全球定位系统GPS在林业调查中的运用分析

陈佳斌

(广东省岭南院勘察设计有限公司,广州 510663)

随着我国林业工程的不断发展，以及航天卫星技术取得的成就，我国早在20世纪末就将GPS全球定位技术应用到林业工程的调查研究中，其中包括对当地气候条件、地势地形以及资源等方面的调查，以获得更多的数据。林业工作人员根据调查研究所得出的数据，进而采取针对性的解决措施，从而使我国林业工业能够获得更高质量的发展，从而促进对生态环境的保护。

1 GPS全球定位系统的分析研究

1.1 GPS全球定位系统概述

作为一个标准的定位系统，GPS被应用于各种领域中，与传统的测量系统相比，GPS能够发挥出更好的优势，使一些规模较大的测量工程能够得到很好的利用。比如在广东省河源市国有坪山林场森林资源调查报告中，在技术资料准备这一阶段，对图纸或者影像资料有着特殊要求，需要收集分辨率更高的遥感影响资料。在物资仪器工具准备中也特别明示了要准备GPS全球定位系统。由此可以看出GPS对于林业调查研究具有非凡的意义，它不仅被应用于军事领域角度，对于一些民生行业以及自然资源发展也有着广泛的用途。

GPS是在1993年所布置完成的，GPS全球定位系统主要是由24颗平面轨道定位卫星所组成，其中每3个卫星组成1个轨道平面，对地球上的任何一个地点都能够进行实时观测，从而达到良好的数据收集效果。

1.2 GPS全球定位系统的工作原理

GPS基本上由3个部分组成，其中包括空间部分、控制部分以及用户部分，空间部分指的是太空中的卫星组成；控制部分指的是对太空系统的控制；用户部分指的是GPS所应用到的客户。具体的工作原理如图1所示。

从图1可以看出，GPS以多个数量的卫星为基础，通过发射信号的方式，将所观测到的信号发送到GPS接收机中，并且将收集到的信号进行处理，应用到各行各业中。如果GPS系统统一采用原子钟系统，卫星数量代表为t1，GPS接收机的信号代表t2，那么两者之间存在的距离公式为：Δt1=t1-t,Δt2=t2-t。假如某一个信号量表示为t3，那么该信号量和GPS接收机之间的距离为：p=c(t2-t1)，其中c

图1 GPS全球定位系统工作原理图

代表的是光速，p代表两者之间的距离。在实际应用GPS全球定位系统的过程中，有时获得的信号有效，同时和GPS接收机之间有着明显的差距，那么根据(1-2)的公式原理，要想计算出两者之间的实际距离，具体公式表示为：P=P+CΔt1,其中P代表实际观测的数量。如果是对四颗卫星进行应用的话，那么需要对原有的(1-3)公式原理进行调整，最终得出GPS卫生接收机以及钟差之间的距离，那么具体表示的公式为：

1.3 GPS全球定位系统的特点

GPS测量技术的出现，对于导航技术来讲具有非常重要的意义。与传统测量技术相比，GPS全球定位系统自动化程度较高，在接受卫星所传送的信号时，通常会在测量站的周围安装一根接收天线，然后将室内的通讯网线和天线进行连接，从而达到良好的接收效果。启动电源后，只需要打开接收机的按钮即可，其余的操作便可通过人工智能所完成，充分体现了其自动化程度较高的特点。在观测速度上，以往测量方式虽然也能够起到收集数据的效果，但是在测量速度上与GPS测量技术有着很大差距。传统测量技术在进行静态定位时，通常需要30 min左右，而利用GPS测量技术只需要15 min左右即可，比传统测量技术高出了1倍以上的效率，从而有效提高了测量工作的效率。在覆盖面上，由于GPS全球定位系统是由24颗卫星所组成，在进行观测的过程中，可以利用其中任何一个卫星作为数据参考，不仅丰富了信息数据调查的内容，同时也实现了对全球的全面覆盖，使观测的数据更加真实准确[1]。

2 林业调查工作中应用GPS定位系统的注意事项

林业调查工作从其自身的调查内容来看，具有非常丰富的广泛性，其中包括对森林面积的测量，对山川山脉走向的测量和对森林树种选择的测量等。这些林业调查内容都在不同程度上影响着我国林业工程的发展，通过对GPS定位系统的有效应用，使林业调查工作能够不断朝着精细化以及现代化的方向发展。但是需要注意对各种仪器的加强管理，防止因为仪器的损坏，使林业测量工作无法顺利进行，或者收集到的信息数据存在误差，以改无法作出正确的解决措施。首先在应用GPS定位系统之前，工作人员需要仔细检查各种仪器设备的运行情况，在开启GPS接收机时，如果上面的数值显示为出厂数值，那么说明该GPS接收机的运行状况良好，没有出现较为明显的波动。如果显示的不是出厂数值，那么需要对其进行重新调整，防止在运行的过程中出现偏差，测量位置的偏差大于10 m，说明该接收机存在着严重的质量问题，需要工作人员立即进行更换[2]。

其次当GPS测量定位系统运行后，画面系统中的屏幕就会显示此时的卫星状态页面，说明整个卫星系统处于较为稳定的状态。这个时候就需要继续使用功能菜单中的罗盘导航页面，待数据信息足够稳定后再打开数据接收信号，保证整个数据读取的过程中能够平稳运行。另外在接受卫星信号的过程中，受外部环境的影响，信号在传输的过程中可能会发生变化，从而影响了数据的准确性。因此要想使接受的信号更加具有准确性，需要等卫星信号达到准确地点后再进行数据读取，从而实现对卫星数据的准确应用，这对林业调查工作也有着诸多的好处。

最后需要注意下周围的环境，尽量避免接收地区周围存在大量的障碍物以及高压电线，因为周围障碍物如果较多的话，会直接影响着卫星信号传输的效率，导致林业调查工作整体的工作效率降低，准确性受到很大影响，误差性会持续扩大。因此需要把控和周围障碍物之间的距离，一般保持在15 m以上的距离即可。另外林业调查工作在应用GPS定位系统过程中，需要做好相关的防范措施，主要用来防止数据丢失现象的发生。如果发生数据丢失的现象，需要对航点进行重新规划，然后在进行一系列的数据收集工作[3]。

3 GPS定位系统在林业调查工作中的功能内容

3.1 定位功能

定位功能是GPS定位系统最基本的功能，并且具有较高的灵活性的特点，对于不同的行业有着不一样的功能作用[4]。在面对林业调查工作时，主要实施的是自动抽样定位功能，不但可以将所有的林业资源内容记录下来，同时还能够对数据采集的地点进行精准记录，即使在长时间的影响下，当地森林地表外观发生了很大的变化，但是通过GPS定位系统中的自动抽样功能，一样可以寻找之前的数据采集地点，从而节省更多的时间，也提高了工作效率[5]。

3.2 计算功能

计算功能是通过对定位点数据的输入，以森林资源中的海拔为标准，利用上述所描述的公式，计算出任意位置之间的距离。通常林业工作人员在野外测量的过程中，将出发点以及工作的地点当作定位点，然后利用距离公式测量出两点之间的距离，从而有效解决了工作人员在户外工作中线长度不够长的问题[6]。

3.3 火灾蔓延速度测定功能

在森林防护工作中，最为重要的就是预防火灾工作，假如森林出现了较为严重的火灾，那么利用GPS定位系统能够及时测定火灾蔓延的速度，帮助工作人员掌握火灾的运动方向，从而采取相关对应的解决措施，防止火灾进一步的蔓延下去。另外GPS定位系统还具有较强的导向功能，能够更加直观的显示目的地之间的距离和运行速度，以及预计达到目的地所需要的时间等，从而有效提高了工作效率[7]。

3.4 导航功能

导航功能具体分为3个步骤，首先在测量工作的过程中，工作人员需要选取某一个点的位置当作航路点，然后在选择本次测量工作的目的地，使测量工作的目标更加具体。其次计算出2个航路点之间的距离，通常2个航路点之间的距离被称为航段，同时拥有多个测量的路线，每条路线都有着不同的航段[8]。路线是由起点和终点之间的距离所组成，主要是用来观测路线中所有存在的数据信息。其主要用途分为2种，第一种是利用GPS接收器进行测量调查的过程中，需要测量人员随时将途经的地点记录下来，其中包括各种树木的分布，山川河流的分布等[9]。然后在调查的过程中，可以和其他参照物进行对比，为航路点提供正确的测量数据。第二种当测量人员进行测量工作时，需要提前将GPS接收机和计算机进行有效的连接，并提前规划好调查的路线，将调查路线以不同的方式输入到接收器中，使寻找目的地的整个过程更加方便快捷。最后在GPS导航仪器上安装其他功能键，主要目的是用来设定具体的目标，然后在系统中的菜单列表选择一个最佳的航路点，使目的性更加明确。在完成以上操作内容后，测量工作就会随着测量路线前进[10]。

4 GPS定位系统在林业调查工作中的具体应用

对于林业资源的开发利用，需要结合当前的经济发展情况，随时了解森林资源的动态变化，并作出相关的决策。以往的林业资源调查方式主要是对各种信息数据进行整理，然后根据这些数据的信息制定出具体的方案，所消耗的时间较多，并且在准确性上存在较大的缺陷。因此需要GPS定位系统解决上述问题[11]。

4.1 资源管理

森林资源作为人类宝贵的财富，对人类社会有着非常重要的影响。通常情况下每一片森林所包含的资源相对丰富，要想调查所有的林业资源有着一定困难，因此需要利用GPS定位系统进行覆盖式的测量，准确测定出森林的分布区域。比如在研究不同树种生长区域以及生长特点时，可以利用GPS定位系统提前确定好树木的生长位置，并将其储存下去。然后分析出当地的气候样貌，从而判断出该树种的生长区域以及生长特点，并以此为基础，分析当地的生态环境系统。当测定某树种的分布区域时，需要将分布区最宽处的2点进行定位，然后在利用GPS定位系统的计算功能，准确计算出该分布区域的宽度，并将不同树种的数据记录绘制到一起，从而得到该区域的树种分布详细数据。如果树种分布受地形的影响发生了变化，那么依然可以利用GPS定位系统准确找到树种的分布位置。在测量森林面积时，以往采用的是经纬仪测量方式，这种测量方式虽然在效率上有所提高，但是准确度却不如GPS定位系统，因此可以采用GPS定位系统沿着周边以及拐角处均匀的向前测量，然后再利用GPS定位系统的测量方式，估算出森林的覆盖面积以及各个树种的分布情况，同时也能够保证准确度更高。另外在森林防火工作中，依然可以采用GPS定位系统，将火灾位置进行准确定位，同时计算出火灾面积、火灾具体的损失量等。因此从以上内容来看，在林业资源管理工作中，利用GPS定位系统对各种数据资源的调查，能够保证调查的数据准确度更高，安全性能更强，从而为当地林业部门提供更加准确的决策依据。

4.2 造林工作应用

通过对GPS定位系统的应用，能够有效提升林业播种的效率。在没有应用GPS定位系统之前，由于无法对播种位置进行准确的监控，很难区分已播种林地和未播种林地，因此经常会出现重复播种以及缺少播种的现象，这使很多林业资源遭到不同程度的破坏。而在应用GPS定位系统后，工作人员根据以往的播种记录，能够快速找到播种的地点，同时能够查看是否存在未播以及重复播种的行为。另外通过对航线设定，工作人员可以出发点与目的地之间的距离进行设定，这不仅使工作难度有效降低，而且也极大提高了工作效率，且可以节约大量的人力、物力和财力。

4.3 国家森林资源调查应用

该调查应用具体分为包括2个方面，一个方面在定位样地详地的过程中，需要根据GPS行为系统中导航功能进行设置，可以充分降低调查工作的劳动时间，提高调查工作的工作效率，同时也能够保证定位的位置更加准确合理。比如在广东省河源市国有坪山林场资源调查报告中，在林班区划的内容中，基本上采用自然区域划分以及综合区域划分的方式。在行政村的划分范围过程中，需要以山川河流等地形作为具体划分，在地势平坦地区，可以采用人工区域划分的方式，通常邻班面积为100～200 hm2，如果行政村的面积过大的话，可继续放宽林班区划面积。在定位面积的过程中，需要将定位精准程度控制在10 m以内，保证区域划分的程度能够更加精准。首先将森林面积的西南角坐标地点输入到GPS系统，然后开启GPS系统的定位导航功能，将对应的东北点作为终点，使其完全进入导航状态.当导航画面完全显示两者的距离时，那么根据该点的最终方向，按照所指示的方向前进，保证实际距离和估算距离之间的误差在10 m左右。第2个方面在固定地点复查的过程中，需要提前将复查地点进行记录，然后根据记录的内容找到复查地的准确位置，摒弃传统的引点定位功能，从而提高调查的准确性。

4.4 森林资源规划设计应用

森林资源规划设计具体包括2个方面，首先在样地调查的过程中，需要提前设置好相关数量的样地面积，展开实际的总量调查。其次在小班边界关键点的确定中，需要利用GPS精准定位系统，在几个关键点的地理坐标中划分出不同的小班界线，然后再根据这些小班界线将其标注在地形图中，解决传统对坡调绘方法对于一些边界线无明显地物的难题。比如在广东省河源市国有坪山林场资源调查报告中，要求小班面积不能过大，商品林小班不能超过30 hm2，生态公益林小班不能超出35 hm2，自然保护区不能超出70 hm2等。

5 结语

综上所述，GPS定位系统作为一种高新测量技术，不仅对林业工程有着很大影响，对各行各业都有着积极且重要的作用。随着科学技术水平的不断完善，GPS定位系统中的测量功能也更加完善，操作上也更加便捷，能够有效提升林业调查工作的工作效率，加强对成本的节约，最终实现我国林业工程的快速发展，从而保证当地生态环境的良好态势。