導航定位系統(tǒng)與羅盤儀在林業(yè)調查設計中的應用比較

摘 要 導航定位系統(tǒng)和羅盤儀在林業(yè)調查設計中具有重要作用。為探究二者在實際林業(yè)調查設計中對面積測量和距離測量精準度的差別，進行了導航定位系統(tǒng)和羅盤儀測定在林業(yè)調查設計中的應用比較試驗。結果顯示，進行面積測量時，采用導航定位系統(tǒng)測量的平均面積越大，其相對誤差值就越??；采用羅盤儀測量的平均面積越大，其相對誤差值越大。進行測量距離時，采用導航定位系統(tǒng)測量的平均距離越大，其相對誤差值越??；采用羅盤儀測量的平均距離越大，其相對誤差值越大，且在疏林地的準確率更高。因此，在實際應用中，可根據(jù)林地的類型和面積情況選擇合適的方式進行面積測量和距離測量，提高林業(yè)調查結果的準確性。

關鍵詞 導航定位系統(tǒng)；羅盤儀；面積測量；距離測量；廣西國有高峰林場

中圖分類號：S771；P204 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.04.035

導航定位系統(tǒng)和羅盤儀的使用在林業(yè)調查設計中具有重要作用。導航定位系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星信號獲得位置數(shù)據(jù)，并結合互聯(lián)技術及設備的差分解算功能實現(xiàn)糾偏，達到高精度的位置坐標[1-4]。森林羅盤儀則是測量直線磁方位角的儀器，且羅盤儀閉合導線測量不受地面參照物、面積性狀及大小的影響[5]。為探究二者在實際林業(yè)調查設計中對面積測量和距離測量精準度的差別，進行了導航定位系統(tǒng)與羅盤儀測定在林業(yè)調查設計中的應用比較試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本次試驗于2016年6月—2020年6月在廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場界牌分場內進行。林場內的地貌以山地和丘陵為主，平均海拔400 m。林地類型包括有林地、疏林地，共計67個地塊、108個線段。

1.2 試驗器材與設備

試驗所采用的導航定位系統(tǒng)為千尋位置RTK。羅盤儀采用的是由哈爾濱光學儀器廠生產的森林羅盤儀，型號為DQL-1。

1.3 試驗方法

試驗分別使用手持導航定位儀和羅盤儀對有林地、疏林地進行多次測量和數(shù)據(jù)采集，根據(jù)不同地類、不同面積的實測距離和實測面積進行比對分析。

1）距離測量方法。采用手持導航定位儀中的導航功能，分別對有林地、疏林地中的任意一點進行定位后，站于線段的另一端，按導航鍵即可求出線段的長度。羅盤儀則采用定線測量的方式進行測量。

2）面積測量方法。在有林地、疏林地面積測量過程中，采用手持導航定位儀直接繞待測地一周來求出實際地塊的面積，即將手持導航定位儀設計到“求積”的工選項后繞地一周即可得出測量面積。羅盤儀則采用導線測量的方式進行測量。

為確保試驗數(shù)據(jù)的準確性，在同一組地塊進行不同設備測量時均為在相同的時間段內進行多次測量。

1.4 評價方法

采用全站儀對所有測量地塊進行面積、距離的真值測量，并分別對導航定位系統(tǒng)與羅盤儀測定結果的誤差進行比較。根據(jù)各組數(shù)據(jù)測量結果，通過公式（1）

計算相對誤差，根據(jù)公式（2）計算平均誤差

（1）

（2）

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 16進行整理，并采用統(tǒng)計學軟件SPSS 26.0進行面積測量大小、測量距離長短與相對誤差率的相關性分析，并對有林地和疏林地的各組相對誤差結果進行比較。

2 結果與分析

2.1 面積測量結果比較

由表1可知，在有林地進行面積測量的過程中，手持導航定位儀中的平均測量面積與相對誤差之間的相關系數(shù)為-0.783，P值為0.037。導航定位系統(tǒng)測量的平均面積與相對誤差之間呈顯著負相關關系，說明采用導航定位系統(tǒng)測量的平均面積越大，其相對誤差值越小。羅盤儀中的平均測量面積與相對誤差之間的相關系數(shù)為0.851，P值為0.015。羅盤儀測量的平均面積與相對誤差之間呈顯著正相關關系，說明采用羅盤儀測量的平均面積越大，其相對誤差值越大。

在疏林地進行面積測量的過程中，手持導航定位儀中的平均測量面積與相對誤差之間的相關系數(shù)為-0.822，P值為0.045。導航定位系統(tǒng)測量的平均面積與相對誤差之間呈顯著負相關關系，說明采用導航定位系統(tǒng)測量的平均面積越大，其相對誤差值越小。羅盤儀中的平均測量面積與相對誤差之間的相關系數(shù)為0.885，P值為0.019。羅盤儀測量的平均面積與相對誤差之間呈顯著正相關關系，說明采用羅盤儀測量的平均面積越大，其相對誤差值就越大。

此外，采用手持導航定位儀進行面積測量，有林地的平均誤差為（2.03±1.78），疏林地的平均誤差為（1.83±1.41），通過對有林地和疏林地的平均誤差結果進行比較，采用手持導航定位儀進行面積測量時疏林地的平均誤差更低。采用羅盤儀進行面積測量，有林地的平均誤差為（2.64±1.79），疏林地的平均誤差為（2.20±1.19），通過對有林地和疏林地的平均誤差結果進行比較，說明采用羅盤儀進行面積測量時疏林地的平均誤差更低。

2.2 距離測量結果比較

由表2可知，在有林地進行距離測量的過程中，手持導航定位儀中的平均測量距離與相對誤差之間的相關系數(shù)為-0.895，P值為0.006。導航定位系統(tǒng)測量的平均距離與相對誤差之間呈極顯著負相關關系，說明采用導航定位系統(tǒng)測量的平均距離越大，其相對誤差越小。羅盤儀中的平均測量距離與相對誤差之間的相關系數(shù)為0.911，P值為0.004。羅盤儀測量的平均距離與相對誤差之間呈極顯著正相關關系，說明采用羅盤儀測量的平均距離越大，其相對誤差越大。

在疏林地進行測量的過程中，手持導航定位儀中的平均測量距離與相對誤差之間的相關系數(shù)為-0.896，P值為0.006。導航定位系統(tǒng)測量的平均距離與相對誤差之間呈極顯著負相關關系，說明采用導航定位系統(tǒng)測量的平均距離越大，其相對誤差越小。羅盤儀中的平均測量距離與相對誤差之間的相關系數(shù)為0.932，

P值為0.002。羅盤儀測量的平均距離與相對誤差之間呈極顯著正相關關系，說明采用羅盤儀測量的平均距離越大，其相對誤差就越大。

此外，采用手持導航定位儀進行距離測量，有林地的平均誤差為（2.70±2.01），疏林地的平均誤差為（2.23±1.60），通過對有林地和疏林地的平均誤差結果進行比較，采用手持導航定位儀進行距離測量時疏林地的平均誤差更低。采用羅盤儀進行距離測量，有林地的平均誤差為（3.11±1.58），疏林地的平均誤差為（2.69±1.39），通過對有林地和疏林地的平均誤差結果進行比較，采用羅盤儀進行距離測量時疏林地的平均誤差更低。

3 結論與討論

本次試驗結果顯示，在不同林地類型的面積測量過程中，采用導航定位儀測量的平均面積越大，其相對誤差越??；采用羅盤儀測量的平均面積越大，其相對誤差越大。在測量距離時，采用導航定位系統(tǒng)測量的平均距離越大，其相對誤差越小；采用羅盤儀測量的平均距離越大，其相對誤差越大，且在疏林地的準確率更高。但在實際大范圍、大距離林業(yè)勘測工作中，定位導航系統(tǒng)的準確率更高，且不易受天氣因素的影響，操作簡單，方便攜帶。因此對大范圍、大距離進行林業(yè)勘測工作，使用定位導航系統(tǒng)能有效提高林地測量的準確性和野外工作效率。

參考文獻：

[1] 高艷波.淺談GPS技術和ArcGIS軟件在林地勘驗工作中的應用[J].內蒙古林業(yè)調查設計，2019，42（6）：56-57.

[2] 陳承良.GPS·光電測距儀及羅盤儀在非法征占用林地測量中的應用[J].園藝與種苗，2015（5）：

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[3] 董永祥.千尋位置CORS-RTK在建筑基坑放樣中的應用[J]. 全球定位系統(tǒng)，2018，43（6）：92-97.

[4] 李勇，沙文東.千尋位置：一種基于位置網(wǎng)形式的網(wǎng)絡定位服務[J]. 數(shù)字化用戶，2018，24（24）：28.

[5] 王飛遠.手持GPS與森林羅盤儀在林業(yè)生產上的應用探討[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2014（4）：156.

（責任編輯：張春雨）