谷歌地球专业版软件和 GIS/GPS在古树名木地理信息系统中的应用初探——以江西省横峰县古树名木为例

刘发照

(江西省横峰县林业局,江西 上饶 334300 )

谷歌地球专业版软件和 GIS/GPS在古树名木地理信息系统中的应用初探
——以江西省横峰县古树名木为例

刘发照

(江西省横峰县林业局,江西 上饶 334300 )

本文简要介绍了谷歌地球(Google Earth Pro)和GPS、GIS的技术， 简述谷歌地球专业版软件在简易古树名木地理信息系统中的应用,结合GIS/GPS数据采集器现场定位采集古树名木的地理信息数据，导入谷歌地球专业版软件制作毎株古树名木在谷歌地球上的精准地标,并建立古树名木的毎木调查因子信息库，实现对横峰县古树名木的精准化、数字化和信息化管理。

谷歌地球；GIS/GPS数据采集器；古树名木地理信息系统；应用初探

古树是指树龄在100年以上的树木。名木是指稀有、珍贵树木或者具有重要历史、文化、科学研究价值和纪念意义的树木[1]。古树名木是被称为“绿色古董”,是活的文物、历史的见证,是国家森林资源的瑰宝,它对历史文化科学的研究和旅游事业的发展,以及城市绿化和城市景观等方面都具有重要意义。

近年来，北京、南京中山陵园、广东、武汉、三亚市等地相继研建了古树名木地理信息系统，实现了古树名木的信息化监测管理。但这些专业系统对一般的县级林业部门来讲，要求具备较高专业知识的人员和高额资金费用投入，研究开发难度较大。而本文以江西省横峰县古树名木为例，利用开放的网络资源、免费的谷歌地球专业版(Google Earth Pro)软件，结合应用GIS/GPS数据采集器等高新技术,尝试构建简易的古树名木地理信息系统,以低起点、低成本投入，一般专业知识人员,便可实现对古树名木的信息化管理与保护。

1 横峰县古树名木种类、分布及其特点

横峰县位于江西省东北部,闽浙(皖)赣省委、省苏维埃政府、省军区等旧址保存完好，被列为全国爱国主义教育基地，是宝贵的红色资源。2013年横峰县古树名木普查结果:全县现存古树名木共有13科16属16种380株,主要有金钱松、南方红豆杉、水杉、马尾松、侧柏、银杏、香樟、楠木、枫香、重阳木、白栎、栲树、苦槠、桂花树、花榈木和喜树等。古树名木分布在全县9个乡镇(办事处)和1个垦殖场(63个村委会，10个居委会)内,以公共绿地、居民区、私人庭院、村头村尾、社公庙和来龙山等地为多。按健康状况分:旺盛223株,占58.70%；一般148株, 占38.94%；较差7株占总株的1.84%；死亡2株占0.52%。按树种分:香樟301株，占79.21%；红豆杉26株，占6.84%；枫香18株，占4.74%；银杏8株，占2.11%；马尾松8株，占2.11%；罗汉松5株，占1.32%；桂花5株，占1.32%；其他树种9株，占2.35%。按年龄结构(保护级别)分:100～299 a(国家三级古树)有188株，占49.47%；300～499 a(国家二级古树)有88株，占23.16%；500 a以上(国家一级古树)有104株，占27.37%。其中1 000 a以上的古树有4株，占1.05%,在千年古树中,树龄最高的“状元”罗汉松已有1 800多年历史 。

2 谷歌地球专业版软件和GPS/GIS简介

2.1 谷歌地球专业版(Google Earth Pro)软件

Google Earth是由Google 公司推出的一款虚拟地球仪软件，将卫星地图、GIS 和航空照片整合在三维地球模型中，用户可以直观地浏览全球各地的地理地貌信息，功能强大，已在地质、林业、测绘等诸多领域广泛应用[2]。

2015年01月31日,谷歌宣布Google Earth Pro免费向公众开放，目前谷歌专业版已经可以免费使用。

谷歌地球专业版有查询历史图像功能，在古树名木管理中还可以还原古树名木周围的环境历史现状，这就为研究古树名木周围环境变迁而对其生长影响提供一把钥匙。

2.2 GPS全球定位系统

GPS是英文(Global Positioning System)全球定位系统的简称,是一种利用卫星支持的无线电导航系统,它分空间、地面控制和用户装置等三个部分。这个系统的特点是全球覆盖、全天候测量所测数据精度高、速度快。目前，随着林业生产科技水平的不断提高，GPS高科技在古树名木管理中的应用越来越广泛。

2.3 地理信息系统(GIS)

地理信息系统(GIS)是一门新兴的综合性交叉学科,是集数据库、地图制图、空间分析功能为一体,并能对空间数据进行分析的功能特色为海量数据管理、多种成果表达形式和空间数据分析提供了最为快速、方便和准确的方法和手段。利用GIS 技术的专题制图功能,可以根据用户需要自动生成各种分析评价图,为管理人员建立古树名木的空间概念。利用GIS 技术的空间分析功能,可以综合考虑、正确判断古树名木的各种空间影响因素,获得科学结论和决策方案,古树名木地理信息系统的建立,可实现对古树名木的信息化管理与保护[3]。

利用GPS/GIS数据采集器采集的地理数据,通过谷歌地球专业版软件,可以随时制作全县古树名木的精准地标、叠加古树名木影像图层和记录古树名木的各种信息等等,为查阅古树名木的各种信息,提供直接便利。

3 简易古树名木地理系统的建立

3.1 古树名木地标数据外业采集和古树名木每木调查

站在古树名木树蔸下,打开GIS/GPS数据采集器中采集软件,选择“点采集”,定位时首先等待接收卫星信号稳定后,数据采集软件显示 PDOP值(卫星分布的空间几何强度因子)小于3时,( 一般小于3为比较好,数值越小定位精度越高), 再按“开始”，等待定位2～3 min后并输入古树名木名外业编号确认保存至以乡镇为单位命名的文件夹内,结束单株地标数据采集工作,然后逐乡镇逐株采集全县所有古树名木的每木地标数据,完成地标数据外业采集工作。

3.2 导出GIS/GPS数据采集器中的古树名木每木地标数据

GIS/GPS数据采集器—工具—数据管理—乡镇为单位的文件夹名称—导出某乡镇kml格式采集地标数据—确认保存,然后用数据线转存到电脑中去。

3.3 在谷歌地球上建立古树名木位罝地标

3.3.1 采用GIS/GPS数据采集器采集古树名木定位数据创建地标 在谷歌地球专业版软件中打开kml格式的地标文件,在谷歌地球上自动生成某乡镇(或全县) 所有古树名木的精准地标,然后可逐乡镇逐株以古树名木每株编号命名地标名称,完成某乡镇(或全县) 所有古树名木地标创建工作。用GIS/GPS数据采集器采集地标数据, 直接导入谷歌地球专业版软件不仅减少了人工录入地理坐标的工作量,而且还可以减少因为手工记录和录入导致的地理坐标误差。古树名木最重要的属性是对其进行精准定位,方便后期管理。

3.3.2 利用古树名木普查资料记载的地理坐标创建地标 连接互联网,打开谷歌地球专业版软件,在主界面上点击“添加”工具—地标—地标命名(可命名为古树名木编号)—人工录入每株古树名木的地理坐标(采用加偏纠偏软件处理后的经纬度数值)—确定保存—完成每株地标创建,并以古树名木编号命名地标名称。然后逐株录入某乡镇(或全县)所有的古树名木地理坐标,完成创建古树名木名地标工作。但采用普查资料记载的地理坐标创建地标时,地理坐标还必须要用加偏纠偏软件进行处理,否则,每株地标的位置和实际位置相差甚远。

3.4 建立古树名木每木调查因子数据库

《全国古树名木普查建档技术规定》第十一条规定:古树名木每木调查内容主要包括:古树名木编码、树种、树龄、树高、胸围(地围)、冠幅、生长势、树木特殊状况描述(含病虫害情况等)、立地条件、权属、管护单位或个人、传说记载、保护现状及建议等[4]。

图1 谷歌地球上显示的岑阳镇部分古树名木地标

建立每木调查因子数据库具体操作方法: 打开谷歌地球专业版软件,用鼠标放在“古树名木编号(地标名称)”上点击右键,出现对话框,点击“属性”工具—再点击“说明”,在“说明”栏中录入每木调查所有内容,并确定保存,逐株完成每木调查内容录入工作，例如(如图1)。同样方法还可以在“某乡镇(或横峰县)地标文件夹”上建立各乡镇(或全县) 古树名木概况数据库(图2)。

图2 谷歌地球上显示的9060137号每木调查情况

3.5 建立古树名木全景彩照叠加层

《全国古树名木普查建档技术规定》第十四条规定:古树名木要用全景彩照，一株—照。古树群的古树，从三个不同角度整体拍照,单株拍照。奇特怪异木要体现“奇”、“怪”特色。照片编号与古树名木编号要—致[4]。建立古树名木全景彩照叠加层具体操作方法:打开谷歌地球专业版软件,用鼠标放在“古树名木编号(地标名称)”上点击右键,出现对话框,点击“添加”工具—再点击“图像叠加层”— 图像叠加层命名为“古树名木编号”—从本地传入古树名木的全景彩照—调整图像大小和位置—确认保存(见图3)。在同一株古树名木地标上可叠加不同角度的多张整体照片。还可以利用谷歌地球专业版软件的“图像叠加”功能,通过坐标转换为所需要的平面直角坐标,(坐标转换有很多种软件和方法,这里不在一—列举),以1∶1万谷歌卫星影像图作为基础地图与1∶1万的“北京54”或“西安80”地形图叠加,制作成既有卫星影像图又具有地形图的古树名木位罝分布图(见图4)。

图3 谷歌地球上显示的 9060137 号古树全景彩照

图4 谷歌地球上显示的横峰县古树名木概况

3.6 古树名木地标文件保存格式选择与共享

地标保存格式有mkl和kmz两种, mkl用于描述和保存地理信息,可以通过谷歌地球用户分享地标与信息。kmz文件是压缩过的mkl文件,它不仅包含mkl文件,还包含其他类型文件。古树名木地标描述中链接了古树名木图像和每木调查因子内容等数据,保存地标时,保存类型应选择kmz而不选mkl。谷歌地球专业版软件会把古树名木地标链接了古树名木图像和每木调查因子内容等数据文件复制到一份kmz压缩文件，如把这个格式的地标文件用电子邮件发给省、市古树名木主管部门, 在电脑屏幕上用谷歌地球专业版软件就可以直观地浏览横峰县每株古树名木的详细信息。

4 简易古树名木地理系统主要功能的实现

4.1 系统管理

用谷歌地球专业版软件打开横峰县古树名木kmz格式地标数据文件,在地标面板“我的地点”栏中,可以完成对古树名木图像和每木调查因子内容数据的查询、添加、删除、修改、保存等操作，实现古树名木的动态管理。

4.2 古树名木的地标管理

通过谷歌地球专业版软件地标面板“我的地点”中地标管理，实现浏览横峰县古树名木的位置、每木的全景照片和每木调查因子内容等。在该软件左侧栏中的“我的地点”，把古树名木编号(地标)和照片地标等勾选上，通过是否勾选，达到控制地标显示的目的。例如在“我的地点”中勾选“9060137和9060137全景彩照”，并双击“9060137”,谷歌地球自动转动并放大到一定层级，就会显现照片和每木调查因子内容，还可以勾销“9060137全景彩照”地标图层,放大谷歌地球影像图,察看古树名木周围的环境和地形。

5 结论与讨论

横峰县简易古树名木地理信息系统将谷歌地球专业版软件和GPS/GIS数据采集器应用到古树名木管理中是一种新技术。通过该简易系统可以实现：(1)古树名木地标数据与每木调查因子数据有机结合管理，使各种枯燥无味的表格数据可视化。(2)通过放大、缩小谷歌地球,在电脑屏幕上就可以直观地浏览横峰县所有古树名木电子档案资料。(3)查看每株古树名木的地理位置、周围环境、地貌、海拔高度、视角海拔高度(即模拟人从空中看地面的高度),合理规划实地浏览古树名木的线路,实现保存、输出和打印等功能[5]。(4)与古树名木多方位的全景彩照数据有机结合起来，更形象生动地了解古树生长状况。

基于谷歌地球专业版软件建立简易古树名木地理信息系统能实现 GIS 的一般功能,具有生动形象、开放的特色，系统易学、易用、方便、快捷。对一般县级古树名木管理部门可操作性强,非常适用。但由于简易系统是依托谷歌地球专业版软件开发建设，因此存在系统组成分散、不够专业化等缺点,有待于进一步开发与完善。

[1] 江西省人民代表大会常务委员会公告第54号.《江西省古树名木保护条例》第二条规定[S].2004.11.26

[2] 杨烁，曹政飞,薛渊元,等.手机版Google Earth定位功能在中药资源普查中应用[J].亚热带植物科学, 2016,45(3): 275-278

[3] 林孝松.城市古树名木地理信息系统建设初步研究[J].福建林业科技, 2007,34(2):210-214

[4] 全国绿化委员办公室.全国古树名木普查建档技术规定[S].2005

[5] 陈黎磊.资溪县简易古树名木地理信息系统的开发与研究[J].华东森林经理,2013,27(3):210-214

1005-5215(2017)02-0103-04

2016-12-20

刘发照(1963-)，男,江西横峰人，工程师，从事林业有害生物防治和检疫、林业规划设计、林业行政案件现场勘查、林业司法鉴定等工作

P228.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.02.039