基于地理配准的设计图辅助森林资源“一张图”更新方法研究

王 铠

(辽宁省林业调查规划院，沈阳 110122)

森林资源“一张图”年度更新是一项全国性的林地和森林资源调查工作，是及时地获取林地和森林资源现状的重要手段，做好这项工作是林业和草原主管部门的一个重要职责[1]。在森林资源“一张图”年度更新工作中，经营资料的更新是主要内容之一，其工作效率的高低直接影响整体工作效率。在目前各级林业部门的软硬件和技术条件下，将地理配准工作方法应用于林业设计图配准，来辅助“一张图”更新，可提高经营资料更新的工作效率和准确率。

1 使用设计图辅助更新的背景

目前，森林资源“一张图”年度更新工作正逐年有序开展，更新成果也在森林资源经营管理等方面得到广泛应用，但这项工作任务量较大，每年耗费大量人力物力和时间成本，尤其是作为该工作重要组成部分的经营资料更新更是面临较大的困难，主要体现在各类数据的坐标系不统一方面。

以辽宁省为例，目前基层林业部门所使用的矢量资源数据的坐标系有北京54、西安80和国家2 000三种。其中基层林业部门开展外业调查采集的坐标多为北京54坐标；开展更新工作所收集得来的使用林地、项目区调整等数据有些是西安80坐标系；更新工作最新下发的林业基础数据为国家2000坐标系。这就造成了更新工作中使用的可辅助开展资源数据更新工作的基础资料数据和森林资源数据库的坐标系不一致，没有准确的转换工具，无法直接使用，而不应用这些基础矢量数据，直接根据纸质图件进行转绘，不但费时费力、难度大并且准确度也很难保证，因此坐标系不一致问题给内业区划工作增加了极大的难度。因此，如果能够将纸质的设计图扫描成电子图，然后利用地理配准的方法，将电子图进行配准，来辅助开展内业区划等工作，就可以很好地解决因为坐标不一致导致的基础数据资料无法直接用来辅助开展内业区划更新的问题。

2 地理配准原理

地理配准(Georeferencing)是Arcgis中的一种栅格图像配准方法，主要应用于将一些扫描的地图或通过一些航空设备拍摄得到的没有空间参考信息的栅格数据对齐到准确位置或配准到地图坐标系[2-4]。通过对栅格数据进行地理配准，可将栅格数据与其它地理数据一起查看、查询和分析。

地理配准的一种方式是使用控制点对齐栅格。通常会使用位于所需地图坐标系中的现有空间数据(目标数据，如地理配准的栅格或矢量要素类)对栅格数据进行地理配准。此过程包括识别一系列地面控制点(已知 x,y 坐标)，把栅格数据集的位置与空间参考数据的位置链接起来。控制点可与变换结合使用，把栅格数据集从现有位置平移和扭曲到空间正确的位置。将栅格数据集变换至目标数据的地图坐标，常用的是一阶多项式变换(图1)。

3 基于地理配准的设计图辅助更新方法

图1 地理配准图

为了解决各类数据坐标系不一致问题，辽宁省在开发设计森林资源年度更新系统时，将地理配准的思维引入系统，专门设计了设计图配准的功能，主要是利用小班的外接矩形作为控制线来对齐栅格，以此达到设计图配准的效果，来辅助开展更新工作，具体方法如下。

3.1 扫描纸质设计图

将纸质版的设计图通过扫描设备变成电子图备用,图片格式可以为jpg或tiff等。

3.2 定位更新小班位置

在更新系统的地图显示窗口中，通过小班定位功能将地图显示窗口显示的范围调整到要变更的目标小班区域附近。

3.3 插入设计图

点击系统功能列表中的“插入设计图”，将扫描好的设计图插入进来(图2，设计图中红线区域为需要在区划的采伐地块)。

图2 插入设计图

此时，地图显示窗口的蓝色选中小班与插入的设计图中蓝色小班实际为同一小班，但在配准前，并没有在同一位置。

3.4 设计图配准

点击功能列表中的“设计图属性”功能，打开设计图配准工具窗口，如图3所示。

图3 配准工具窗口

此时，在地图显示窗口中选中蓝色小班，点击“设计图属性”窗口中的“画框”功能，在设计图上画出图中蓝色小班的外接矩形框，如首次画的不准还可以利用“设计图属性”窗口的移动距离或“↑↓←→”按钮进行大小和位置的微调，直至画出的框与图中蓝色小班外界矩形一致(图4)。

3.5 利用配准后的设计图辅助更新

如上图所示，将配准后的设计图透明度设置为半透明，则可以参照设计图中红线区域的范围，对数据库中的小班进行采伐区域的区划，区划后进行相关属性的修改，实现设计图辅助小班更新的目的。

此时，点击“设计图属性”窗口中的“校正”功能，则可实现设计图的一键配准，配准效果如图5。

图4 调整小班外界

图5 校正设计图属性

4 结语

地理配准是将无空间位置信息的栅格数据(图片数据)变换到正确空间位置的一种较为便捷的方法，将地理配准的思维引入森林资源年度更新系统，实现各类森林经营设计图(如采伐、造林等)的一键配准，利用配准后的设计图辅助开展森林资源小班更新，可解决因设计图坐标系与小班数据坐标系不一致导致的无法使用问题。辽宁省利用该方法分别于2016年和2017年进行了森林资源数据更新工作，达到了森林经营设计使用效率的最大化，且保证了更新的效率和准确性。该方法可为其他地区森林资源更新或其他类似工作提供借鉴和参考。