圖新地球軟件在基層林業工作中的應用

楊 興，肖永翔

（四川省林業和草原調查規劃院，四川成都 610083）

圖新地球（LocaSpace Viewer，簡稱LSV）是中科圖新（蘇州）科技有限公司開發的一款專業的三維數字地球軟件，它具備便捷的影像、高程、傾斜攝影數據閱讀功能。用戶使用圖新地球軟件，能夠快速地瀏覽、測量、分析和標注地理信息數據，實現三維場景的飛行瀏覽和多視角瀏覽，快捷地進行地理信息數據格式轉換。圖新地球是一個集在線地圖資源查看、影像及地形數據快速下載、傾斜數據極速瀏覽、模型數據多樣展示、操作分析便捷等優點于一身的輕量級軟件[1]。

1 圖新地球軟件應用在林業的可行性

與同類軟件相比，圖新地球軟件具有以下5 個特點。

1）圖新地球為國產軟件，蘇州中科圖新網絡科技有限公司擁有該軟件的計算機軟件著作權，完全自主可控，而前幾年在林業調查規劃行業有較多應用的谷歌地球軟件，因不符合國家測繪政策，目前已退出國內市場[2-4]。圖新地球作為一款輕量級的電子地圖軟件，集成了多種合規的在線地圖資源，能夠滿足用戶對于衛星影像的需求。

2）圖新地球軟件支持多種通用格式的矢量、柵格數據的瀏覽和輸出，包括KML、KMZ、SHP、DWG、DXF、VEC 等格式的矢量數據，TIF、IMG、MBT、LRP 等格式的柵格數據，TIF、IMG、HGT、DEM 等格式的數字地形數據，OSGB 格式的傾斜攝影數據，OBJ、3DS等格式的三維模型數據等。

3）圖新地球軟件具備點、線、面的繪制、裁剪、分割、合并等矢量數據的圖形編輯功能，以及增加、刪除字段、修改字段內容等屬性數據編輯功能。

4）圖新地球軟件有很強的擴展性。通過制作自定義LRC 圖源文件，能將豐富的互聯網地圖和影像資源在圖新地球中加載、瀏覽、分析；能加載航拍的高清影像和高精度地形數據（見圖1）；支持各種圖源的在線地圖、地形等無水印、無偏移下載，滿足日常工作的需要。

圖1 圖新地球軟件加載自定義LRC圖源文件和航拍影像

5）圖新地球軟件已廣泛應用于土地調查、公路勘測設計、城鄉規劃設計、長輸油氣管道無人機巡檢、公共衛生、疫情防控指揮地圖制作等領域[5]。相對于Arcgis 軟件，圖新地球軟件占用計算機資源更少，操作更為直觀便捷，對軟件使用者專業性要求不高，適合在技術能力相對較弱、計算機硬件配置相對較低的基層林業部門推廣應用[6-7]。目前，圖新地球軟件已逐漸在基層林業單位普及，逐步應用于森林資源管理、造林規劃設計、森林防滅火等領域[8]。

2 圖新地球軟件的基本操作

2.1 矢量數據編輯

在圖新地球軟件中，通過編輯菜單欄中的“地標”“線”“面”等按鈕，實現點、線、面等矢量數據的采集和勾繪；通過“要素平移”“插入節點”“刪除節點”“分割線”“分割面”“合并”“線面互轉”等按鈕實現對矢量數據的平移、節點的插入刪除、分割、裁剪、合并、線面要素類相互轉換等矢量數據的圖形編輯功能；對于新建或者導入的SHP 格式的矢量數據，可以通過“增加字段”“刪除字段”等按鈕實現字段的增加、刪除等矢量數據的屬性編輯功能。在圖新地球軟件中采集和勾繪的數據，可以導出成各種通用格式的矢量數據，以方便數據交換、共享及在其他GIS軟件中進行分析和應用。

2.2 文件格式轉換

圖新地球軟件支持加載各種通用格式的矢量數據，數據加載方式直觀簡潔，可通過菜單欄中的“加載圖層”按鈕或者直接拖拽的方式加載數據。同時，支持各種格式的矢量數據之間相互轉換，特別是對于SHP 文件格式的支持，極大地方便了林業從業人員。SHP文件格式是ESRI公司開發的一種空間數據開放格式，目前已成為地理信息軟件界的一個開放標準，是一種重要的交換格式，大部分GIS 軟件都支持對其進行讀寫和編輯操作。在圖新地球軟件中，通過在需要進行格式轉換的矢量圖層上單擊右鍵，然后選擇“另存為”，保存類型選擇“矢量數據（*.SHP）”，即可完成各種格式矢量數據轉換為SHP文件。

GPS數據采集儀器已在林業調查規劃中廣泛應用，但其采集的野外調查數據導出和轉換一直比較繁瑣，若不掌握相關技術，則難以將采集的數據與地形圖、衛星影像匹配使用[9]。而圖新地球軟件可以快速簡便地將GPS 采集的數據導出成KML、SHP、DXF 等格式的矢量數據，首先在Excel 表格中將GPS 采集的數據整理成標準的格式：經度在一列，對應緯度在另一列，標注名稱在第三列，高度在第四列（若采集有）。然后在“數據處理”菜單欄中，點擊“Excel 轉KML”按鈕，彈出對話框，點擊打開XLS，選擇要轉換的Excel 文件，讀取完成后，可在上方的表格里看到Excel 表格中的信息。在Excel 表格內容的下方分成了兩塊，左側是經緯度、標注、描述內容等的選擇，右側是對要生成的KML圖層的風格設置（見圖2）。相應設置完成后點擊“生成點”按鈕（也可生成線和面），設置保存的KML 路徑，點擊“保存”，即可將GPS 采集的數據轉換成KML 格式的矢量數據（見圖3），SHP、DXF 等格式可以通過“另存為”方式轉換。目前，大多數GIS 軟件都支持動態投影。動態投影技術可將導出的SHP 等格式的GPS 數據精確匹配到相應的衛星影像和電子地形圖上，若實際工作中確需將導出的數據投影到相應的坐標系，則只需在ARCGIS 中，使用數據管理工具箱中的“投影”工具，即可將矢量數據的坐標轉換到需要的坐標系[10]。

圖2 Excel數據轉KML數據

圖3 Excel數據轉KML數據后效果預覽

2.3 加載和下載各類影像

圖新地球軟件集成了多種合規的互聯網地圖資源，包括百度地圖、影像、標注，天地圖地圖、影像、標注等，同時支持加載無人機采集的高清航拍影像，也支持通過制作LRC 圖源文件的方式加載近幾年的多期影像和及時影像。

同時圖新地球軟件可下載天地圖影像、百度影像；可下載通過自定義LRC 圖源文件方式載入圖新地球軟件的各年度的資源三號衛星影像，下載級別最高可至19級，能滿足林業調查規劃的精度要求，輸出格式可導出為TIFF、MBT、瓦片等，以便于在其他GIS軟件中進行加載、分析和應用。在圖新地球軟件中，通過點擊“地圖數據”菜單下的“影像/地圖”按鈕，選擇需要的影像輸出格式，在地圖類型中選擇需要下載的底圖影像和疊加圖層，然后設置下載級別，點擊“開始下載”按鈕，即可自動下載影像（見圖4）。

圖4 通過圖新地球軟件下載及時影像

因影像資源為互聯網地圖資源，所以下載影像的坐標為WGS 1984 Web 墨卡托輔助球投影，該坐標系支持動態投影，在ARCGIS 等主流GIS 軟件中直接加載下載的影像即可動態投影到正確的地理位置上，若需變更下載影像的坐標，則在ARCGIS 中使用數據管理工具箱中的“投影柵格”工具，即可將影像的坐標轉換到需要的坐標系。

2.4 集成各種分析工具

圖新地球軟件集成了各種實用的分析工具，可實現距離測量、面積測量、高度測量、三角測量等。在進行林業相關專題的規劃時，可便捷地對各要素的空間距離、各地塊的面積進行測量和分析；在開展森林防火規劃時，通過使用通視分析、可視域分析等工具，可科學高效地進行防火瞭望塔選址；在進行造林規劃設計時，使用等高線分析工具，可在三維場景中的選定區域內顯示并標注等高線，以便于不同海拔段造林樹種的選擇和造林地塊的勾繪。

各類分析結果可直觀地顯示在三維場景中，同時可疊加高清衛星影像和調查規劃所區劃和勾繪的各類要素，通過點擊“視圖”菜單下的“高清截屏”按鈕，可輸出高清圖片，便于外業復核、規劃階段性成果展示等工作。

3 圖新地球軟件在基層林業工作中的具體應用

3.1 造林規劃設計

造林是基層林業部門的一項重要工作內容，在內業設計階段，通過對外業調查階段現地材料的整理，并結合森林資源一張圖、國土三調等檔案數據，利用圖新地球軟件加載最新影像，落實造林地塊、區劃造林小班，規劃設計灌溉設施、網圍欄等配套設施，制作造林規劃相關設計圖紙初稿，然后由技術人員對設計圖進行現場核實并修改，最終完成造林規劃設計工作（見圖5），設計工作完成后，可導出SHP 文件，形成造林規劃設計成果數據庫，必要時可以加載三維植被模型，模擬成林后的三維效果。利用圖新地球軟件進行造林規劃設計，可直觀便捷地統計出規劃設計的造林面積、灌溉管道和防護圍欄的長度等相關設計數據，提高了內業設計和方案編制的效率。

圖5 在圖新地球軟件中進行造林規劃設計

3.2 林木采伐作業設計

傳統的林木采伐作業設計工作一般使用地形圖深入擬采伐區域進行實地調查，然后利用地形圖采用對坡勾繪等作業方法勾繪伐區，但擬采伐地塊通常四至不規則且缺少明顯地物參照，地形因素和伐區林木高大、植被茂密等植被因素導致伐區內通視性較差，從而導致勾繪伐區作業強度大、精度低，直接影響到伐區的面積、蓄積量、出材量等關鍵數據的準確性。圖新地球軟件支持加載天地圖影像，也支持通過自定義LRC 圖源文件方式加載資源三號衛星影像，多源的高分辨率衛星影像能清晰地展現地形、地貌、地物等信息，必要時可以導入無人機航拍的實時高清影像。使用圖新地球軟件進行林木采伐作業設計，可以先打印出加載高清影像的外業調查圖進行實地調查勾繪，然后在室內在圖新地球軟件的三維場景下，結合外業調查手圖，進行伐區的矢量勾繪，從而確保伐區面積的準確無誤，提高林木采伐作業設計工作的效率和精度。

3.3 森林資源管理

森林資源的動態監測和常態化管理是基層林業部門的一項日常工作，通過自定義LRC 圖源文件方式加載近幾年的多期影像和及時影像，能直觀地反映轄區內各年度林地的動態變化情況（見圖6），通過加載林木采伐、建設項目使用林地和造林更新等森林資源檔案數據，對比各年度影像動態變化情況，可以在室內初步分析出是否超范圍采伐、超審核審批范圍使用林地及是否按照經審批的造林規劃設計進行造林。對于超范圍采伐、使用林地地塊，可以進一步使用無人機航拍影像導入圖新地球軟件，區劃出超范圍的違法面積，為林業行政、刑事處罰提供依據。

圖6 加載自定義LRC圖源文件分析同一地塊不同年度地類動態變化情況

3.4 森林防滅火工作

防滅火工作中，需要收集并分析森林防滅火區域的多種空間數據[11]，而圖新地球軟件集成了較為詳細的道路、河流、湖泊、行政區劃、高分辨率衛星影像數據，再導入防滅火區域的森林致災信息數據、重要承災體信息數據、歷史森林火災信息數據等矢量數據，結合氣象預報數據、無人機航拍影像，可以較為精確地分析判斷森林防滅火區域的森林資源現狀、地形地貌、城鎮分布、河流湖泊等與森林防滅火相關的重要數據。圖新地球軟件對于森林防滅火規劃、森林防滅火應急預案的制定、森林火災損失評估等森林防滅火工作的各個方面，都能起到重要的輔助決策作用，從而更好地促進森林防滅火工作的開展。

4 結語

圖新地球軟件在基層林業工作中的使用是“3S”技術在林業工作中的具體應用。其豐富的在線地圖資源、支持多種格式的矢量和柵格數據、便捷的圖形用戶界面終端，可在造林規劃設計、林木采伐作業設計、森林資源管理、森林防滅火等林業工作中進行廣泛應用，較好地解決了傳統林業工作作業強度大、精度低的問題，提高了林業部門的工作效率與質量，為林業工作提供了強有力的技術支撐。