虛擬森林在林業(yè)調查和林權勘界中的應用探討
——以浙江省金華市為例

楊中興，宋 璐，錢海燕 ，吳秋良，楊福清

(1. 浙江省金華市八婺林業(yè)規(guī)劃設計有限公司，浙江 金華 321000；2. 浙江省金華市婺城區(qū)野生動植物保護站，浙江 金華 321000)

1 引言

隨著計算機技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在眾多領域發(fā)揮了其獨特的優(yōu)勢和應用前景。林業(yè)行業(yè)也不例外，近年來已經(jīng)有了初步的應用，并取得了一定的效果。本文就林業(yè)調查和林權勘界中應用虛擬森林技術的實踐作一簡述，以期拋磚引玉，為今后的應用研究提供一些思路與借鑒。

2 虛擬森林的實現(xiàn)

虛擬現(xiàn)實技術(VR)，是利用計算機及其相關軟件生成的一個三維空間的虛擬世界，提供使用者在視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使其猶如身臨其境一般。就目前的虛擬現(xiàn)實應用技術，由于林業(yè)資源調查、規(guī)劃、管理的特殊性，林業(yè)行業(yè)應用尚未能達到如此階段，還只能在虛擬視覺的初級階段——虛擬森林的實現(xiàn)應用。

地理信息系統(tǒng)與遙感技術的發(fā)展，使虛擬森林成為可能，其中最主要的是獲取視覺的模擬對象——大區(qū)域、高精度的遙感彩色圖像獲取已經(jīng)成為現(xiàn)實，衛(wèi)星遙感影像已達到亞米級分辨率，只要氣候條件適合，遙感飛機、無人機也已能夠快速獲取整個縣(市)或項目作業(yè)區(qū)域高分辨彩色航片。虛擬森林不但可以極大的減低森林資源調查人員的工作強度，提高調查的工作效率；而且可以解決調查人員難以看全山林全貌的問題，提高調查成果的質量。

2.1 建立數(shù)字地形模型

實現(xiàn)虛擬森林，首先需建立數(shù)字地形模型(DEM)。如按縣級行政區(qū)域建立DEM，目前常用地形圖比例尺為1∶10000。利用地理信息系統(tǒng)軟件，在數(shù)字地形圖上提取等高線層，按適當大小分辨率生成DEM數(shù)據(jù)。建模區(qū)域內(nèi)含有部分平原區(qū)，應在平坦區(qū)域適當選擇一些高程點，與等高線層一起生成DEM數(shù)據(jù)，使得地形更為逼真。

2.2 獲取或處理遙感影像DOM

從省測繪管理部門獲取的航空遙感影像，一般都已經(jīng)處理成DOM，如購買衛(wèi)星遙感影像，則還需處理為衛(wèi)片DOM。對于某些特定項目，如采用無人機飛行獲取的航片，除必須經(jīng)過正射投影處理外，還需要進行一些影像拉伸、補償?shù)群唵螆D像處理操作。正射投影處理時需要用到上述生成的DEM數(shù)據(jù)，同時注意遙感影像分辨率的大小也要與DEM相匹配，不能過大或過小。

2.3 按作業(yè)區(qū)生成虛擬森林

在地理信息系統(tǒng)三維環(huán)境下使用DEM及相應區(qū)域的遙感圖像DOM，實現(xiàn)三維虛擬森林，可以進行漫游、旋轉、放大、縮小等多種操作，全方位顯示真實山林場景?？紤]到三維定位問題，按區(qū)塊在地理信息系統(tǒng)內(nèi)生成的虛擬森林，再按需要疊加各類圖層，如行政區(qū)、道路以及其他地名(鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村名)等相關信息。

3 應用實踐

建立虛擬森林，一次建成，多次受益。近3年實踐中，應用建成的虛擬森林完成了林權勘界和多項林業(yè)調查建設項目。

3.1 林權勘界及信息化應用

林權勘界及信息化難點在于林地所有權的空間位置外業(yè)定位、權利人邊界相互確認、四至勾繪落圖、成果簽字蓋章。虛擬森林技術在金華市婺城區(qū)進行了林權勘界及信息化的應用實踐，由于金華市婺城區(qū)1982年林權初始登記、2006年林權換證，均沒有林權證宗地地形圖、位置圖；30多年歲月變遷，當年熟悉林權界址的村民大多已年高體弱，上山行動已十分困難；山地植被茂密、地形復雜、透視度低、先進測繪儀器使用受到信號限制，測繪定位難度大；舊時界石被茅草樹叢掩蓋；山林現(xiàn)狀變化較大；加上金華市婺城區(qū)山區(qū)有5個中型水庫，移民多、插花山多。按林權證宗地土名、四至重新確認空間位置并予以落圖，靠傳統(tǒng)人工方法勘界難以生效，虛擬森林技術為林權勘界提供了一條切實可行的技術路線。

針對林權勘界的技術要求和林權管理現(xiàn)狀，2015年金華市婺城區(qū)采用了虛擬森林在室內(nèi)組織林地權利人進行指界確權落圖。全區(qū)共建立了378個村級、18個鄉(xiāng)級、1個縣級虛擬森林模型，完成了金華市婺城區(qū)18567份林權證權屬核查與落界，共落界集體林地和國有林地18748宗，面積83280.1 hm2，核實滅失林地314宗，面積1185.9 hm2。制作林權外業(yè)勘界書共20591份，并經(jīng)權利人確認后完成林權落界勾繪底圖共383張。實現(xiàn)了全區(qū)勘界書、勾繪圖經(jīng)權利人互認簽章全覆蓋。

金華市婺城區(qū)林權勘界及信息化建設采用了虛擬森林室內(nèi)指界，提高了各權利人的參與度，獲得了一套高可信度的權屬指界資料。

3.2 二類調查應用

采用虛擬森林區(qū)劃小班作業(yè)，可以進行多角度觀察山林，對一些小班區(qū)劃因子觀察更清楚，如地形地貌、林相等比較直觀，一目了然。對于某些山區(qū)，在虛擬森林上分辨林相、森林植被或地形地貌，甚至比在實地調查更可靠，因為調查人員到達實地，也會因視線被遮擋等因素而見不到小班全局，從而影響其調查的可靠性。

2016年金華市婺城區(qū)開展二類森林資源調查，采用虛擬森林林進行二類調查預區(qū)劃小班54497個，面積139131.4 hm2。具體做法是將二維影像判讀區(qū)劃的矢量數(shù)據(jù)，加載到虛擬森林空間，直接對區(qū)劃的地類、權屬、小班界線進行驗證和糾錯，使二類小班預區(qū)劃成果更加科學、合理。同時利用虛擬森林，小班內(nèi)任一點的坡度、坡位和高程等自然因子，就可以很方便的計算和表示。

3.3 重點公益林界定及矢量化完善

二類調查涉及公益林調查界定完善。按照二類調查技術規(guī)范要求，公益林管理將與二類調查成果實行“一張圖”管理。原有公益林區(qū)劃界定時的一些非林地、經(jīng)濟林、苗圃地等，都需要調整后重新界定、補充相應面積的公益林。

金華市婺城區(qū)在新增的209個小班1500.9 hm2公益林界定和全區(qū)51358.2 hm2公益林矢量數(shù)據(jù)完善界定時均采用了虛擬森林林技術。生態(tài)公益林管理部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)林業(yè)干部、村干部、村民共同參與，在室內(nèi)用虛擬森林界定公益林界線，由于不需上山實地確認，極大的提高了工作效率、縮短了時間。而且可以做到相關的幾個村同時開展、一次性完成，避免了以往易出現(xiàn)的權屬界反復確認的弊端。

3.4 山林糾紛處理

金華市婺城區(qū)采用虛擬森林技術直接或配合有關部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)調處山林權屬糾紛43宗、面積144.2 hm2,界定山林糾紛爭議山場區(qū)域34個，面積257.2 hm2。最為典型案例為金華某靶場與金華市婺城區(qū)瑯琊鎮(zhèn)盛村、湯溪鎮(zhèn)陳村等四個村的林地所有權爭議案，這是一個30多年的歷史積案，爭議區(qū)域位于四村交界地帶，屬于低山丘陵交界區(qū)域，當年的文字記載較模糊，并且四村林地交錯分布，到實地很難進行邊界定位落圖。應金華市山林辦的邀請，2015年11月2日，采用虛擬森林技術在30多人參加的會議室內(nèi)，完成了4個村與靶場26個小班、爭議區(qū)域面積113.0 hm2的界定，爭議各方達成共識并簽字確認，為金華市政府調處該糾紛提供了技術支持和處理依據(jù)。

利用虛擬現(xiàn)實森林技術調處糾紛，不受氣候、時間影響，不需實地上山，有更直觀的真實山林現(xiàn)狀視覺效果，權利各方有更多的人參與到糾紛調處工作中，可以充分溝通、解釋，證據(jù)可以當場互相映證，從而減少外業(yè)工作強度、降低外業(yè)確認四至難度，十分有利于林權糾紛山場的四至解讀，有利于糾紛四至的準確落圖，對促進山林糾紛有效調解具有非常實用的現(xiàn)實意義。

3.5 其他應用

2014年以來虛擬森林技術還在征占用林地核查、林地變更調查、林業(yè)案件鑒定工作中進行了一些嘗試。針對不同工作任務，事前收集最新的遙感影像，利用虛擬現(xiàn)實森林空間進行定位、地類判讀、工作路線設計、工作計劃安排等。如235國道金華婺城至武義公路使用林地現(xiàn)狀調查中就采用了虛擬現(xiàn)實山林技術。金武路全線長20.5 km，涉及2個縣4 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)25個行政村，使用林地面積52.3 hm2，由于事前準備充分，2 d就完成了外業(yè)勘測調查工作，效率明顯提高。

4 討論

通過3年多的應用實踐表明，虛擬森林技術在林業(yè)調查、經(jīng)營管理中具有廣闊的應用前景，大有可為，今后經(jīng)過不斷地探索、完善在林業(yè)調查資源管理工作中的應用，如林木采伐審批、森林防火指揮、林地承包經(jīng)營權勘界確認與流轉等。

該技術也有一些不利的因素，一是收集處理基礎數(shù)據(jù)較復雜，需要一定的技術水平；二是1∶10000地形圖和高分辨航(衛(wèi))片都屬于機密資料，要妥善保管,也不能網(wǎng)上傳輸；三是數(shù)據(jù)量很大，處理設備配置要求較高，任務作業(yè)時只能分區(qū)域處理；四是具體應用中還需具備相關的專業(yè)知識。