GPS技术在延平区林业工作中的应用

杨英自

摘 要：简述全球定位系统（GPS）的概念和定位原理，介绍GPS技术及与其他技术相结合在延平林业工作中的应用情况，分析GPS的限制与北斗卫星导航系统组网后的新契机，旨在促进林业工作朝数字化、信息化、现代化的方向发展。

关键词：GPS技术；林业工作；应用；延平区

中图分类号 F326.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）05-93-03

1 GPS概念和定位原理

全球定位系统（Geographic Positioning System），通常以缩写GPS来代替，GPS是以人造卫星为基础的无线电导航系统，可为航空、航天、海洋、陆地等用户提供高精度、实时、全天候、全球性三维坐标的导航、定位、定时服务[1]。GPS定位导航仪利用接到的卫星播放的信号，经过几何计算确定位置。全球定位系统播放卫星星历和卫星位置推算信号，前者给出系统中每一颗卫星的位置和状况，后者给出播放信号之卫星的定位信息。GPS定位导航仪接到信号后，根据接收信号的时间与发射初始时间之差计算出定位导航仪与卫星之间的距离。当算出与至少3颗定位卫星之间的距离后，GPS定位导航仪就能确定其在地球表面的空间位置。

2 GPS技术在延平区林业工作中的应用

GPS技术应用在林业工作中，能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标。延平区林业部门及相关所属单位近年来均配置GPS设备，2000年以来应用GPS技术先后完成了全区的固定样地定位、伐区边界定位、野生动植物资源调查等，调查结果经省、市质量检查组验收均达到规定的质量要求[2]。同时还将GPS技术与其他技术相结合应用于森林资源管理、“三防”一体化信息建设、林业司法鉴定等多个方面。

2.1 GPS在森林资源监测样地定位中的应用 森林资源监测常采取样地调查的方法，样地定位是一项重要工作，而在我国森林资源调查中，固定样地的定位与复位测量是采用地形图引线定位和直接搜寻样地的方法，此法费工费时而且精度较低。GPS技术的快速动态定位特性为上述工作提供了有力的技术支持[3]。在2012年度延平区森林增长指标年度考核调查中，“集思宝MG711”GPS在样地定位中得到广泛应用。其具体应用方法是：调查人员以下车步行点作为导航起始点，输入样地西南角点坐标开始导航，通过导航界面按方向导航，也可通过地图方位来辅助导航。从导航开始同时记录航迹线，选择界面“GIS采集”，选择“采集线”，把采集界面“名称”修改为真实测量的地物名称，按“开始”键，记录轨迹后，便按“返回键”进行导航找样地点的操作，找到样地西南角点后，重新进入“采集线”这个界面，按“保存”键，把此段航迹保存。导航至样地西南角点时，用GPS重新定位，并记录GPS经纬度和横纵坐标。应用GPS相机对样地进行拍照，GPS自动记录拍照地点的坐标，为样地提供丰富的图像资料。下次调查时利用GPS采集的航迹和图像能轻松实现样地复位。

2.2 GPS在伐区调查设计中的应用 延平区自2007年开展林木采伐管理制度改革试点以来，人工用材林实行按小班面积控制采伐，皆伐山场以伐区调查设计中核定的四至为验收依据。因此做好伐区四至边界木标记成为伐区调查设计的重要内容。设计人员对伐区周边的边界木采用统一的标识，并对定位树实行编号管理，详细记录边界木的树种、胸径等主要因子，进一步明确伐区范围，对无明显地物地貌的伐区边界用“集思宝MG711”GPS记录航迹线，并用GPS的相机对定位树近距离拍照。GPS采集的数据包括航迹记录和照片，照片含有定位树坐标。采集的数据可作为伐区验收及发生越界采伐时案件处理依据。GPS还可用来测量伐区面积。遇到地形复杂的伐区，利用GPS导航功能，在野外能快速找到需调查设计的小班位置。

2.3 GPS在野生动植物资源调查中的应用

2.3.1 在动物资源调查中的应用 在野生动物资源调查中，利用GPS接收机寻找样带的起点，并根据输入的样带终点坐标引导调查人员在规定的样带线内调查。由于接收机还有存储运动轨迹的功能，因此可以在数据转化时显示调查的速度、轨迹的数据，从而对调查质量进行质量监督和管理。另外GPS还可用于野生动物栖息地的定位，根据栖息地的森林景观类型权数推算总体种群数量。如2011年在延平区洋后镇后坪村、坑门村、大演村发现野生猕猴活动踪迹，林业站工作人员采用GPS定位其栖息地，据专家推算，估计种群数量约为200只。

2.3.2 在植物资源调查中的应用 在野生植物资源调查中应用GPS可进行生物密度分析，初设及复位样地对植物的多度和频度进行调查。可对古树名木及稀特有植物进行研究和保护。延平区在2007年就开展了古树名木普查工作，调查中逐株逐群进行GPS卫星定位，依据GPS采集的数据就可以永久地精确定位每株古树名木，便于保护管理，为林业发展规划提供翔实的资料。2012年5月，延平区林业局组织专业技术人员对全区及茫荡自然保护区范围内的极小种群植物进行调查。调查人员对小种群植物的位置及寻找的线路应用GPS采集其对应的航点及航迹数据，便于保护工作的开展。随着科学技术的发展，将来还有可能给古树植入芯片，若是有人移动古树名木，工作人员就可在第一时间发现。

2.4 GPS在山林权纠纷调处中的应用 延平区实施集体林权制度改革后，林权主体多元化，部分林权宗地破碎，四至界线并无明显地物地貌，由于林业经营周期长，易发生山林纠纷，用传统方法现场勘界存在极大困难。林权宗地图矢量化后，林权管理实现数字化、信息化，利用地理信息应用软件提供的坐标通过GPS定位的方法能将林权证上的四至界线落到实地，为山林纠纷调处提供技术支持。从2012年起，延平区林业部门采用GPS定位的方法调处山林权纠纷13起，有效地维护了林区稳定。

2.5 GPS在百合花产业中的应用 2012年4月18日首届海峡两岸延平百合花节在福建南平市延平区王台现代农业园区内举行。百合花是福建南平市的市花，如今百合花产业已成为延平区具有区域发展优势的特色产业之一。王台现代农业园区规划之初，便采用GPS对百合花圃地进行测量，确定位置和面积，为园区建设提供了详实的资料，并根据百合花种植户的要求对圃地分户绕测，为花农顺利拿到上级补助的扶持资金提供了依据。

2.6 GPS与RS、GIS相结合的3S技术在森林资源管理中的应用 3S技术是地理信息系统GIS、遥感技术RS、全球定位系统GPS这三大技术的合称。3S技术应用于森林资源管理工作，可以建立综合的监测与管理体系，可以极大改进数据处理的方式，可以快速获取有关统计数据及图表文件[4]。延平区在2011年应用3S技术开展县级林地保护利用规划编制工作，应用SPOT5卫星影像，运用地理信息系统、GPS技术解决林地落界、林地保护等级确定、林地质量定级等林地保护规划中的具体问题。林地落界中，运用地理信息系统软件，叠加二类调查小班数据到SPOT5影像中，结合小班档案属性数据，把林地逐块落界，检查林地小班界线与遥感数据特征是否相吻合。不吻合小班应进行技术处理，一是修改相应小班的林地属性；二是重新确定小班界，采用遥感影像的目视解译、勾绘和用GPS现场核实结合的方法来确定林地边界。运用地理信息系统进行数据处理，能准确地给各小班的林地保护等级、林地质量等级进行赋值。延平区已建立森林资源管理地理信息系统，而GPS和RS作为数据采集器，为GIS提供丰富的数据源。森林资源管理地理信息系统的主要功能有：一是实现小班调查数据信息化管理；二是实现林业专题图的制作，通过GPS采集数据，用GIS软件进行数据处理，可制作林区公路分布图、竹山机耕道分布图、森林防火瞭望台分布图等；三是实现森林资源动态化管理，如森林资源年度变化调查，野外使用GPS采集数据，再用GIS软件进行内业处理，及时更新数据。

2.7 GPS与GIS、现代通信技术相结合在林业“三防”一体信息化建设中的应用 延平区在福建省率先创建森林防火、防盗、防病虫害“三防”一体信息化平台，指挥中心建设DLP大屏，将“三防”系统通过全球眼采集的视频实时输出到指挥中心大屏上，把林业地理信息系统融合到“三防”软件系统中，建立地理信息系统功能。依托电信现有基站新建5个防火特种摄像头，在茫荡自然保护区内新建高清探头4个，整合了18个原先设置的监控点，为所属各部门及护林巡查员配备73部具有GPS定位功能的手持终端天翼对讲手机，指挥中心通过天翼手机进行工作调度，实现延平区林业部门与下属单位、企业机构的互联互通。通过给相关人员及车辆配置GPS全球定位设备，不仅有效拓展延平“三防”一体信息化系统管理视距，最大限度保护延平森林资源，还能加强对林业执法车辆、执法人员、护林员的有效管理和监督，确保林政执法队伍的廉洁高效。

2.8 GPS与GIS相结合在林业司法鉴定中的应用 乱砍滥伐、毁林开垦、蚕食林地、放牧毁坏造林地等的林业案件时有发生，使用GPS可快速、准确地勘察被毁林地的位置、面积，并可用GPS采集的数据绘制出被毁林地的位置图，为案件的处理提供准确数据[5]。

近年来，延平区林业技术人员多次运用GPS技术在林业案件中快速、准确地测量鉴定对象位置、面积，为案件处理提供可靠证据。其具体应用方法是：鉴定人深入现场实地踏勘，采用“集思宝MG711”GPS一台，按下机器左下角的“开始键”，打开MobileGIS森林资源调查软件，先站在开始测量面积的位置，选择“GIS采集”，选择“采集面”，把采集界面“名称”修改为真实测量的地物名称，先按绿色键，开始测量，按红色键暂停，绕地物一周回到起始点，按“保存键”即可结束测量，保存好数据。鉴定人接着完成林木调查等其他事项。鉴定人把测量的数据导出到GPS的内存卡上，形成一个单独的文件夹。先通过USB数据线，把GPS连接电脑，把GPS测量数据复制到电脑上。再用GIS Office软件打开测量数据，在GIS Office中设置北京54坐标系统，导出Shape files数据。最后用地理信息ViewGIS系统打开Shape files数据，使用地图匹配中的坐标平移使之与林业基本图匹配，叠加林业基本图和地形图，根据需要制作、输出复合图。

2.9 GPS与GIS、Google Earth相结合在福银高速森林生态景观规划设计中的应用 Google Earth是一款全球卫星地图和地理信息演示软件，它以高分辨率的卫星影像为底图，真实地反映出所要调查区域地形、海拔等相关地理信息。将GPS户外采集的航点、航迹等资料直接显示、锚定在Google Earth卫星影像图相应位置上，使调查工作更加精准和直观。2012年12月延平区依托“三防”一体信息化平台，对福银高速延平段18km森林生态景观示范段绿化任务进行分解，组织专业技术人员进行分块规划，落实到每个山头地块。技术人员利用“集思宝MG711”GPS测量数据，再用GIS Office软件打开数据，直接叠加Google Earth影像图，根据需要调整图像比例，下载或截屏粘贴制作成工作图形。

3 GPS的限制与北斗卫星导航系统组网后的新契机

虽然GPS已广泛应用，但也绝非完美无缺。例如，其规模太大、造价太高，其他国家很难效仿；GPS只能导航，无法通信，因而不能满足日益增长的用户需求；如果仅依赖GPS，则容易受美国控制。鉴于此，我国积极发展自己的卫星导航系统，目前北斗已经形成区域性服务能力。北斗应用有五大优势：一是它同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持，而GPS只能定位；二是覆盖范围大，没有通讯盲区，精度与GPS相当，而在增强区域也就是亚太地区，甚至会超过GPS；三是特别适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用；四是融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富；五是自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强，适合关键部门应用。国内已有相关企业从事北斗应用终端的研发以及北斗和GPS兼容终端的研发，意味着GPS终端用户将可以单独使用北斗，也可以使用北斗和GPS兼容终端，享受到更优质的服务、更好的用户体验。2011年12月31日，国家林业局组织编制的《林业生态建设与保护北斗示范应用系统工程可行性研究报告》通过评审，该项目的实施将成为现代林业建立林业资源监管、林业灾害监管和野生动植物保护管理的重要支撑系统。

4 总结与展望

GPS具有进行定位、测距、测线、测面积和导向等功能。实践证明，它在森林资源调查、造林规划设计与检查、各种境界线的勘测与放样落界等方面发挥着独特作用，它具有适用范围广、工作效率高、操作简单、功能强大等诸多优点。随着科技的进步，卫星导航技术将与其他技术互为融合，朝着多元化、智能化方向发展。GPS技术的普遍应用必将促进林业工作向着数字化、信息化、现代化的方向发展，为生态林业建设提供有力保障。

参考文献

[1]崔晓娟.浅谈GPS在林业中的应用[J].中国林业，2009（18）： 62.

[2]葛亲红.3S技术在延平区森林资源管理中的应用[J].福建林业科技，2005（3）： 176-178，201.

[3]孙守玲，庞胜文，胡春艳，等.GPS和GIS在林业生产中的应用[J].天津农林科技，2007（6）：14-15.

[4]车腾腾，冯益明，吴春争.“3S”技术在精准林业中的应用[J].绿色科技，2010（10）：158-162.

[5]乐通潮，聂森，鲍晓红.Google Earth和GPS在林业司法鉴定中的应用[J].防护林科技，2011（1）：79-80. （责编：徐世红）