森林资源调查与督查的移动GIS 研发及应用分析

2020-01-09刘金龙

花卉 2020年24期

刘金龙

（云南省林业调查规划院生态分院，云南昆明 650031）

在传统的森林资源调查、督查工作中，工作人员的工作量一般都比较大，工作效率也不是很高。一旦工作人员不小心，还会出现各种各样的工作失误，直接影响森林资源调查、督查的准确性和有效性。近年来，以信息化技术为基础的移动GIS 广泛应用于林业领域。移动GIS 不仅提高了工作人员工作效率，还降低了工作人员失误率，成为我国林业部门大力推行的一种工作方法。

1 移动GIS 内涵分析

移动GIS 指的是移动地理信息系统，其框架主要由“服务器部分（中间层）”“数据提供部分（数据层）”“用户端部分（表现层）”组成。移动GIS 首次应用于企业实践中，是为了帮助野外地区的工作人员与企业内部的工作人员取得联系。自此，移动GIS应用的领域越来越广泛，例如：电力领域、水利领域、建筑领域、林业领域等[1]。移动GIS 的工作模式，是“外部条件”与“内部条件”的结合，通过这种结合，优化工作流，提高工作效率，降低工作成本。

移动GIS 之所以受到各行各业关注，并深入应用于各行各业，离不开其突出优势[2]。具体来说，移动GIS 的优势可以从这些方面去理解：①通过“外部条件”与“内部条件”的结合，跨越空间障碍，具有“空间性”优势；②通过不同空间的彼此联动，实现即时对话、即时行动，具有“实时性”优势；③移动GIS 携带方便，应用场景多，具有“灵活性”优势。

在我国森林资源调查、督查工作中，工作人员经常需要面对复杂的自然环境，大量的调查数据。在这种情况下，工作人员正需要移动GIS 的应用，来突破空间障碍，实现即时行动，这不仅可以提高工作人员工作效率[3]，还可以提升森林资源调查、督查工作的准确性和有效性。

2 森林资源调查与督查的移动GIS 研发

关于森林资源调查与督查的移动GIS，主要包含“嵌入式GIS软件”“便携式硬件”“台式机数据处理软件”这几个部分[4]。在便携式硬件上操作嵌入式GIS 软件，可以加载监测区域的扫描地形图、遥感图像、调查样地分布图等。然后，通过GPS 定位，可以确定野外地区的用户位置，并在扫描地形图、遥感图像上呈现出来。这样一来，工作人员可以在有图的模式下，引导森林资源调查人员进行定位、复位。只要有网络覆盖的地区，调查人员的动态就可以实时显示在电子地图上。具体来说：

2.1 嵌入式GIS 软件

目前，在森林资源调查与督查工作中，市面上很多嵌入式GIS 软件只是具备无图模式下GPS 样地定位功能、样地调查数据采集功能等，在图形数据方面的处理能力比较弱，有些嵌入式GIS 软件甚至根本没有这个功能。一般来说，嵌入式GIS 软件需要的功能，主要有：①很好地呈现监测区域3～5G 之内的扫描地形图，以及遥感图像，并且在此基础上，呈现样地位置分布图。通过这项功能，野外地区的工作人员可以在有图模式下开展相关工作；②通过GPS 呈现动态导航定位，其定位精度一般要控制在2～5m 的区间。相关工作人员输入样地编号、样地图层、样地点坐标之后，选择目标样地，便可呈现动态导航定位[5]；③新定义点状图层，然后开展样地调查，或者借助监测地区的样地位置分布图，开展样地调查；④如果野外地区的工作人员选择、填写调查因子，这个时候嵌入式GIS 要体现“树种组成计算”“各项因子的缺省值”“蓄积量计算”“逻辑关系检查”等功能[6]。

2.2 便携式硬件

便携式硬件目前有蓝牙GPS、掌上电脑。工作人员可以在掌上电脑上操作嵌入式GIS 软件，再用嵌入式GIS 软件，驱动蓝牙GPS，从而获取GPS 卫星信号，明确用户的方位。掌上电脑的品牌很多，例如：联想、戴尔、惠普等[7]。总体来说，掌上电脑的更新速度很快，逐渐朝“通信与数码相机一体”“集成GPS 接收机”的方向发展。在森林资源调查与督查工作中，掌上电脑需要具备的特点有：①强大的蓄电量，并且方便工作人员随时更换电池；②GPS定位要保持比较高的精度，一般控制在5m 以内。无论是使用蓝牙GPS 接收机，还是使用一体机，都要有很高的灵敏性，即使在茂密的森林中，仍然能准确接收信号；③掌上电脑要具备CF 插槽，加强调查数据的保密性、安全性；④掌上电脑要具备良好的防水、防震性能，可以适应艰苦的工作环境。

2.3 台式机数据处理软件

在森林资源调查与督查工作中，台式机数据处理软件具备的功能有：①可以将扫描地形图、传统矢量地图、遥感图像等转换成嵌入式GIS 软件可以识别的格式，还包含地图索引建立、数据压缩、栅格数据的配准等[8]；②用户可以根据调查要求，选择数据类型、格式，建立各调查因子的逻辑关系，形成森林资源调查、督查所需要的属性因子库；③可以把野外采集的调查结果放到室内，让其自动成图、入库；④可以把野外地区调查人员的数据，实时发送到室内服务器，并在台式机上检查数据内容。根据发送回来的调查人员位置，可以清晰而精准地呈现调查人员动态。

3 森林资源调查与督查的移动GIS 应用

3.1 图形图像显示

在森林资源调查与督查工作中，移动GIS 的应用之一，体现在“图形图像显示”上。如果工作人员从底层开始编代码，可以很好地处理JPG、TIF、BMP 等格式的图像，并进行地图索引、坐标系统设置、图像几何配准、建立影像金字塔等。图像配准好的时候，处理之后的图像可以自带原配准时所选坐标系统。图像没有配准好的时候，可以设置缺省坐标系统，例如：西安80 坐标系、北京54 坐标系等。当前，在掌上电脑1G 的存储卡上，移动GIS 可以容纳5～10G 扫描地形图，或者遥感图像。而且，通过影像金字塔技术，掌上电脑还可以快速显示、浏览扫描地形图、遥感图像，并且可以自动生成缩略图。

3.2 动态导航定位

移动GIS 的应用，还可以体现在“动态导航定位”上。在森林资源调查与督查工作中，调查人员需要先对地面固定样地进行定位、复位，然后再开展接下来的调查工作。在这个过程中，如果可以快速找到样地位置，就可以提高调查效率。在传统的工作模式中，调查人员主要根据地形图、航空相片等判断地形，这不仅需要花费一定时间，同时需要工作人员具备成熟的工作经验。动态导航定位的使用，可以有效改善这个问题。工作人员可以把扫描地形图、遥感图像当做底图部分，在此基础上加载样地位置分布图，然后借助GPS 定位功能，就可以把野外地区工作人员的位置呈现在地形图或者遥感图像上。

3.3 调查属性数据用户定制

关于森林资源调查与督查工作，国家设置了统一规程，但在实际情况中，全国各个地区由于森林资源的分布差异性，具体的调查因子也会存在差异化。在这个过程中，如果用户根据自己的需要，能够自主定制调查因子库，基本上不用修改原来固有的程序界面，更加有利于调查工作的开展。从这个角度来分析，移动GIS 的应用，可以体现在“调查属性数据用户定制”上。移动GIS含有的数据词典，实现了用户自主定制调查因子库。目前，数据词典的功能已经非常强大，比如“数据模板的设置”“数据类型的定义”等。更值得工作人员关注的是，数据词典还包含多种计算公式，工作人员结合每木检尺资料，便可进行龄级、蓄积量、龄组等计算。