GIS和平板電腦在森林資源清查中的應(yīng)用

孫海光

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測院，遼寧 沈陽 110122)

遼寧省第九次國家森林資源清查是以掌握全省宏觀森林資源現(xiàn)狀與動態(tài)，客觀反映森林資源與生態(tài)狀況，為制定和調(diào)整林業(yè)方針政策、規(guī)劃、計(jì)劃，監(jiān)督檢查各地森林資源保護(hù)任期目標(biāo)責(zé)任制提供重要依據(jù)為目的。其主要任務(wù)是通過調(diào)查全省地面固定樣地，準(zhǔn)確查清全省森林資源的數(shù)量、質(zhì)量及其消長動態(tài)，掌握森林生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢，開展森林資源生態(tài)狀況、功能和生態(tài)效益綜合監(jiān)測，對森林資源與生態(tài)狀況進(jìn)行綜合評價，促進(jìn)全省清查體系向綜合監(jiān)測體系逐步轉(zhuǎn)變。本次清查全省地面樣地按點(diǎn)間距4 km×8 km布設(shè)，共布設(shè)4 617塊，充分應(yīng)用了地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等先進(jìn)技術(shù)，采用了平板電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。

1 系統(tǒng)概況

計(jì)算機(jī)端子系統(tǒng)主要功能有前期數(shù)據(jù)入庫、任務(wù)安排、任務(wù)分發(fā)、數(shù)據(jù)接收、質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)匯總和成果輸出。平板端調(diào)查子系統(tǒng)主要功能有任務(wù)接收、樣地調(diào)查錄入、質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)提交。

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 路線規(guī)劃及導(dǎo)航記錄

平板電腦能接收GPS信號。在樣地樣點(diǎn)的尋找過程中，利用軟件中的導(dǎo)航功能可快速方便地找到樣地西南角，結(jié)合Google高清影像數(shù)據(jù)能合理規(guī)劃調(diào)查路線，以便節(jié)省調(diào)查員的時間和精力。平板電腦中的軟件有實(shí)時保存航跡和圖形編輯功能，通過查看航跡及日志記錄，可查驗(yàn)出調(diào)查員是否如實(shí)調(diào)查及測量，為數(shù)據(jù)采集的精確度和客觀真實(shí)性提供了有力保證，也可優(yōu)化路線，為后期樣地復(fù)位調(diào)查做好保障。

2.2 樣地定位與測量

主要對樣地引點(diǎn)與樣地位置圖、樣地引點(diǎn)定位物測量記錄、樣地引線測量記錄、樣地周界測量記錄進(jìn)行采集和錄入。在數(shù)據(jù)采集過程中，對需要計(jì)算的因子如閉合差、坐標(biāo)方位角、磁方位角等根據(jù)已有測量因子能自動求算，避免了由于人為因素導(dǎo)致的錯誤或誤差。

2.3 數(shù)據(jù)實(shí)時錄入與自動計(jì)算

根據(jù)《遼寧省第九次國家森林資源連續(xù)清查操作細(xì)則》，樣地調(diào)查內(nèi)容較多，涉及業(yè)務(wù)廣，質(zhì)量要求高，主要記錄表有：樹高測量記錄、森林災(zāi)害情況調(diào)查記錄、每木檢尺記錄、樣木位置圖、植被調(diào)查記錄、下木調(diào)查記錄、天然更新情況調(diào)查記錄、復(fù)查期內(nèi)樣地變化情況調(diào)查記錄、未成林造林地調(diào)查記錄等，生成樣地因子調(diào)查記錄表。表圖之間存在一定的聯(lián)系，其中樣地因子調(diào)查記錄表、每木檢尺圖和樣木位置圖是重中之重，樣地因子調(diào)查記錄表內(nèi)共計(jì)63項(xiàng)因子。每木檢尺記錄和活立木記錄應(yīng)一一對應(yīng)。

樣地內(nèi)每一株胸徑不小于5.0 cm的活立木都進(jìn)行檢尺調(diào)查。選中樣木后，點(diǎn)擊“每木檢尺”按鈕，即進(jìn)入每木檢尺界面，查看該樣地所有樣木的檢尺記錄，可以進(jìn)行樣木的增加、修改、刪除操作。

對上期樣木位置圖掃描、裁切，利用地理信息處理軟件進(jìn)行配準(zhǔn)，用計(jì)算機(jī)端管理系統(tǒng)上傳到平板電腦中，可以形成上期電子版本的樣木位置圖，利用平板電腦可以對新進(jìn)階的樣木，直接根據(jù)其相對位置點(diǎn)擊落圖自動生成方位角和水平距，或者根據(jù)輸入的方位角及水平距自動形成樣木位置圖；當(dāng)所有的樣木檢尺都完成后，點(diǎn)擊樣木統(tǒng)計(jì)菜單，可以生成該樣地的每木檢尺株數(shù)、平均胸徑、蓄積等統(tǒng)計(jì)信息。有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入后，對有些調(diào)查因子能依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)自動計(jì)算或取值如平均胸徑、優(yōu)勢樹種等；如果自動計(jì)算項(xiàng)的計(jì)算值與填寫的數(shù)值不一致，會彈出提示，按照提示進(jìn)行修改；根據(jù)樣地的優(yōu)勢樹種和平均胸徑，自動對樣木按與平均胸徑臨近程度的排序，從中選擇進(jìn)行樹高等測量。

2.4 質(zhì)量檢查

森林資源連續(xù)清查的調(diào)查因子較多，各因子間存在著一定的邏輯關(guān)系。在實(shí)際操作中，由于理解把握不準(zhǔn)或是疏忽大意，有些調(diào)查員難免會出現(xiàn)填寫錯誤或遺漏的現(xiàn)象，使各因子間產(chǎn)生邏輯矛盾。為此軟件內(nèi)置了數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查功能，如因子間存在邏輯矛盾，會提示調(diào)查員修改因子直至準(zhǔn)確為止。

2.5 成果生成

野外數(shù)據(jù)錄入完成并通過質(zhì)量檢查后，將平板電腦中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，利用計(jì)算機(jī)終端管理系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)直接生成各類報表及Word、pdf格式的調(diào)查卡片，上報或打印存檔，提高了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的效率。

2.6 數(shù)據(jù)備份與還原

數(shù)據(jù)備份是將內(nèi)業(yè)成果復(fù)制并備份到其他存貯介質(zhì)，保證數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生了損壞時，如果之前進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，則可以通過恢復(fù)功能，將之前備份的數(shù)據(jù)還原回來，以防止由于誤操作或其他原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟失，對調(diào)查采集的數(shù)據(jù)提供了有力的保障。

3 平板調(diào)查系統(tǒng)的優(yōu)勢與缺點(diǎn)

3.1 優(yōu) 勢

利用平板電腦集成GIS、GPS技術(shù)的森林資源清查及管理系統(tǒng)能進(jìn)行樣地信息采集、實(shí)時拍照，為數(shù)據(jù)采集的精確度和客觀真實(shí)性提供有力的保證；樣地調(diào)查內(nèi)容多，外業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時錄入，質(zhì)量檢查能及時查看結(jié)果并修訂，以便外業(yè)現(xiàn)場解決調(diào)查因子“錯、缺、漏”問題，利用管理子系統(tǒng)可直接生成報表，并能將成果輸出為Word、pdf直接打印或存儲，節(jié)約大量內(nèi)業(yè)處理時間，極大地提高工作效率和質(zhì)量。

3.2 缺 點(diǎn)

由于平板電腦綜合使用了地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)等空間信息技術(shù)，對使用者的綜合技術(shù)能力要求較高。從使用情況來看，有些調(diào)查人員對其操作不夠熟練，平板電腦的推廣普及還需進(jìn)一步加強(qiáng)針對性的培訓(xùn)和實(shí)踐。

平板的內(nèi)存較小，CPU處理能力弱。當(dāng)數(shù)據(jù)量大時其運(yùn)行明顯變慢，甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，新輸入的數(shù)據(jù)無法保存；平板電腦導(dǎo)航的精度有待進(jìn)一步提高，應(yīng)增加信號以接收北斗導(dǎo)航。其電源本身用時有限，需隨身攜帶移動電源等設(shè)備。屏幕避光性差，野外調(diào)查時在陽光的照射下屏幕看不清楚，給調(diào)查工作帶來不便。平板電腦內(nèi)存、處理能力、精度、屏幕有待進(jìn)一步優(yōu)化。

平板端調(diào)查軟件還不夠智能化，如不能一次增加所需的記錄條數(shù)；邏輯檢查及批量修改功能有待進(jìn)一步完善。

4 結(jié) 論

采用平板電腦輔助森林資源清查從根本上改變了傳統(tǒng)的野外調(diào)查數(shù)據(jù)采集方式，提高了森林資源調(diào)查的科技含量，實(shí)現(xiàn)了無紙化操作和內(nèi)外業(yè)一體化[1]，同時也使林業(yè)工作者轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的思維模式，學(xué)習(xí)新技術(shù)，運(yùn)用新手段，不斷推動林業(yè)調(diào)查向信息化智能化方向發(fā)展。