，應(yīng)將GPS放置在需要定位的地點(diǎn)，在等待大5min后便可完成自動(dòng)定位，此后對(duì)獲得的航點(diǎn)進(jìn)行保存便完成坐標(biāo)采集。 ②在ArcMap中導(dǎo)入配準(zhǔn)或者矢量化完成的地圖。 ③在定位工具中完成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的定位，如圖1所示。 ④對(duì)信息進(jìn)行人工修正后，倘若存在精度要求，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求對(duì)信息進(jìn)行修正。

圖1　在GIS中添加定位點(diǎn)的坐標(biāo)示意

7　結(jié)論

在林業(yè)調(diào)查中使用GIS/GPS數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行收集和調(diào)查具有比較高的應(yīng)用價(jià)值，解決了傳統(tǒng)人為判斷造成的導(dǎo)航繁瑣和判斷失誤的問題。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中測量精度方面還需要進(jìn)一步強(qiáng)化，對(duì)于測量精度比較高的數(shù)據(jù)，在調(diào)查過程中還需要對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。此外，國家部門還需要在軟硬件配置的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的示范和引導(dǎo)，充分發(fā)揮出GISGPS數(shù)據(jù)采集器的作用。

[1]楊克誠．GIS軟件實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M]．昆明，云南大學(xué)出版社，2009.

[2]湯國安．Arcview地理信息系統(tǒng)空間分析方法[M].北京，科學(xué)出版社，2002.

[3]Kang-tsungchang.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M].陳健飛，譯.北京，科學(xué)出版社，2003.

2016-07-01

張弦(1981—)，女，助理工程師，主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃相關(guān)工作。

P413

A

1674-9944(2016)16-0256-02