談城市古樹名木的測繪與信息管理

余音

摘 要：古樹名木是國家的寶貴財富，該文提供了古樹名木數(shù)據(jù)測繪遇到問題時的解決方案。探討由測繪部門承擔建立古樹名木數(shù)據(jù)庫，納入當?shù)販y繪管理部門的地理信息公共服務(wù)平臺，利用地市級的天地圖平臺發(fā)布古樹名木信息，用于滿足分析古樹名木的生存環(huán)境和保護管理的需求。

關(guān)鍵詞：古樹名木 保護措施 數(shù)據(jù)采集 信息發(fā)布

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0020-03

古樹名木是中華民族悠久歷史與文化的象征，是時代文明的象征，是綠色文化、活的化石，是自然界和前人留給我們的無價之寶，它具有重要的科學、文化、經(jīng)濟價值。如圖1所示百年名木胡頹子。古樹名木枝繁葉茂，長盛不衰，營造出人與自然和諧相處的美麗佳境。建設(shè)生態(tài)文明，推崇人與自然和諧相處，就是要為古樹名木提供更多更好的生存條件，讓它獲得充足的陽光、水分、土壤和肥力。全國許多城市古樹名木的健康狀況不佳的原因首先是由于城市環(huán)境變差，古樹名木承受著氣候惡化、環(huán)境污染以及病蟲害的侵蝕，不堪重負，加速衰老。其次是源于保護乏力，隨著城市建設(shè)、經(jīng)濟發(fā)展和高速公路的快速發(fā)展，大樹讓樓、大樹讓路的現(xiàn)象普遍存在，人為擅自砍伐、移植、破壞古樹名木現(xiàn)象頻頻發(fā)生。最重要的是一些城市把古樹名木簡單地看作是一棵樹，尚無從歷史、文物、文化角度審視保護古樹名木的深層次意義，古樹被毀意味著一段歷史的缺失。市政建設(shè)、房產(chǎn)開發(fā)和綠地調(diào)整改建等各類開發(fā)建設(shè)項目如不能及時發(fā)現(xiàn)古樹存在，未采取避讓、保護措施，會導(dǎo)致古樹周邊環(huán)境惡化，樹木損毀甚至死亡。把古樹名木納入到地形要素中，設(shè)定控制范圍進行保護，刻不容緩。

保護古樹名木，測繪保障必不可少。一方面，通過測繪技術(shù)，精準地繪制出每株古樹的平面和高程位置，還可以結(jié)合相關(guān)地形要素獲取古樹生存區(qū)域的條件和環(huán)境信息，設(shè)定范圍，制定規(guī)劃控制線。另一方面，利用古樹名木的測繪成果資料，建立數(shù)據(jù)庫，做好古樹名木信息更新、管理和發(fā)布服務(wù)。讓城市規(guī)劃部門及時了解古樹名木位置信息，審批項目時刻提醒并要求各類開發(fā)建設(shè)項目的企業(yè)、單位在設(shè)計、開工階段就采取相應(yīng)的保護措施；讓城市綠容管理部門及時了解古樹名木周邊環(huán)境的變化，是否對它造成傷害；讓在居民多一個了解和反饋古樹名木信息的網(wǎng)絡(luò)渠道。

1 古樹名木數(shù)據(jù)測繪

原國家城市建設(shè)總局（現(xiàn)住建部）在1982年《關(guān)于加強城市和風景名勝區(qū)古樹名木保護管理意見》中明確指出古樹一般指樹齡在100年以上的樹木，名木指樹種有名貴或具有歷史特殊意義的樹木。根據(jù)《中華人民共和國森林法》、國務(wù)院《城市園林綠化條例》、全國綠化委員會《關(guān)于加強保護古樹名木的決定》等法律、法規(guī)和文件的規(guī)定，古樹名木由城市綠化管理部門進行普查、建檔和管理。因此，權(quán)威部門掌握的古樹名木資料，是實施平面和高程測繪的重要依據(jù)。據(jù)此，實測前先在城市地圖上標出古樹名木的大致位置，實地踏勘并采集它們的平面坐標和地面高程。例如，上海市綠容局為上海的百年以上古樹名木和80年至100年之間的古樹名木后續(xù)資源都在實地制作了保護牌，為當?shù)販y繪部門的測量和每年數(shù)據(jù)的更新提供了依據(jù)。

1.1 平面坐標采集

城市野外地形測量中，實地采集古樹的平面坐標時，需要實測古樹根部中心的平面坐標。通常利用GPS-RTK方式布設(shè)控制點，進行碎部點采集。百年古樹樹干粗大，春、夏、秋三季枝葉繁茂，影響衛(wèi)星的信號正常接收，所以如果遇到落葉的喬木（如銀杏），可選擇在冬季進行測量。部分施測困難地區(qū)可以采用交會法確定坐標，特別困難地區(qū)則布設(shè)圖根導(dǎo)線進行施測。

實際作業(yè)過程中，通過觀測點可以直接測量到樹干外圍，用鋼卷尺量取測點樹干的直徑。記錄觀測點所測得的水平角和垂直角，距離需要加上樹干的半徑進行改正，即可獲取古樹的根部中心的平面坐標。對古樹根部為單根的樹干比較容易目測判別測量點，對根部比較發(fā)達的古樹選擇相對中間且較粗的樹干根部作為測量點。由于選取作業(yè)方法的不同、每株樹形狀的不同、樹干直徑大小的不同、作業(yè)人員目測能力的不同，都影響到實測點平面坐標的測量精度，所以每株樹的測量精度是不一樣。根據(jù)上海市已實測的2500多株古樹名木及后續(xù)資源進行綜合分析得出其測量精度從0.14m至1m不等。一般地區(qū)精度普遍在0.5m之內(nèi)，困難地區(qū)精度則更差些，個別樹齡較長、直徑5m以上又生長在特別困難地區(qū)的古樹名木，測量精度誤差接近1m。上述精度滿足分析古樹名木的生存環(huán)境和保護管理的需求。

1.1.1 一般地區(qū)

首先，采用GPS-RTK方式進行布控，布控制點時要符合GPS虛擬參考站動態(tài)測量的相關(guān)要求，對所測的成果應(yīng)有不少于20%的重復(fù)抽樣檢查。布設(shè)的控制點應(yīng)選在易觀測到古樹根部的位置。如遇到古樹群，控制點應(yīng)盡可能選取在能觀測多株古樹的位置。其次，設(shè)置測站進行平面坐標采集。坐標采集時可參照工程測量碎部點采集的方法，水平角施測半測回，距離測定1次，測距長度不應(yīng)大于測站定向邊長度的1.5倍，對于施測困難的不得大于定向邊長的2倍。經(jīng)緯儀觀測樹干根部測點時，觀測方向要求瞄準樹中心，以便距離改正時獲取更準確的數(shù)據(jù)，提高測量精度。最后，數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)整理。檢驗野外控制點坐標，根據(jù)實測點的平面角、平距的記錄值，計算古樹中心平面坐標。見圖2。它們的平面測量精度一般都小于0.3m，古樹樹干的胸徑在3m以上或根部樹干較多的樹木，平面測量精度在0.5m以內(nèi)，都能滿足管理部門的需求。

1.1.2 困難地區(qū)

由于城市中心區(qū)域建筑物比較密集，古樹栽種位置的空間非常狹窄，GPS-RTK布控點不適合觀測。如果它周圍有如房角特征點等固定地物，是通過野外數(shù)字測量取得的數(shù)據(jù)，這樣就可以采用交會法進行測量，見圖3。利用大比例尺地形圖中固定地物的實測點，對古樹中心位置交會至少3個方向點。由于古樹樹干比較粗壯，交會時量測古樹中心位置同側(cè)的距離，利用相交的三個點畫三點圓，取該圓的中心點作為古樹中心位置數(shù)據(jù)。其中前方交會的交會角應(yīng)大于30°、小于150°；直角交會、直線交會的交會邊長應(yīng)小于固定邊長的1/2。困難地區(qū)計算出的樹中心位置的平面精度一般都小于0.5m，古樹樹干的胸徑在3m以上或根部樹干較多的樹木，平面測量精度在1m以內(nèi)，基本滿足管理部門的需求。

1.1.3 特別困難地區(qū)

城市的郊外有些地方衛(wèi)星接收信號非常差，附近也沒有實測的固定地物可以利用，這時只有通過圖根導(dǎo)線布設(shè)來獲得控制點坐標，再用碎部點采集的方法完成數(shù)據(jù)計算，取得古樹的平面位置坐標。見表1。用圖根導(dǎo)線方式布控時，應(yīng)符合城市數(shù)字地形測量規(guī)范的相關(guān)要求，導(dǎo)線的形狀應(yīng)盡可能布設(shè)成等邊直伸，不得層層環(huán)套和交叉重迭，同級符合一次為限。特別困難地區(qū)的平面測量精度與一般困難地區(qū)相同。

II級測距儀每千米測距中誤差mD應(yīng)滿足：5mm

1.1.4 其它特殊區(qū)域

城市中還有些測量人員不能進入的特殊區(qū)域，如駐滬的使領(lǐng)館。如果古樹名木時落葉喬木，可利用城市冬季最新的航攝數(shù)據(jù)，通過立體像對判定的方法，采集到平面精度在1m以內(nèi)的樹中心坐標。其它樹種因百年古樹樹冠龐大，不能準確的找到樹根部的中心位置，精度可能都在1m以上。所以，測量人員不能進入施測得特殊區(qū)域，平面位置成果不能公開，但可供相關(guān)部門作為參考。

1.2 地面標高采集

如果每株古樹名木都有實測的地面標高數(shù)據(jù)，那么就可以準確地知道周邊的地勢變化是否對該樹木造成影響。選取古樹名木標高測量的范圍應(yīng)在樹冠垂直投影的外側(cè)，如有古樹名木的規(guī)劃保護范圍線，則可以選在兩者之間。樹冠從樹體結(jié)構(gòu)上分，主要由骨干枝和輔養(yǎng)枝組成。樹冠的垂直投影，可理解為枝葉覆蓋最大區(qū)域在地面的投影。為防止周邊待建區(qū)域的建設(shè)造成古樹養(yǎng)護的水源流失，實際測量時，應(yīng)選取地勢相對較低的土壤進行測量，或測量兩點以上地勢較低地面，標記所測的最低標高點作為成果上交。古樹保護需求的高程精度，單位只需精確到分米。測量方法仍可選取GPS-RTK方式直接進行測量，或利用GPS-RTK方式布控，作為施測困難地區(qū)的起算點，采用圖根水準的方式進行高程控制測量。一般地區(qū)和困難地區(qū)的測量方法都能滿足高程精度要求。見圖4。

1.2.1 一般地區(qū)

可以采用動態(tài)GPS方式直接對土壤表面進行高程控制測量，數(shù)據(jù)密集區(qū)域可以動態(tài)GPS布設(shè)高程控制點，用測量散點標高的方式記錄并計算土壤標高。動態(tài)GPS的高程采集除符合虛擬參考站動態(tài)測量的相關(guān)要求外，為保證數(shù)據(jù)的可靠性，同一測區(qū)最少要求布設(shè)兩點，每點均應(yīng)獨立初始化四次，每次采集二組，一組數(shù)據(jù)采集時間應(yīng)大于30s。

1.2.2 困難地區(qū)

對城市中衛(wèi)星接收信號非常差的區(qū)域，認為是困難地區(qū)。因無法直接用儀器來讀取或記錄高程數(shù)據(jù)，所以只能采用圖根水準方式進行高程控制測量。利用周邊區(qū)域較近的圖根精度以上的水準點作為已知高程控制點，或選取最近的衛(wèi)星信號接收區(qū)域布設(shè)已知高程控制點，再進行圖根水準支線的往返測量或附合路線的單程測量，計算出土壤標高值。見表2。

2 古樹名木數(shù)據(jù)庫的管理

城市建立古樹名木數(shù)據(jù)庫，就是在野外數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，建立古樹名木信息的有效管理系統(tǒng)。古樹名木數(shù)據(jù)是整個數(shù)據(jù)庫的核心，數(shù)據(jù)的正確、科學與否是建立數(shù)據(jù)庫成功與否的關(guān)鍵，所以進入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量，將影響整個數(shù)據(jù)庫的運行安全和數(shù)據(jù)的可靠性。

2.1 數(shù)據(jù)入庫

（1）數(shù)據(jù)準備：古樹名木的平面和高程坐標文件，結(jié)合城市古樹名木管理部門提供的信息，形成一個MDO文件。

（2）數(shù)據(jù)錄入：使用EPS測量軟件，在外業(yè)生產(chǎn)界面新建EDB工程，利用工具條上的【數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換】->

【更新調(diào)入MDO數(shù)據(jù)】->【EDB文件】。

（3）數(shù)據(jù)編輯：數(shù)據(jù)入庫后，選擇對應(yīng)的古樹，可以對指定的古樹數(shù)據(jù)進行修改、刪除和增加等編輯處理。

·修改古樹屬性變化（如：編號、科目等）的，在右側(cè)操作窗口修改相應(yīng)的屬性值。

·修改古樹平面坐標的，在右側(cè)操作窗口修改相應(yīng)的坐標值。

·刪除古樹，通常是樹木死亡或移植等情況，在數(shù)據(jù)庫中可以直接刪除數(shù)據(jù)。

·新增古樹：選擇加點（輸入古樹編碼），輸入該點坐標，點擊標注，填寫屬性。

（4）數(shù)據(jù)檢查：建庫單位在數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查后，對檢查合格的成果數(shù)據(jù)進行入庫，并對入庫后的數(shù)據(jù)進行交叉檢查，形成最終成果。

2.2 數(shù)據(jù)管理

（1）數(shù)據(jù)格式：使用獨立代碼在數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的條目記錄古樹的各類信息，編制記錄表格。表3可供參考。

（2）數(shù)據(jù)內(nèi)容：錄入古樹名木的具體位置坐標和土壤標高外，還需錄入古樹名木最基礎(chǔ)的信息，如樹木編號、科名、樹冠、地理位置等，如有必要還可以增加生長勢、病蟲害、養(yǎng)護等有關(guān)資料。

（3）數(shù)據(jù)維護：根據(jù)古樹管理部門的需求，對已入庫的古樹名木數(shù)據(jù)進行維護。包括古樹名木數(shù)據(jù)的新增、修改和刪除。通過古樹名木的維護信息不僅可以清楚地了解到每株古樹的生長狀況、環(huán)境改變情況、保護管理措施等，還為今后的保護管理工作提供了可靠而明確的數(shù)據(jù)保障。

3 信息發(fā)布與管理

古樹名木是歷史和祖先留給我們的寶貴財富。歷史的滄海桑田，歲月風云變遷的吉光片羽都深深地烙印在古樹的年輪中，應(yīng)該讓更多的市民認識它、愛護它、守護它。保護古樹名木不僅僅是城市各級鎮(zhèn)、街道和有關(guān)部門管理部門的事情，建設(shè)單位、每位市民都是參與對古樹名木保護的一份子。古樹名木的信息，一方面加載到城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫中，在城市的地形圖中輸出，建設(shè)單位在第一時間就能發(fā)現(xiàn)古樹所在位置，工程設(shè)計階段就可以及時規(guī)劃，避免改變和破壞原有古樹周邊的生態(tài)環(huán)境。因涉及國家基礎(chǔ)測繪管理，該文在此不進行贅述。另一方面在天地圖平臺上作為專題數(shù)據(jù)進行發(fā)布，是城市居民了解城市“古樹名木”的重要窗口，也是維護管理古樹名木信息資源的一個有效方法。根據(jù)用戶的不同需求還可以增加不同界面方便使用。以下就古樹名木信息在我國的地理信息公共服務(wù)平臺上發(fā)布進行可行性分析，提供可獲取數(shù)據(jù)共享的技術(shù)服務(wù)，并簡述用于信息發(fā)布與管理的運維制度。

3.1 共享古樹名木數(shù)據(jù)庫信息

3.1.1 信息服務(wù)平臺簡介

地理信息公共服務(wù)平臺是一個面向政府、公眾和行業(yè)用戶的、開放式的信息服務(wù)平臺，是國民經(jīng)濟和社會信息的空間載體，也是實現(xiàn)地理信息資源“一站式”網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的技術(shù)實體。“天地圖”是國家測繪地理信息局開發(fā)的由國家主節(jié)點以及其他省市分節(jié)點的互聯(lián)互通平臺。以上海的地理信息公共服務(wù)平臺的公眾版（上海·天地圖）平臺為例，該網(wǎng)站囊括了全市130萬條地名地址、0.5米分辨率航空影像、830條公交和軌道交通線路等信息，數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、國土資源、城市交通、公安、消防、水務(wù)、工商行政、園林綠化、環(huán)境保護、城市網(wǎng)格化管理等政府管理方面。上海的古樹名木信息可實現(xiàn)在地理信息公共服務(wù)平臺上進行數(shù)據(jù)的發(fā)布、更新和刪除管理。

3.1.2 數(shù)據(jù)共享

應(yīng)用Web的GIS數(shù)據(jù)共享技術(shù)能解決跨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成問題的開發(fā)，對分布式異構(gòu)的地理信息資源進行組織和管理，實現(xiàn)在多重網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地理信息資源的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)與共享。古樹名木數(shù)據(jù)資源就是通過該技術(shù)服務(wù)解決跨平臺信息訪問和GIS數(shù)據(jù)異構(gòu)空間互操作問題，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3.2 建立信息平臺的管理制度

（1）建立名錄：平臺的運維部門對長期使用古樹名木信息的用戶，建立用戶名錄。按管理部門、建設(shè)單位和普通市民等用戶需求類別，做好用戶名錄的分類和管理工作。

（2）數(shù)據(jù)應(yīng)用：平臺的運維部門做好用戶應(yīng)用情況的統(tǒng)計匯總工作，了解平臺用戶使用信息的情況并做好統(tǒng)計。

（3）意見處理：平臺的運維部門做好用戶意見和建議的收集、分類和分析，與用戶及時進行溝通，結(jié)果上報主管部門。

（4）后期服務(wù)：因維護或更換網(wǎng)址需要暫停平臺相關(guān)服務(wù)的，運維部門須提前24 h以公告、郵件、電話等形式通知用戶，并在服務(wù)恢復(fù)后及時告知。

5 結(jié)語

保護古樹名木不單單是出于生態(tài)環(huán)境的需要，更是對泱泱大國古老文明的保護。同時，古樹對研究千百年來的氣候、水土、空氣等自然變化有著重要的史料價值，是十分珍貴的“綠色文物”，理應(yīng)像保護出土文物一樣保護古樹。做好保護工作，古樹名木的管理部門與專業(yè)的測量部門相互合作與民眾的積極參與都至關(guān)重要。因此，應(yīng)該從最基礎(chǔ)的樹木測量開始，然后將古樹名木納入數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，實現(xiàn)在政府公益性平臺上的發(fā)布，并完善平臺的信息反饋功能，讓全民共同參與到監(jiān)測和保護古樹名木的行列中。

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