山东省森林资源清查系统在第九次森林资源清查中的应用

赵 青，张 芬，张 靖，姜建成，李士江，赵 燕，吕常笑，王一辰

（山东省林业监测规划院，山东 济南250014）

森林资源是地球上最重要的资源之一，是生物多样化的基础，也是生态文明建设的重要内容。森林资源清查是以掌握宏观森林资源现状与动态为目的，利用固定样地为主要对象进行定期复查的森林资源调查方法，通过森林资源清查可以及时掌握全省森林资源现状和变化趋势，对森林资源和生态状况进行综合评价，为全国和山东省林业科学决策提供丰富的信息和可靠依据[1-2]。至今，我国共完成九次森林资源清查，随着经济发展和科技进步，森林资源清查在优化体系和方法改进等方面逐步提升，根据清查数据采集工作中主要采用的技术方法和手段，大致分为传统纸质调查、GPS定位找点、PDA调查和基于平板数据采集器调查四个阶段，实践和应用新技术已成为当今资源清查工作的新要求和新常态[3-4]。

按照国家林业局的统一要求，山东省于2017年开展了第九次森林资源清查。本次清查以《国家森林资源连续清查技术规定（2014）》和《第九次全国森林资源清查山东省清查操作细则》为主要技术依据，首次应用了山东省森林资源连续清查系统，大大提高了工作效率和成果质量，示范了3S等高新技术在森林资源清查中的应用，为发展现代林业、建设生态文明提供重要的支撑和保障。

1 系统概况

山东省森林资源连续清查系统是在深入研究山东省九次连清的组织方式、调查方法以及数据汇总方式，结合实际，综合运用数据库技术、MIS（Management Information System，管理信息系统）技术和 GIS（Geographic Information System，地理信息系统）技术开发的一套系统[5]。该系统实现了森林资源数据的快速获取，使图形、数据等信息的更新、分析和处理更为准确和高效，是集外业调查、内业管理与数据处理分析于一体的综合平台。

图1系统总作业流程图

图2 移动端作业流程图

系统包括桌面端系统和移动端外业系统两部分，桌面系统用于前期数据导入、样地分配、数据下发、数据处理、数据检查、生成样地调查卡片等工作；移动端用于样地实地调查，包括样地导航、录入调查因子、拍摄实地照片等，同时包含优势树种筛选、平均胸径、平均树高自动计算和磁方位角、坐标方位角自动转换等功能。

2 系统运行环境

桌面端系统安装在台式或笔记本电脑，要求CPU配置intel core i5以上，内存4G以上，显示屏最低支持分辨率1024*768；操作系统推荐 Win7 64旗 舰 版；Microsoft.NET Framework4.0；Microsoft Office 2003/2007/2010（推荐安装）；ArcGIS Runtime 9.3或 ArcGIS Runtime 9.3.1。拷贝“山东省森林资源连续清查系统.EXE”安装包，按提示完成安装并注册。

图3 桌面端总体界面

移动端系统安装于平板电脑，要求其系统支持Android 4.0以上系统，CPU 1G双核或以上，内存8G或以上，支持GPS，系统需安装第三方连接软件，建议使用应用宝。点击安装包安装软件并完成注册，平板电脑内存位置会自动生成一个名称为山东省森林资源连续清查系统的工作目录文件夹，并在该文件夹下产生其他文件夹（包括数据、轨迹、影像等）。

3 样地外业调查

样地外业数据采集是整个清查工作的关键环节。该系统的移动端，以安卓平台为基础，集导航定位、数据录入、现场拍照等功能为一体，实现了无纸化调查，提高了数据的精度和调查效率；实现了每块样地的航迹采集和照片采集，提高了森林资源数据的丰富性和完整性。

图4 移动端样地调查界面

3.1 数据准备

将前期数据库（ZDB格式）导入到桌面端系统内，对各调查组进行数据分配并下发，生成移动端（平板电脑）可以加载的数据。然后将下发数据拷贝到移动端调查软件的安装目录下。

3.2 样地导航

从移动端（平板电脑）打开数据，首先设置GPS五参数，选择要去调查的样地，点击“导航”功能，可自动获取选择样地的前期GPS坐标，屏幕会显示目标点与当前位置的距离和大致行进方向，便于调查人员快速的找到样地所在位置。点击“轨迹”功能，记录从出发到到达样地的移动轨迹。

到达样地后，利用前期资料和样地定位物等辅助，找到样地的西南角点，待GPS信号稳定后采集西南角点坐标，作为该样地的GPS坐标自动存入数据库中。

3.3 样地定位与测设

系统内置有前期数据和位置图作为参考，坐标方位角录入时直接填写实测磁方位角，系统自动换算为坐标方位角，减少了调查人员自行计算的时间和可能造成的错误。如定位物发生变化，可根据现地情况增设或改设定位物。

在引线、样地周界测量中，除提供磁方位角与坐标方位角自动换算、斜距与水平距自动换算功能外，还提供了周界边长控制、周长误差和闭合差自动计算等功能，对于超出正常范围的数据进行提示，便于调查队员科学合理的控制误差，准确复位样地周界。样地复位后，生成样地位置图，进行样地特征说明，拍摄样地全景、中景、近景、工作合影等照片。

图5 样地位置图

3.4 样地因子填写

系统内置了各项因子的数据字典，填表时直接选择相应的因子，不需自己录入文字，避免了不规范数据的产生。样地因子填写的核心是地类的确定，调查人员选择地类后，系统会根据地类渲染必填项（红色）、不填项（灰色）和选填项（白色），然后根据现地实际情况逐项填写，其中平均胸径、优势树种、树种组成由系统自动计算。

系统录有前期数据，可随时查看，便于进行两期比较。同时系统提供了逻辑检查功能，可提示填写过程中出现的逻辑错误，便于及时更正。此外，系统内置了技术标准和细则，调查过程中可随时查阅。

图6 样地因子调查表

3.5 每木检尺

系统携带了前期样木数据，并将部分变化不大的主要因子进行了预设置，调查队员基本只需确定样木是否为活立木、树种和编号、本期胸径和采伐管理类型即可。

调查时要针对每棵样木进行检尺和位置核对，并填入系统，可随时点击进入样木位置图，直观看到样地内每棵样木的相对位置、检尺情况及当前状态（红色标示为未检尺样木、绿色为检尺完成样木、蓝色为多测木、灰色为异常木、横杠为本期死树（采枯倒）、五角星为当前选中样木），便于现地查看样木复位情况和掌握工作进度。

检尺完成后，点击统计，可对样木、跨角林、株树等进行统计。系统自动计算优势树种、平均胸径和树种组成，并在优势树种里推荐5株胸径跟平均胸径最接近的样木，调查队员从其中选3株测量树高，填写完成后平均树高自动计算并填入样地因子表。

最后，根据样地情况填写植被调查、未成林造林、样地变化、森林灾害、下木调查和天然更新等表格。

图7 每木检尺调查表

图8 样木位置图

3.6 逻辑检查

样地调查完成后，首先进行数据质检，针对逻辑错误项，逐一修改，修改完成后会提示样地状态为已完成。移动端的逻辑检查提示外业调查因子填写的完整性和正确性，把检出的错误在现地解决，避免以后发现问题造成不必要的返工，大大提高了外业调查的工作效率。

4 成果数据生成

调查小组的所有样地调查完毕后，通过应用宝将调查数据文件夹（内部存储/山东省森林资源连续清查/数据目录下）导出至电脑（建议：D/山东连清数据/小组回传数据目录中），在桌面端系统点击数据上传，选择调查数据，将其上传至桌面系统。在桌面端可以查看样地的属性因子、样木位置图和照片等，并进行数据逻辑检查。

各调查小组数据全部上传回桌面端后，点击“系统工具”模块下的“样地数据合并”，选择要合并的ZDB文件，进行合并。最后进行成果数据的导出，生成成果数据库（MDB文件），生成样地位置图和样地卡片。

5 总结

山东省本次清查共复查前期固定样地9646个、植被调查样地385个[2]，工作涉及内容多，工作量大，数据精度要求高。山东省森林资源清查系统的应用，实现了调查因子标准化录入和成果数据的规范性；充分利用了安卓系统平板电脑的特点，内置了数据字典和操作细则，简单易学、使用方便；系统自动进行磁方位角与坐标方位角转换、斜距与水平距转换，优势树种、平均胸径自动计算等，提高了外业录入速度和数据的准确性；系统的质检功能及时提示逻辑错误，避免错填、漏填，保证了数据逻辑的正确性和完整性；系统自动生成成果数据库，生成样地卡片和样木位置图，极大减轻了内业数据处理的工作量，提高了工作效率。

该系统集资源调查、分析、统计和汇总于一体，在本次森林资源清查中提高了工作效率（全省节约调查时间 51天）[5]，节约了调查成本，提升了成果质量，建立了全省森林资源连续清查数据库和信息管理系统，推进了全省森林资源数字化管理和无纸化、精准化、信息化发展，为全省乃至全国林业信息化建设提供了有力的支撑和保障。