导航定位系统在林业勘测工程中的应用

孟庆刚 王韵涵

（吉林省林业勘察设计研究院，吉林 长春 130000）

近年来，随着人们环保意识的不断提高，林业行业也得到快速发展，社会整体对于自然生态的保护和科学合理的林区建设已经形成较先进的认知。但部分林业防护部门尚未将最先进的技术应用于森林勘测和森林防护工作。传统的勘测技术无法对森林进行全面监测，严重影响了林业管理水平的提升。随着现代技术的发展，应用先进的科学探测手段加强对林区建设的勘察测绘，对于保护我国林业生态环境和维护土地资源多样性具有积极意义。由于林业区域的整体面积偏大，多数处于偏远山区，地形复杂，夏季阴暗潮湿，冬季容易大雪封山，勘测难度较大，采用传统的勘探方式无法有效深入林区内部。部分林业研究人员在林区内安装监控设备对林区进行监视，但林区范围较大，无法有效进行监管，如发生火灾等事故时无法及时定位具体位置。针对这一情况，笔者提出借助导航定位系统帮助管理人员对林区进行有效定位和导航，使其掌握林区发展的实际情况，使林区管理规划工作的开展更高效、更便捷。

1 导航定位系统概述

导航定位技术的不断发展，有效带动了我国在地理勘察测绘等方面的发展。在导航系统的应用过程中，可以通过卫星探测更好地了解地表物体的位置信息，基本满足了我国地理范围内的全覆盖勘查与测绘需求，工作精度进一步提高。目前，卫星探测精度可控制在15 m以内［1］。在应用导航定位系统开展测绘工作时，为更好地提升信息的可靠性和变化性，应对卫星的勘测角度等进行及时调整，还需要在地表建立对应的服务控制中心。运用导航系统，可对多个不同运动状态下的物体进行定位监测，通过实时的数据刷新其运行轨迹，实现全面探测。许多移动终端和客户设备中也搭载有导航定位系统，通过与移动终端设备的连接，在提升导航定位系统的功能服务多样性的同时，也进一步扩大了其适用范围和场景，是导航定位系统现代化与信息化发展的重要体现之一。

2 导航定位系统的应用优势

利用导航定位系统可对林区位置进行快速定位，辅助管理人员完成林区管理工作。在未采用定位系统前，林业技术人员只能采用传统的方式对林区情况进行勘测，如定期巡检、安装摄像装备等。但这些传统方式容易受到自然因素的影响，不能达到对林区及时监测的目的，严重影响林业技术人员的管理效率和管理质量。导航定位系统不同于传统技术，可实现24 h运转，图像清晰，可快速定位，林区管理人员可定时利用该系统巡视林区内部情况。目前，导航定位系统已在我国国防建设、电力调度、智慧交通和建筑水利等多行业得到应用，均产生了较大的经济收益和社会收益。将其应用在林区可帮助林业管理人员完成林业勘测调查工作，保护森林环境。

3 导航定位系统在林业勘测调查设计中的具体应用

3.1 工程测绘

林业工程定位测绘，能够帮助技术人员更好地掌握林区的地理数据信息，对于保障林区开发方案的制订具有重要的影响。为切实实现生态资源的有效防护，在林区工程开发的过程当中必须要提前规划出必要的保护范围，特别是对于一些存在珍贵动植物分布的区域，不能随意进行砍伐和其他工程建设。在工程测绘过程中，对于地理图像信息的应用更加灵活，可以按照林区的保护面积进行有效的分割与定位，快速理清可供进行环保性开发的连续范围。在导航定位系统的应用过程中，需要严格按照不同林区的经纬度参数对检测设备进行调零和校正，这也是确保系统数据精确度的有效前提。技术人员也可以对一些GPS定位系统等提前进行测量精度的有效检验。在定位过程中，若发现设备的误差超出10 m，则需要重新选择新的定位设备展开工作。在初访问一些偏远林区时可能会出现定位设备信号较弱的现象，技术人员必须要加强关注，并保证设备运行稳定后再进行有效的勘察测量。一旦工程测绘的数据信息不具参考性，制定林区的保护和建设方案时易出现较大误差，不利于进行详细统计并明确我国的林业资源状况。

3.2 导航定位

对林业工程精确定位能够有效辅助林区开发方案的制定，导航定位系统是帮助研究人员快速了解林区状况的有效工具［2］。由于林区的分布面积广阔，在勘察分析过程中，获得全面的数据信息对保证工程规划的科学性具有重要意义。而导航定位系统能够运用地理信息校正和多点测量的方式直接将林区内的实际地理信息反馈给终端平台，研究人员可更好地根据科研需求调整定位探测装置获取信息类别和精确程度，使后续的工程规划设计更具科学性与全局性。在应用导航定位系统进行林业工程的测绘分析时，导航定位系统能够根据不同的探测需求对得到的数据信息进行自动校验，特别是在其飞行航线的确定上可以通过人工干预和既定规划2种方式实现，提升了其适用场景的多样性，有效减少了技术人员的工作量［3］。导航定位探测到的图像和地理信息可以根据林区原有的分布情况制定对应的保护方案。例如，许多珍稀的动植物只能在特定的气候条件下生长，为有效保护生态多样性，必须将该区域作为保护区禁止随意开发建设，在林业勘察与工程规划方面必须要保证这项工作的有效推进，使森林保护和山区开发之间能够形成一种有效平衡的状态。在导航定位系统完成对林区地理数据信息探测后，需要利用移动存储设备和通信网络的方式及时进行存储备份，按照信息采集的时间建立网络化的数据结构，便于技术人员了解在时间演变的过程当中林区的参数变化，对于验证保护方案效果具有积极意义。

3.3 林业勘测

森林覆盖面积是对国家生态文明程度衡量的重要指标之一，在林业勘测的过程当中，应重视对林业面积的动态化测量和对比分析，数据的精准度可为当前我国生态工程发展提供支撑。研究人员需要先在林区内根据测绘需求建立参考点并将其连接到导航定位系统中，科学规划整个林区的覆盖面，以便于后续的计算和测绘。参考点的分布疏密选择必须根据林区覆盖情况进行科学调整，特别是在森林的边缘区域要设置得更加密集，以确保最终计算结果的精确性［4］。在不同的经纬度条件下，实际测量的信息和投影面积之间会存在一定的比例差异，将其换算为中央经线后再进行林业面积的测绘计量，同时兼顾不同测绘方向的数据信息偏差，以进一步保证结果的可靠性。在计算机技术飞速发展的影响下，可以根据导航定位系统建立的网格式参考点计算林区的实际覆盖面积。这种方式可提高测绘的精度，同时可有效减少技术人员的实际工作量。根据导航定位系统的信息反馈直接换算出林业面积的有效数值，减少了人工反复测量与计算过程中产生的各类偏差。根据林业区域面积的规则性和面积大小，在选择对应的导航测量方式上也有一定的差异。例如，对一些小范围且呈现矩形分布的区域，可以直接通过规划好的航线距离代替林区的边长进行统计。对一些面积大且分布形状较为特殊的林区，则可以通过GPS定位的方式进行多点测量，规划出一个更加精确的林区范围再进行计算［5］。在林区的测绘测量过程中，掌握内部具体分布情况，可以对一些需要穿林建设的铁路公路等的方案制定提供有效参考。

4 导航定位系统应用存在的问题

4.1 导航系统精度不高

目前，很多行业采用的导航系统均为GPS卫星导航系统，但该系统在我国林业勘测中应用容易出现系统定位精度不高的问题，主要是因为我国森林环境较为复杂。我国属于林业资源大国，在东北大兴安岭、小兴安岭、西南横断山脉地区均有大量的天然林区，在东部及南方地区还有大量的人工林区。相关统计显示，我国森林覆盖率高达20.36%，并且还在不断增加［6］。很多林区较为偏远，林区环境也较为复杂，GPS卫星导航系统信号易受地形条件和当地气候环境的影响，导致其定位精度不高。GPS卫星导航系统采用的双频信号，也容易受电离层的影响出现信号延迟现象，并且该系统只具有定位功能，如使其完成通信，还需配备专有的通信系统［7］。

4.2 便于应用的终端缺乏

我国林区环境复杂且分布范围较广，很多天然林区的林冠层厚度大，不利于定位导航系统进行卫星定位，因此，需要依托定位导航系统终端进行检测，进而提升对林区森林资源的定位精度和监测力度［8］。很多林区勘测的技术人员需要对森林进行实地勘测，但森林资源的地势比较复杂，如没有较好的定位系统极易失去方位，严重影响监察效果。为勘测人员配备定位导航的终端系统后，很多导航系统的终端过于笨重，不易携带，严重阻碍了勘测人员开展森林测绘工作。加之现在很多导航系统的终端具有较强的专业性，部分技术人员短时间内无法熟练应用该系统，严重降低了森林管理工作效率。因此，应对导航系统的终端设置进行改进，以提升林区勘测的工作质量和工作效率。

4.3 管理系统不科学

目前，我国森林防护的信息化程度不高，缺乏科学的管理系统对森林资源进行有效防护。随着科学技术的发展，技术交融、行业交融已经成为现代众多行业的发展现状，林业管理也应该采用更多科学的管理系统开展森林资源勘测、森林防护工作［9］。对于森林防护工作而言，最重要的就是防护森林火灾，火灾一旦发生，不及时处理，会造成严重的经济损失。据相关调查统计，全世界每年发生的森林火灾超过20多万次，特别是澳洲森林的山火爆发使得无数动物失去家园［10］。因此，在对传统森林勘测技术进行改进时，除添加定位导航系统外，还应加入消防管理、信息技术等。

5 导航定位系统应用问题的解决对策

5.1 提高导航系统定位精度

针对上述提出的GPS卫星定位系统定位精度问题，可采用北斗卫星导航系统提升系统的定位精度。北斗卫星导航系统是我国自主研发的一种卫星导航系统，其覆盖面积包括全国各个地区，可有效实现定位全覆盖。同时，我国的北斗卫星定位系统与GPS不同，采用三频信号避免电离层对信号造成较大影响，其定位更加精准。我国林区比较偏远，地形复杂，北斗系统可通过有源定位和无源定位相结合的方式，对林区进行勘测。无源定位需要借助四颗卫星定位才能确定位置，而有源定位仅需要2颗卫星即可进行定位，可显著提高定位的精准度。

5.2 改善导航系统终端设计

智能终端越先进，培训成本越少，护林及勘测技术人员的学习效率会越来越高。对于林业护林及勘测的工作人员而言，采用合适的定位系统可极大促进其工作的开展。但如果携带的终端过于笨重，则会不方便技术人员应用。基于此，应对终端进行进一步设计，使其能够向小型化、智能化方向发展，以提升技术人员的工作效率和工作质量。

5.3 加强与管理系统的通信

为加大对森林的防护力度，应建立完善的综合管理系统，保障森林勘测及防护工作的开展。除将北斗导航系统应用于林业勘测、防护外，还应将更多的辅助技术应用于林业防护中。基于上述内容，应加强北斗导航系统与其他管理系统的连接，让其为各管理系统提供准确的定位信息，帮助技术人员开展林业勘测工作，提高工作质量和工作效率。

6 结语

在林业勘测工程中，利用导航定位技术，进一步了解森林覆盖程度和生态发展情况，对林区保护方案的制订起到了重要的参考作用。在对林区内部的面积进行测量计算时，可以结合其所在区域的经纬度数值来科学判定实际的覆盖率，与计算机系统连接后，整体的计算精度和准确率都有了明显的提高。在干燥炎热的气候条件下，必须要加强对林区的防火监测管理，动态化的导航定位系统在这方面的灵活运用更具实效性，还可以形成实拍图，以辅助判断。