趙 青，張 芬，張 靖，姜建成，李士江，趙 燕，呂常笑，王一辰

（山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院，山東 濟(jì)南250014）

森林資源是地球上最重要的資源之一，是生物多樣化的基礎(chǔ)，也是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。森林資源清查是以掌握宏觀森林資源現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)為目的，利用固定樣地為主要對(duì)象進(jìn)行定期復(fù)查的森林資源調(diào)查方法，通過森林資源清查可以及時(shí)掌握全省森林資源現(xiàn)狀和變化趨勢，對(duì)森林資源和生態(tài)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為全國和山東省林業(yè)科學(xué)決策提供豐富的信息和可靠依據(jù)[1-2]。至今，我國共完成九次森林資源清查，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，森林資源清查在優(yōu)化體系和方法改進(jìn)等方面逐步提升，根據(jù)清查數(shù)據(jù)采集工作中主要采用的技術(shù)方法和手段，大致分為傳統(tǒng)紙質(zhì)調(diào)查、GPS定位找點(diǎn)、PDA調(diào)查和基于平板數(shù)據(jù)采集器調(diào)查四個(gè)階段，實(shí)踐和應(yīng)用新技術(shù)已成為當(dāng)今資源清查工作的新要求和新常態(tài)[3-4]。

按照國家林業(yè)局的統(tǒng)一要求，山東省于2017年開展了第九次森林資源清查。本次清查以《國家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定（2014）》和《第九次全國森林資源清查山東省清查操作細(xì)則》為主要技術(shù)依據(jù)，首次應(yīng)用了山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)，大大提高了工作效率和成果質(zhì)量，示范了3S等高新技術(shù)在森林資源清查中的應(yīng)用，為發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)、建設(shè)生態(tài)文明提供重要的支撐和保障。

1 系統(tǒng)概況

山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)是在深入研究山東省九次連清的組織方式、調(diào)查方法以及數(shù)據(jù)匯總方式，結(jié)合實(shí)際，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、MIS（Management Information System，管理信息系統(tǒng)）技術(shù)和 GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）技術(shù)開發(fā)的一套系統(tǒng)[5]。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了森林資源數(shù)據(jù)的快速獲取，使圖形、數(shù)據(jù)等信息的更新、分析和處理更為準(zhǔn)確和高效，是集外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)管理與數(shù)據(jù)處理分析于一體的綜合平臺(tái)。

圖1系統(tǒng)總作業(yè)流程圖

圖2 移動(dòng)端作業(yè)流程圖

系統(tǒng)包括桌面端系統(tǒng)和移動(dòng)端外業(yè)系統(tǒng)兩部分，桌面系統(tǒng)用于前期數(shù)據(jù)導(dǎo)入、樣地分配、數(shù)據(jù)下發(fā)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢查、生成樣地調(diào)查卡片等工作；移動(dòng)端用于樣地實(shí)地調(diào)查，包括樣地導(dǎo)航、錄入調(diào)查因子、拍攝實(shí)地照片等，同時(shí)包含優(yōu)勢樹種篩選、平均胸徑、平均樹高自動(dòng)計(jì)算和磁方位角、坐標(biāo)方位角自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能。

2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

桌面端系統(tǒng)安裝在臺(tái)式或筆記本電腦，要求CPU配置intel core i5以上，內(nèi)存4G以上，顯示屏最低支持分辨率1024*768；操作系統(tǒng)推薦 Win7 64旗 艦 版；Microsoft.NET Framework4.0；Microsoft Office 2003/2007/2010（推薦安裝）；ArcGIS Runtime 9.3或 ArcGIS Runtime 9.3.1?？截悺吧綎|省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng).EXE”安裝包，按提示完成安裝并注冊。

圖3 桌面端總體界面

移動(dòng)端系統(tǒng)安裝于平板電腦，要求其系統(tǒng)支持Android 4.0以上系統(tǒng)，CPU 1G雙核或以上，內(nèi)存8G或以上，支持GPS，系統(tǒng)需安裝第三方連接軟件，建議使用應(yīng)用寶。點(diǎn)擊安裝包安裝軟件并完成注冊，平板電腦內(nèi)存位置會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)名稱為山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)的工作目錄文件夾，并在該文件夾下產(chǎn)生其他文件夾（包括數(shù)據(jù)、軌跡、影像等）。

3 樣地外業(yè)調(diào)查

樣地外業(yè)數(shù)據(jù)采集是整個(gè)清查工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)的移動(dòng)端，以安卓平臺(tái)為基礎(chǔ)，集導(dǎo)航定位、數(shù)據(jù)錄入、現(xiàn)場拍照等功能為一體，實(shí)現(xiàn)了無紙化調(diào)查，提高了數(shù)據(jù)的精度和調(diào)查效率；實(shí)現(xiàn)了每塊樣地的航跡采集和照片采集，提高了森林資源數(shù)據(jù)的豐富性和完整性。

圖4 移動(dòng)端樣地調(diào)查界面

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

將前期數(shù)據(jù)庫（ZDB格式）導(dǎo)入到桌面端系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)各調(diào)查組進(jìn)行數(shù)據(jù)分配并下發(fā)，生成移動(dòng)端（平板電腦）可以加載的數(shù)據(jù)。然后將下發(fā)數(shù)據(jù)拷貝到移動(dòng)端調(diào)查軟件的安裝目錄下。

3.2 樣地導(dǎo)航

從移動(dòng)端（平板電腦）打開數(shù)據(jù)，首先設(shè)置GPS五參數(shù)，選擇要去調(diào)查的樣地，點(diǎn)擊“導(dǎo)航”功能，可自動(dòng)獲取選擇樣地的前期GPS坐標(biāo)，屏幕會(huì)顯示目標(biāo)點(diǎn)與當(dāng)前位置的距離和大致行進(jìn)方向，便于調(diào)查人員快速的找到樣地所在位置。點(diǎn)擊“軌跡”功能，記錄從出發(fā)到到達(dá)樣地的移動(dòng)軌跡。

到達(dá)樣地后，利用前期資料和樣地定位物等輔助，找到樣地的西南角點(diǎn)，待GPS信號(hào)穩(wěn)定后采集西南角點(diǎn)坐標(biāo)，作為該樣地的GPS坐標(biāo)自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中。

3.3 樣地定位與測設(shè)

系統(tǒng)內(nèi)置有前期數(shù)據(jù)和位置圖作為參考，坐標(biāo)方位角錄入時(shí)直接填寫實(shí)測磁方位角，系統(tǒng)自動(dòng)換算為坐標(biāo)方位角，減少了調(diào)查人員自行計(jì)算的時(shí)間和可能造成的錯(cuò)誤。如定位物發(fā)生變化，可根據(jù)現(xiàn)地情況增設(shè)或改設(shè)定位物。

在引線、樣地周界測量中，除提供磁方位角與坐標(biāo)方位角自動(dòng)換算、斜距與水平距自動(dòng)換算功能外，還提供了周界邊長控制、周長誤差和閉合差自動(dòng)計(jì)算等功能，對(duì)于超出正常范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行提示，便于調(diào)查隊(duì)員科學(xué)合理的控制誤差，準(zhǔn)確復(fù)位樣地周界。樣地復(fù)位后，生成樣地位置圖，進(jìn)行樣地特征說明，拍攝樣地全景、中景、近景、工作合影等照片。

圖5 樣地位置圖

3.4 樣地因子填寫

系統(tǒng)內(nèi)置了各項(xiàng)因子的數(shù)據(jù)字典，填表時(shí)直接選擇相應(yīng)的因子，不需自己錄入文字，避免了不規(guī)范數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。樣地因子填寫的核心是地類的確定，調(diào)查人員選擇地類后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)地類渲染必填項(xiàng)（紅色）、不填項(xiàng)（灰色）和選填項(xiàng)（白色），然后根據(jù)現(xiàn)地實(shí)際情況逐項(xiàng)填寫，其中平均胸徑、優(yōu)勢樹種、樹種組成由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算。

系統(tǒng)錄有前期數(shù)據(jù)，可隨時(shí)查看，便于進(jìn)行兩期比較。同時(shí)系統(tǒng)提供了邏輯檢查功能，可提示填寫過程中出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤，便于及時(shí)更正。此外，系統(tǒng)內(nèi)置了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則，調(diào)查過程中可隨時(shí)查閱。

圖6 樣地因子調(diào)查表

3.5 每木檢尺

系統(tǒng)攜帶了前期樣木數(shù)據(jù)，并將部分變化不大的主要因子進(jìn)行了預(yù)設(shè)置，調(diào)查隊(duì)員基本只需確定樣木是否為活立木、樹種和編號(hào)、本期胸徑和采伐管理類型即可。

調(diào)查時(shí)要針對(duì)每棵樣木進(jìn)行檢尺和位置核對(duì)，并填入系統(tǒng)，可隨時(shí)點(diǎn)擊進(jìn)入樣木位置圖，直觀看到樣地內(nèi)每棵樣木的相對(duì)位置、檢尺情況及當(dāng)前狀態(tài)（紅色標(biāo)示為未檢尺樣木、綠色為檢尺完成樣木、藍(lán)色為多測木、灰色為異常木、橫杠為本期死樹（采枯倒）、五角星為當(dāng)前選中樣木），便于現(xiàn)地查看樣木復(fù)位情況和掌握工作進(jìn)度。

檢尺完成后，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)，可對(duì)樣木、跨角林、株樹等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算優(yōu)勢樹種、平均胸徑和樹種組成，并在優(yōu)勢樹種里推薦5株胸徑跟平均胸徑最接近的樣木，調(diào)查隊(duì)員從其中選3株測量樹高，填寫完成后平均樹高自動(dòng)計(jì)算并填入樣地因子表。

最后，根據(jù)樣地情況填寫植被調(diào)查、未成林造林、樣地變化、森林災(zāi)害、下木調(diào)查和天然更新等表格。

圖7 每木檢尺調(diào)查表

圖8 樣木位置圖

3.6 邏輯檢查

樣地調(diào)查完成后，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)檢，針對(duì)邏輯錯(cuò)誤項(xiàng)，逐一修改，修改完成后會(huì)提示樣地狀態(tài)為已完成。移動(dòng)端的邏輯檢查提示外業(yè)調(diào)查因子填寫的完整性和正確性，把檢出的錯(cuò)誤在現(xiàn)地解決，避免以后發(fā)現(xiàn)問題造成不必要的返工，大大提高了外業(yè)調(diào)查的工作效率。

4 成果數(shù)據(jù)生成

調(diào)查小組的所有樣地調(diào)查完畢后，通過應(yīng)用寶將調(diào)查數(shù)據(jù)文件夾（內(nèi)部存儲(chǔ)/山東省森林資源連續(xù)清查/數(shù)據(jù)目錄下）導(dǎo)出至電腦（建議：D/山東連清數(shù)據(jù)/小組回傳數(shù)據(jù)目錄中），在桌面端系統(tǒng)點(diǎn)擊數(shù)據(jù)上傳，選擇調(diào)查數(shù)據(jù)，將其上傳至桌面系統(tǒng)。在桌面端可以查看樣地的屬性因子、樣木位置圖和照片等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)邏輯檢查。

各調(diào)查小組數(shù)據(jù)全部上傳回桌面端后，點(diǎn)擊“系統(tǒng)工具”模塊下的“樣地?cái)?shù)據(jù)合并”，選擇要合并的ZDB文件，進(jìn)行合并。最后進(jìn)行成果數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，生成成果數(shù)據(jù)庫（MDB文件），生成樣地位置圖和樣地卡片。

5 總結(jié)

山東省本次清查共復(fù)查前期固定樣地9646個(gè)、植被調(diào)查樣地385個(gè)[2]，工作涉及內(nèi)容多，工作量大，數(shù)據(jù)精度要求高。山東省森林資源清查系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了調(diào)查因子標(biāo)準(zhǔn)化錄入和成果數(shù)據(jù)的規(guī)范性；充分利用了安卓系統(tǒng)平板電腦的特點(diǎn)，內(nèi)置了數(shù)據(jù)字典和操作細(xì)則，簡單易學(xué)、使用方便；系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行磁方位角與坐標(biāo)方位角轉(zhuǎn)換、斜距與水平距轉(zhuǎn)換，優(yōu)勢樹種、平均胸徑自動(dòng)計(jì)算等，提高了外業(yè)錄入速度和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；系統(tǒng)的質(zhì)檢功能及時(shí)提示邏輯錯(cuò)誤，避免錯(cuò)填、漏填，保證了數(shù)據(jù)邏輯的正確性和完整性；系統(tǒng)自動(dòng)生成成果數(shù)據(jù)庫，生成樣地卡片和樣木位置圖，極大減輕了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的工作量，提高了工作效率。

該系統(tǒng)集資源調(diào)查、分析、統(tǒng)計(jì)和匯總于一體，在本次森林資源清查中提高了工作效率（全省節(jié)約調(diào)查時(shí)間 51天）[5]，節(jié)約了調(diào)查成本，提升了成果質(zhì)量，建立了全省森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，推進(jìn)了全省森林資源數(shù)字化管理和無紙化、精準(zhǔn)化、信息化發(fā)展，為全省乃至全國林業(yè)信息化建設(shè)提供了有力的支撐和保障。