Google Earth 在基层林业工作中的应用

2017-06-05周昌和张小伟赖超夏磊

自然保护地 2017年1期

关键词：龙泉市森林资源造林

周昌和张小伟赖超夏磊

（浙江省龙泉市林业局 323700）

Google Earth 在基层林业工作中的应用

周昌和张小伟赖超夏磊

（浙江省龙泉市林业局 323700）

为解决传统基层林业工作中主要依靠地形图和调查人员技术经验而获取各类数据费时费力问题，围绕基础林业数据的获取，采用 Google Earth 影像资源，在浙江省龙泉市进行了林木采伐作业设计、造林验收、林地勘界、森林资源调查等方面的应用，较好地解决了传统林业工作作业强度大、误差大等问题，提高了林业部门的工作效率与质量，推动了林业信息化的发展。

Google Earth；林木采伐作业设计；造林验收；林地勘界；森林资源调查

目前基层林业工作主要包括森林资源调查、林木采伐作业设计、林地勘界、造林设计及造林后期核查等，其涉及的业务量比较大。随着人们对林业建设重视程度的提高，加强林业技术的推广和运用成为基层林业发展过程中的重要任务之一[1]。近年来，为优化林业管理流程，各地林业部门相继建立了各自的应用系统，提升了林业管理，尤其是基层林业工作的效率[2-5]。但是，基础林业数据（包括各类林分因子、面积、位置、距离等属性）的获取并非易事，主要问题有：（1）空间测量作业中一般采用地形图深入实地进行区划调查，被调查的地块常常四至不规则或缺少明显地标参照，要详实地定位某一点、线、区域，并绘制成工作图形，其劳动强度大，精度低；（2）若采用实时的高清卫星影像进行调查，其价格的昂贵难以承受；（3）日常使用的手持 GPS 所采集的数据信息虽能显示航点、航线、航迹等相关数据及参数，且面积和定位都基本准确，但其基础地图过于简单，地理信息匮乏，不直观，实地核对困难，难以检查其位置的准确性。针对上述问题，在浙江省龙泉市将 Google Earth提供的免费影像资源运用到基层林业工作中，为信息技术与传统林业工作的结合提供了一个较为可行的案例。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

龙泉市位于浙江省西南部，自古人文昌盛，是著名的青瓷之都、宝剑之邦，境内山峦叠嶂、溪流纵横、风光秀丽，是钱塘江、瓯江以及闽江三江源头。全市海拔 1500 米以上的高峰有 110 座，其中凤阳山国家级自然保护区的主峰黄茅尖海拔 1929 米，为“江浙第一高峰”。龙泉市土地总面积 456 万亩，其中林业用地 398.5 万亩，竹林面积达 55 万亩；森林蓄积量 1456 万立方米，森林覆盖率 84.2%，素有“浙南林海”之称。

1.2 研究工具

Google Earth 是美国谷歌公司开发的一款大众化软件，能提供近期比较清晰的免费卫星影像资源[6]。一般在近 1-3 年，大部分地区的影像分辨率为 2～4m，部分高清晰度影像的分辨率可达 0.5 m，能满足林业调查规划的精度要求。采用其卫星影像进行室内区划判读，辅以实地补充调查，能大大减轻林业工作的劳动强度，提高工作效率和调查精度。此外，从Google Earth 上下载并拼接成的卫星影像，可用一阶多项式变换法配准到正确的坐标位置，经过坐标配准后的影像就可以和现行地形图叠加一起，运用到林业调查规划工作中[7]。

2 Google Earth 在林业工作中的应用

2.1 林木采伐作业设计

林木采伐作业设计是基层林业日常工作的重要部分，其要求工作人员必须到采伐作业现场，利用地形图勾绘采伐区域。目前最普遍的方法是对坡勾绘，这种方法对于小面积单坡向采伐地块效果较好；如果遇到大面积多坡向采伐地块，完成采伐区域图勾绘的工作量就非常大，而且林区树木和地形因素经常影响人的视线，引起勾绘成果的不准确，直接影响到采伐面积以及后期林木采伐量的计算。Google Earth影像能很好地展现了地形、地物、地貌等三维信息，具有较强的时效性和高分辨率等优势。可以利用 Google Earth 从三维角度先在室内了解采伐区域的大致情况，然后再结合实地对坡勾绘，确保勾绘的采伐区域图准确无误。

2.2 造林验收

基地造林是基层林业工作中一项重要内容，基地造林验收成了每年必须认真完成的任务。造林质量可以通过验收人员到现场进行查验，但造林面积验收的精度不高，一直是困扰验收人员的一大难题。以往用罗盘仪测量、地形图勾绘都会存在测量误差。采用GPS航迹测量，其精度虽然得到了一定的提高，但仍存在因GPS信号不稳定造成的测量误差，同时GPS航迹数据也不能在现地直观地确定测量位置。利用 Google Earth 调整好 GPS 的坐标，在 Google Earth 中打开GPS航迹，就可以清楚看到造林验收时GPS航迹测量的位置和范围[8]，并结合实际对验收面积进行修正，如图1所示。

图1 造林区域在 Google Earth 上的展示

2.3 林地勘界

林地勘界工作的核心是明确林地权属清晰。以往林权勘界、生态林划界、林农林地落界等工作要求山场户主、相邻山场户主、林业技术人员等一起到实地进行对坡勾绘，因为没有很好参照物，林农又不懂地形图，常出现技术人员所勾绘区域和林农所指区域存在较大误差。龙泉市锦溪镇林业工作站将电脑中Google Earth 界面接到大屏幕电视机上，尝试将林权勘界、生态林划界、林农林地落界等工作放在室内进行。放大的 Google Earth 界面上能清楚看到山场的地形、地物，林农根据卫星影像中参照物就可以较准确地指出山场界限，最后林业技术人员将其转绘到地形图即可。利用 Google Earth 不但能清楚、准确划清界线，还可以很好地解决以往不同户主间因勘察技术问题产生的山林纠纷。

2.4 森林资源调查

（1）一类调查中的应用。一类调查又称国家森林资源连续清查，是所有林业外业调查中工作量最大、精度要求最高的工作。其样地是按照公里网布设的，由于山区地形复杂，仅仅凭 GPS 寻找样地的固定标桩所花费的精力较大，以往有人用笔记记录下样地的位置和调查路线，这种方法较为主观，难以客观反映实际情况。利用 Google Earth 的三维信息和高分辨率等优势，首先在 Google Earth 中导入 GPS上样地的航点，通过从不同角度高度观察每个样地调查路线上的地形、地貌、地物信息，然后选择通往目的地的最佳线路，并用手机拍好局部清晰照片，最后到实地就可以根据照片中的路线，绕开不利地形顺利到达目的地。此外，Google Earth 的路径功能能够保存每个样地的最佳调查路线，为下次调查提供参考。

（2）二类调查中的应用。二类调查又称森林资源规划设计调查，是对一个区域的森林资源状况进行普查，其中最重要的工作是小班区划。以往的调查主要是通过工作人员到实地在地形图上勾绘小班区域，这种方法与林木采伐作业设计、林地勘界一样，精度不高。利用Google Earth 清晰的免费卫星影像资源，根据林班内的影像纹理差异，初步区划小班，然后经过坐标配准变换，可以配合地形图进行再编辑。在 Google Earth 上，建设用地、耕地、水域、乔木林、竹林地的差异较明显，可以直接区划出来；对于林地部分，也是初步根据纹理、色泽和颗粒大小区划小班；另外可以叠加高程，结合地形进行区划[9]；最后参考 Google Earth 规划好实地观测点及行进路线，选取该调查区域周围较好的几个观测点，以便结合影像图、地形图进行对坡勾绘，核对室内小班区划情况，并进行补充。此外，一部分小班因子的调查同样可以在 Google Earth 上进行，例如海拔、坡度、坡向等；胸径、树高、树种等其他测树因子则通过外业调查获取。