基于GIS/GPS數據采集器在林業調查中的應用研究

張 弦

(云南省林業調查規劃院 生態分院，云南 昆明 650031)

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基于GIS/GPS數據采集器在林業調查中的應用研究

張 弦

(云南省林業調查規劃院 生態分院，云南 昆明 650031)

詳細闡述了GIS/GPS技術，對當前市場上主流的GIS/GPS數據采集器及林業調查的特點進行了分析，對GIS/GPS數據采集器在林業調查的應用進行了探討。

GIS/GPS數據采集器；林業調查；應用措施

1　引言

隨著科學技術不斷發展，全球定位技術(GPS)在資源勘查、測繪、軍事、交通運輸、土地、氣象、林業等行業均得到了廣泛的應用，其具有測繪速度快、測量方便等優點，GIS是利用數據管理功能和數據庫建立基于地理空間的預測模型和經營模型，對相關數據、圖形進行分析和處理，GIS/GPS數據采集器集合了GPS和GIS的優點，在森林調查中得到了廣泛的應用。

2　對于全球定位系統的技術說明

2.1全球定位系統GPS

全球定位系統是由美國經過多年研發形成的空間導航系統，其組成部分主要可以劃分為3個部分，即地面控制和空間以及用戶裝置部分[1]。采取該系統能夠實現全天候和全球覆蓋以及高度清晰監控的基本目標，而上述目標形成的基礎便是借助均勻分布于空間的24顆衛星，分布于空間的衛星可以實現不間斷的單向信息傳遞，其最高定位精度可以達到100 cm。

2.2地理信息系統

作為近年來最新研制的綜合應用系統，地理信息系統能夠將不同信息和地理位置以及相關視圖充分結合在一起，最終形成地理圖形和相關的屬性數據。采取該種方式能夠根據客戶的實際需求采取圖文結合的方式將其傳遞給客戶，從而對項目分析和規劃以及檢查驗收等工作形成巨大幫助。在林業工作過程中，通過區域性森林地理信息系統的建成，能夠通過高時空分辨率對森林資源進行多層次和動態性的分析，進而對其失控分布特性進行詳細描述。通過對森林資源在區域中空間分布情況和時空演替規律的深入分析和研究，能夠較大提升日常經營管理的合理性，進而保證森林資源的可持續發展，并對其分類經營產生較大幫助作用。

3　在林業調查過程中工作的基本類別和性質

3.1基本類別

①進行森林資源的調查。當前我國的森林資源監測體系主要分為一、二、三類及年度森林資源審查等多種類別。其中一類是指借助固定樣地對森林資源進行調查，二類則是以滿足森林經營方案、總體設計、林業區劃和規劃設計需要而進行的調查，該調查將對森林資源管理的科學性和合理性產生直接影響，三類調查是基層單位為了滿足砍伐區和撫育采伐等多種設計需求進行的調查。 ②對森林中有害生物的調查。其主要是針對森林病蟲鼠害以及有害植物的詳細調查。 ③對于我國列舉的國家重點保護野生動植物的實際分布狀況和濕地的保護情況進行詳細調查，并根據調查結果為后期野生動植物和濕地資源的保護管理提供依據，最終確保相關資源的可持續利用。④對土地荒漠化的實際發展程度和形成的根本原因以及未來發展趨勢進行監測。⑤森林火災的調查和估測則是對于森林火災和產生范圍、發展程度以及損失情況進行的調查。⑥對重大生態工程的監督和檢查。

3.2基本性質

①在我國的森林資源和生態環境調查過程中具有極為詳細的周期安排，譬如在森林資源的一類清查過程中通常設定周期為5年，而二類調查則為10年。對于森林有害生物的調查則應當根據其自身的類別和地區差別進行周期設定，其周期單位通常為月或者季度。對于荒漠化的監測周期設定為5年。 ②環境具有惡劣性。由于森林基本都分布在偏遠山區，因此其具有森林中雜草叢生，周圍環境極其復雜，溫度濕度差異明顯等多種特點。 ③森林自然災害具有突發和臨時性等特點。 ④當前林業人員的自身素養有待提升，在實際調查過程中除了對森林資源的調查是由專業技術人員完成以外，其他的病蟲害的調查基本都是由經過簡單培訓的農民完成的。

4　借助GPS和GIS進行數據收集的基本目標和實際意義

①在地圖上進行取點，借助GPS技術確定導航定點，該種定位技術在當前的森林資源調查過程中應用范圍最廣。 ②以長期的專業工作經驗為基礎，在實地勘測過程中根據地形特點確定定點，該種勘測技術在造林設計規劃過程中應用范圍最廣。

但是在科技水平不斷提升和林業標準化及信息化變化影響下，在森林調查規劃過程中對設計精度的要求正在不斷提升。借助GPS技術進行踩點，而后使用GIS技術進行準確定位的方式極大地拓展了林業工作調查過程中的可用方法和基本途徑。

5　使用GIS和GPS數據采集設備的技術要求和產品型號要求

5.1對于GIS和GPS數據采集設備的技術要求

(1)要求選擇堅固耐用的工業級產品，以保證其能夠在較高溫度和濕度等多種惡劣臨建環境下正常開展工作。另外，要求產品的實際使用壽命必須超過兩年；

(2)要求功能較為簡便，系統穩定性強，從而保證技術人員能夠及時的掌握設備使用方式，并投入使用；

(3)借助GPS極強的信息搜索能力，能夠在森林環境下快速準確的完成的定位；

(4)對于反光涂層的設計應當能夠滿足各種野外環境需求，并且具有高清晰度的觸摸屏幕；

(5)設備的性能應當具有價格低廉和性能優越的特點；

(6)設備應當根據自身業務發展的需求具有二次開發的基本能力；

(7)要求具有點線面的準確導航；

(8)操作過程簡單，界面友好，目標單一，整體效率較高。并且要求設備能夠和電腦終端便捷的連接在一起。

5.2形成產品的主要類型

(1)掌上電腦和定位系統的結合。當前應用較多的便是在掌上電腦上集成GPS模塊，進而形成點線面的數據采集功能。目前，市場上具有的掌上電腦品種和類別較多，但是都屬于商務型個人產品，并不適應于森林勘測的野外行業[2]。因此在該設備的實際設計過程中應增加野外勘測的基本性能，從而極大地提升該設備的適用范圍。

(2)將GPS安裝到掌上電腦上。該種方式是指GPS廠商將移動的GIS集成到GPS接收機上，并且為數據的采集和維護以及GIS數據地更新提升提供有效的解決方案，并且要求該性質能夠直接應用到野外使用，其屬于工業級產品[3]。要求必須具有防風防塵、抗裂及防水等多種性質，應具有堅固和便于攜帶的基本優勢。

6　當前GIS和GPS數據采集器在林業調查中的使用

6.1前期準備工作

完成地圖收集和電腦及GPS和GIS數據處理軟件的準備；完成GPS軟件的安裝和調試工作；完成GIS軟件的設置和調試；完成地形圖配準和矢量化。

6.2具體方式方法

①借助GPS進行地點確定，即將GPS放置在需要定位的地點，等待約5 min后便可以完成自動定位，在完成上述工作之后便可以完成GPS實地勘測。 ②借助ARCGIS軟件配準地圖或矢量化地圖，完成基礎數據準備工作。 ③在上述軟件中找尋到相應坐標，最終將需要采集的點準確輸入并標示到地圖上。 ④經過人工修正之后完成備注添加，倘若存在精度要求，應當根據實際工作要求對信息進行修復。

6.3具體方式方法演示

①借助GPS完成定位點坐標的采集。啟動GPS等待GPS搜索衛星信號后，應將GPS放置在需要定位的地點，在等待大5min后便可完成自動定位，此后對獲得的航點進行保存便完成坐標采集。 ②在ArcMap中導入配準或者矢量化完成的地圖。 ③在定位工具中完成坐標數據的定位，如圖1所示。 ④對信息進行人工修正后，倘若存在精度要求，應結合實際需求對信息進行修正。

圖1　在GIS中添加定位點的坐標示意

7　結論

在林業調查中使用GIS/GPS數據采集器進行收集和調查具有比較高的應用價值，解決了傳統人為判斷造成的導航繁瑣和判斷失誤的問題。但是在實際應用過程中測量精度方面還需要進一步強化，對于測量精度比較高的數據，在調查過程中還需要對數據的準確性進行進一步的驗證。此外，國家部門還需要在軟硬件配置的基礎上進行科學的示范和引導，充分發揮出GISGPS數據采集器的作用。

[1]楊克誠．GIS軟件實驗指導書[M]．昆明，云南大學出版社，2009.

[2]湯國安．Arcview地理信息系統空間分析方法[M].北京，科學出版社，2002.

[3]Kang-tsungchang.地理信息系統導論[M].陳健飛，譯.北京，科學出版社，2003.

2016-07-01

張弦(1981—)，女，助理工程師，主要從事林業調查規劃相關工作。

P413

A

1674-9944(2016)16-0256-02