林业大型线状工程外业调查技术探析①

2019-12-22贺强

热带农业工程 2019年5期

贺强

（湖南省岳阳市岳阳县林业局湖南岳阳 414100）

2017年3月，国家林业部门已经停止国内所有天然森林覆盖地区的商业性采伐，由此可见政府层面的重视程度以及森林的重要性。林业部门的工作主要是保持森林地区生态平衡，保护生态圈的多样性与环境的协调发展，这也就要求林业部门要依据先进的科学技术手段对森林资源充分调查研究，外业调查技术是了解森林、管理森林、规划营林、资源监测等方面的重要手段，只有不断的创新技术才能更有效的提高工作效率。

1 林业大型线状工程外业调查技术研究进展

林业外业调查主要从林业地区生态圈的自然属性与社会属性进行研究，林业部门管理面积大、生物多样性复杂，提高外业调查的精准性对于林业部门的工作有重要意义与指导作用，同时也能为林业部门相关的决策与管理提供可靠的数据支撑。林业大型线性工程的外业调查面积大、距离远，给工作人员带来极大的不便，调查数据也不够精准，但是随着科技的快速发展，林业外业调查的技术手段也在不断发展，如Android系统的移动端林业调查采集系统平台、无人机飞行器、摇杆控制技术、智能设备以及3S技术的应用，都为林业外业调查提供了更加高效、便捷、精准的服务。

大型林业线状工程主要针对道路沿线、高铁沿线、河道沿线等这样的类似项目，其具有沿线路程长、地域广、跨越大、地表分布复杂等特点，所以林业外业调查工作也就对应耗时长、工作内容多、资料输送远等特点。外业调查的结果、数据、技术手段及技术设备有非常大的联系，在目前外业调查技术上主要依靠全球定位系统（GPS）、安卓操控平台、地形图、摄像机、照相机、监控探头为主要基础，对于大型的线状林业工程在有条件的情况下还需要有无人机进行配合拍摄，并结合ArcGIS软件作为辅助；遥感技术与Dailyroad的外业调查，更多是依靠奥维互动地图及记录仪进行配合。

2 林业大型线状工程外业调查样点与样地查找技术

2.1 调查工具及设置

首先要确定地形图与卫星图，通常采用1∶10 000的比例尺，根据实际需求可以进行放大或缩小，在进行外业调查前作业人员要熟悉相关的地物标记，这些标记都需要寻找其样点与样地。然后根据各地不同的情况设置GPS定位，当全球系统（GPS）或卫星定位系统在没有导向或者信号的情况下，要提前下载离线地图，地图的下载要尽可能选择谷歌卫星混合图，其中包含的数据更加清晰多样，可以为后期工作做好充足的准备[1]。

2.2 寻找样点与样地的方法

根据带有导向性的样点或者样地进行实地调查，并在实地物标上与地形图进行核对分析，对于偏差与位置进行标注和绘制，这就是典型的导向法，这种方法较繁琐，工作效率低。GPS导航法是在外业调查前确定和输入样点坐标，大部分手持导航仪，可以先在地形图上确定调查小班，然后根据导航上出现的卫星信号选择坐标航点，此时仪器会给工作人员一个方向和距离，然后工作人员可以根据数据进行寻找样地。卫星定位法是在没有导向情况下的最佳方式之一，可以使用“奥维”互动地图等软件，先将自身进行地位，然后在窗口栏输入样点、样地对应的位置，让软件进行分析计算出路径，同时可以将这些数据进行收藏或保存，以供下次使用[2]。在一类外业调查中需要连续清查和复位样点，通常需要前期根据GPS进行导航，或用上述方法找到样地，然后不断缩小区域，再根据2棵样木的方位角和水平距离用定位中心桩位完成复位样点。

3 林业外业调查采集系统设计

3.1 总体设计

目前的Android系统开发以Android Studio为主要工具，它可以为系统提供效率更高的构建功能。总体的设计方向主要是以遥感影像数据、森林资源矢量数据、地形格栅数据为依托，将林业外业调查采集的数据录入系统，再将这些数据进行整合分析，归纳总结在森林资源管理终端中，并实时更新数据库，实现外业调查数据与管理系统的瞬时衔接，对于协同作业管理有更好地表现能力。

3.2 功能模块设计

Android系统与野外数据采集有重要的关联程序，在功能模块上也有独特的优势。首先是外部数据加载，可以提供更多的矢量数据加载信息，并将所有数据进行标准化、格式化归纳，工作人员可以根据不同的情况对这些模块和数据进行删减，以符合工作内容和要求。其次是数据采集和编辑，Android系统可以提供多种数据采集方案，支持全球定位系统、实时采集、航飞采集、手绘采集、十字采集等，并根据不同的地形特征和单位需求采用更加灵活的操作和编辑图形采集工作。最后是影像加载与地图纠偏，系统可以下载离线地图并实现遥感影像存储与移除，让参考影像来源更加多样化，另外对于离线影像与小班线生成的微小偏差可以进行自动纠偏，确保离线影像与底图影像完全吻合。

3.3 系统特点及优势

基于Android研发的系统可以有效避免手工采集坐标点的精度不准问题，通常在屏幕中心位置有一个十字采集位置，它不会随着底图的变化而变化，但是可以放大或缩小比例。传统的影像加载较繁琐，手动单张图像加载效率低而且容易产生偏差，系统可以将全部底图在同一时间共同加载[3]，能提高工作效率和精准度。

4 外业调查的技术种类

4.1 传统林业外业调查技术

在以往的传统林业外业调查中最多使用的都是纸质地形图和纸质遥感影像图，并以手持GPS为航向硬件，由于早期调查技术缺少定位系统支撑，外业调查更多的是依靠调查人员的常年经验，不断累积数据，并需要大量的文字性记录。随着GPS的出现，传统林业调查有了较大改善，工作人员可以根据手持GPS设备进行坐标定位，并通过其中的数据与地形图比对，就可以相对精确的确定区域位置。

4.2 无人机外业调查技术

无人机具有体积小、操作简单、能耗低、飞行灵活等优点，是现代林业大型线性工程外业调查的重要工具，摆脱了以往传统外业调查的弊端，成为外业调查中较成熟可靠的技术。由于大型线性工程距离长、覆盖面积广、交通不便等因素影响，依靠传统的外业调查手段无法高效的完成任务，经常要耗费大量的人力物力。所以无人机技术的逐渐成熟为野外勘测提供了更多的可能性，目前无人机技术主要依托于全球定位系统、无人机飞控技术、航拍功能的优化组合，可以根据工作人员设定的航线进行野外航拍，并将拍摄图片和数据导入系统中，对于图片的修正、轨迹的矫正、数据的处理等多个环节统一整理完成，缩短了调查时间。

4.3 遥感+ Dailyroad外业调查技术

无人机虽然有诸多优势，但是造价相对较高，对于操作的技术人员也有一定要求。由于林业部门的外业调查费用较少，需要综合考量使用，而遥感+ Dailyroad外业调查技术有效的弥补了这一空白。遥感+ Dailyroad外业调查技术首先要依靠谷歌地球的第三方开发应用，例如奥维互动地图等，然后再与遥感+ Dailyroad外业调查软件匹配结合，以此完成林业大型线状工程外业调查工作。这项技术将遥感技术与行车记录仪进行有效衔接，其主要操作方法是将目标区域内的数据先行导入到地形图软件中，并作为野外调查导航数据，然后由工作人员驾驶汽车按照路线行驶，在此过程中使用Dailyroad外业调查软件录制该区域内的实况视频，录制完成后将所有数据导入电脑中，利用软件将成型的影像和原有数据进行比对，所有的行驶路线均包含坐标点与经纬度，而且与数字地形图中的坐标点、地标信息、地表现状相结合，最后得到完整的数据链条。