賀 強(qiáng)

（湖南省岳陽(yáng)市岳陽(yáng)縣林業(yè)局 湖南岳陽(yáng) 414100）

2017年3月，國(guó)家林業(yè)部門(mén)已經(jīng)停止國(guó)內(nèi)所有天然森林覆蓋地區(qū)的商業(yè)性采伐，由此可見(jiàn)政府層面的重視程度以及森林的重要性。林業(yè)部門(mén)的工作主要是保持森林地區(qū)生態(tài)平衡，保護(hù)生態(tài)圈的多樣性與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，這也就要求林業(yè)部門(mén)要依據(jù)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段對(duì)森林資源充分調(diào)查研究，外業(yè)調(diào)查技術(shù)是了解森林、管理森林、規(guī)劃營(yíng)林、資源監(jiān)測(cè)等方面的重要手段，只有不斷的創(chuàng)新技術(shù)才能更有效的提高工作效率。

1 林業(yè)大型線(xiàn)狀工程外業(yè)調(diào)查技術(shù)研究進(jìn)展

林業(yè)外業(yè)調(diào)查主要從林業(yè)地區(qū)生態(tài)圈的自然屬性與社會(huì)屬性進(jìn)行研究，林業(yè)部門(mén)管理面積大、生物多樣性復(fù)雜，提高外業(yè)調(diào)查的精準(zhǔn)性對(duì)于林業(yè)部門(mén)的工作有重要意義與指導(dǎo)作用，同時(shí)也能為林業(yè)部門(mén)相關(guān)的決策與管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。林業(yè)大型線(xiàn)性工程的外業(yè)調(diào)查面積大、距離遠(yuǎn)，給工作人員帶來(lái)極大的不便，調(diào)查數(shù)據(jù)也不夠精準(zhǔn)，但是隨著科技的快速發(fā)展，林業(yè)外業(yè)調(diào)查的技術(shù)手段也在不斷發(fā)展，如Android系統(tǒng)的移動(dòng)端林業(yè)調(diào)查采集系統(tǒng)平臺(tái)、無(wú)人機(jī)飛行器、搖桿控制技術(shù)、智能設(shè)備以及3S技術(shù)的應(yīng)用，都為林業(yè)外業(yè)調(diào)查提供了更加高效、便捷、精準(zhǔn)的服務(wù)。

大型林業(yè)線(xiàn)狀工程主要針對(duì)道路沿線(xiàn)、高鐵沿線(xiàn)、河道沿線(xiàn)等這樣的類(lèi)似項(xiàng)目，其具有沿線(xiàn)路程長(zhǎng)、地域廣、跨越大、地表分布復(fù)雜等特點(diǎn)，所以林業(yè)外業(yè)調(diào)查工作也就對(duì)應(yīng)耗時(shí)長(zhǎng)、工作內(nèi)容多、資料輸送遠(yuǎn)等特點(diǎn)。外業(yè)調(diào)查的結(jié)果、數(shù)據(jù)、技術(shù)手段及技術(shù)設(shè)備有非常大的聯(lián)系，在目前外業(yè)調(diào)查技術(shù)上主要依靠全球定位系統(tǒng)（GPS）、安卓操控平臺(tái)、地形圖、攝像機(jī)、照相機(jī)、監(jiān)控探頭為主要基礎(chǔ)，對(duì)于大型的線(xiàn)狀林業(yè)工程在有條件的情況下還需要有無(wú)人機(jī)進(jìn)行配合拍攝，并結(jié)合ArcGIS軟件作為輔助；遙感技術(shù)與Dailyroad的外業(yè)調(diào)查，更多是依靠奧維互動(dòng)地圖及記錄儀進(jìn)行配合。

2 林業(yè)大型線(xiàn)狀工程外業(yè)調(diào)查樣點(diǎn)與樣地查找技術(shù)

2.1 調(diào)查工具及設(shè)置

首先要確定地形圖與衛(wèi)星圖，通常采用1∶10 000的比例尺，根據(jù)實(shí)際需求可以進(jìn)行放大或縮小，在進(jìn)行外業(yè)調(diào)查前作業(yè)人員要熟悉相關(guān)的地物標(biāo)記，這些標(biāo)記都需要尋找其樣點(diǎn)與樣地。然后根據(jù)各地不同的情況設(shè)置GPS定位，當(dāng)全球系統(tǒng)（GPS）或衛(wèi)星定位系統(tǒng)在沒(méi)有導(dǎo)向或者信號(hào)的情況下，要提前下載離線(xiàn)地圖，地圖的下載要盡可能選擇谷歌衛(wèi)星混合圖，其中包含的數(shù)據(jù)更加清晰多樣，可以為后期工作做好充足的準(zhǔn)備[1]。

2.2 尋找樣點(diǎn)與樣地的方法

根據(jù)帶有導(dǎo)向性的樣點(diǎn)或者樣地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并在實(shí)地物標(biāo)上與地形圖進(jìn)行核對(duì)分析，對(duì)于偏差與位置進(jìn)行標(biāo)注和繪制，這就是典型的導(dǎo)向法，這種方法較繁瑣，工作效率低。GPS導(dǎo)航法是在外業(yè)調(diào)查前確定和輸入樣點(diǎn)坐標(biāo)，大部分手持導(dǎo)航儀，可以先在地形圖上確定調(diào)查小班，然后根據(jù)導(dǎo)航上出現(xiàn)的衛(wèi)星信號(hào)選擇坐標(biāo)航點(diǎn)，此時(shí)儀器會(huì)給工作人員一個(gè)方向和距離，然后工作人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行尋找樣地。衛(wèi)星定位法是在沒(méi)有導(dǎo)向情況下的最佳方式之一，可以使用“奧維”互動(dòng)地圖等軟件，先將自身進(jìn)行地位，然后在窗口欄輸入樣點(diǎn)、樣地對(duì)應(yīng)的位置，讓軟件進(jìn)行分析計(jì)算出路徑，同時(shí)可以將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收藏或保存，以供下次使用[2]。在一類(lèi)外業(yè)調(diào)查中需要連續(xù)清查和復(fù)位樣點(diǎn)，通常需要前期根據(jù)GPS進(jìn)行導(dǎo)航，或用上述方法找到樣地，然后不斷縮小區(qū)域，再根據(jù)2棵樣木的方位角和水平距離用定位中心樁位完成復(fù)位樣點(diǎn)。

3 林業(yè)外業(yè)調(diào)查采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

目前的Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以Android Studio為主要工具，它可以為系統(tǒng)提供效率更高的構(gòu)建功能?？傮w的設(shè)計(jì)方向主要是以遙感影像數(shù)據(jù)、森林資源矢量數(shù)據(jù)、地形格柵數(shù)據(jù)為依托，將林業(yè)外業(yè)調(diào)查采集的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，歸納總結(jié)在森林資源管理終端中，并實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)的瞬時(shí)銜接，對(duì)于協(xié)同作業(yè)管理有更好地表現(xiàn)能力。

3.2 功能模塊設(shè)計(jì)

Android系統(tǒng)與野外數(shù)據(jù)采集有重要的關(guān)聯(lián)程序，在功能模塊上也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先是外部數(shù)據(jù)加載，可以提供更多的矢量數(shù)據(jù)加載信息，并將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、格式化歸納，工作人員可以根據(jù)不同的情況對(duì)這些模塊和數(shù)據(jù)進(jìn)行刪減，以符合工作內(nèi)容和要求。其次是數(shù)據(jù)采集和編輯，Android系統(tǒng)可以提供多種數(shù)據(jù)采集方案，支持全球定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)采集、航飛采集、手繪采集、十字采集等，并根據(jù)不同的地形特征和單位需求采用更加靈活的操作和編輯圖形采集工作。最后是影像加載與地圖糾偏，系統(tǒng)可以下載離線(xiàn)地圖并實(shí)現(xiàn)遙感影像存儲(chǔ)與移除，讓參考影像來(lái)源更加多樣化，另外對(duì)于離線(xiàn)影像與小班線(xiàn)生成的微小偏差可以進(jìn)行自動(dòng)糾偏，確保離線(xiàn)影像與底圖影像完全吻合。

3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

基于Android研發(fā)的系統(tǒng)可以有效避免手工采集坐標(biāo)點(diǎn)的精度不準(zhǔn)問(wèn)題，通常在屏幕中心位置有一個(gè)十字采集位置，它不會(huì)隨著底圖的變化而變化，但是可以放大或縮小比例。傳統(tǒng)的影像加載較繁瑣，手動(dòng)單張圖像加載效率低而且容易產(chǎn)生偏差，系統(tǒng)可以將全部底圖在同一時(shí)間共同加載[3]，能提高工作效率和精準(zhǔn)度。

4 外業(yè)調(diào)查的技術(shù)種類(lèi)

4.1 傳統(tǒng)林業(yè)外業(yè)調(diào)查技術(shù)

在以往的傳統(tǒng)林業(yè)外業(yè)調(diào)查中最多使用的都是紙質(zhì)地形圖和紙質(zhì)遙感影像圖，并以手持GPS為航向硬件，由于早期調(diào)查技術(shù)缺少定位系統(tǒng)支撐，外業(yè)調(diào)查更多的是依靠調(diào)查人員的常年經(jīng)驗(yàn)，不斷累積數(shù)據(jù)，并需要大量的文字性記錄。隨著GPS的出現(xiàn)，傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查有了較大改善，工作人員可以根據(jù)手持GPS設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)定位，并通過(guò)其中的數(shù)據(jù)與地形圖比對(duì)，就可以相對(duì)精確的確定區(qū)域位置。

4.2 無(wú)人機(jī)外業(yè)調(diào)查技術(shù)

無(wú)人機(jī)具有體積小、操作簡(jiǎn)單、能耗低、飛行靈活等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代林業(yè)大型線(xiàn)性工程外業(yè)調(diào)查的重要工具，擺脫了以往傳統(tǒng)外業(yè)調(diào)查的弊端，成為外業(yè)調(diào)查中較成熟可靠的技術(shù)。由于大型線(xiàn)性工程距離長(zhǎng)、覆蓋面積廣、交通不便等因素影響，依靠傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)查手段無(wú)法高效的完成任務(wù)，經(jīng)常要耗費(fèi)大量的人力物力。所以無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐漸成熟為野外勘測(cè)提供了更多的可能性，目前無(wú)人機(jī)技術(shù)主要依托于全球定位系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)飛控技術(shù)、航拍功能的優(yōu)化組合，可以根據(jù)工作人員設(shè)定的航線(xiàn)進(jìn)行野外航拍，并將拍攝圖片和數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，對(duì)于圖片的修正、軌跡的矯正、數(shù)據(jù)的處理等多個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一整理完成，縮短了調(diào)查時(shí)間。

4.3 遙感+ Dailyroad外業(yè)調(diào)查技術(shù)

無(wú)人機(jī)雖然有諸多優(yōu)勢(shì)，但是造價(jià)相對(duì)較高，對(duì)于操作的技術(shù)人員也有一定要求。由于林業(yè)部門(mén)的外業(yè)調(diào)查費(fèi)用較少，需要綜合考量使用，而遙感+ Dailyroad外業(yè)調(diào)查技術(shù)有效的彌補(bǔ)了這一空白。遙感+ Dailyroad外業(yè)調(diào)查技術(shù)首先要依靠谷歌地球的第三方開(kāi)發(fā)應(yīng)用，例如奧維互動(dòng)地圖等，然后再與遙感+ Dailyroad外業(yè)調(diào)查軟件匹配結(jié)合，以此完成林業(yè)大型線(xiàn)狀工程外業(yè)調(diào)查工作。這項(xiàng)技術(shù)將遙感技術(shù)與行車(chē)記錄儀進(jìn)行有效銜接，其主要操作方法是將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)先行導(dǎo)入到地形圖軟件中，并作為野外調(diào)查導(dǎo)航數(shù)據(jù)，然后由工作人員駕駛汽車(chē)按照路線(xiàn)行駛，在此過(guò)程中使用Dailyroad外業(yè)調(diào)查軟件錄制該區(qū)域內(nèi)的實(shí)況視頻，錄制完成后將所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦中，利用軟件將成型的影像和原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，所有的行駛路線(xiàn)均包含坐標(biāo)點(diǎn)與經(jīng)緯度，而且與數(shù)字地形圖中的坐標(biāo)點(diǎn)、地標(biāo)信息、地表現(xiàn)狀相結(jié)合，最后得到完整的數(shù)據(jù)鏈條。

5 結(jié)語(yǔ)

林業(yè)大型線(xiàn)狀工程外業(yè)調(diào)查技術(shù)隨著社會(huì)的進(jìn)步與科技的發(fā)展，也在不斷的更新，要深入研究利用先進(jìn)技術(shù)，有效運(yùn)用當(dāng)前的科技設(shè)備，不斷提升外業(yè)調(diào)查的精準(zhǔn)性，為國(guó)家的林業(yè)可持續(xù)性發(fā)展作出貢獻(xiàn)。