ＧＰＳ技術(shù)在森林公園開發(fā)規(guī)劃和管理中的應(yīng)用

周　吉

摘要：本文介紹全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)利用精確性高等特性在森林公園規(guī)劃和管理中應(yīng)用的重要性，闡述其在分布區(qū)域規(guī)劃、區(qū)域面積測(cè)定，道路施工放樣，森林旅游導(dǎo)航和定位功能應(yīng)用，及在森林防火、文物及野生動(dòng)植物保護(hù)應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：GPS;森林公園;規(guī)劃和管理

GPS的基本定位原理是通過衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。其具有定位的高靈敏性和高精度、自動(dòng)化、提供三維坐標(biāo)、全天候作業(yè)、操作簡(jiǎn)便以及全球連續(xù)覆蓋等特點(diǎn)。

1 GPS技術(shù)在森林公園開發(fā)規(guī)劃和管理中的重要意義

GPS技術(shù)在森林公園規(guī)劃和管理中應(yīng)用對(duì)森林旅游開發(fā)具有重大的意義。GPS為森林公園的開發(fā)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供高精度的位置依據(jù)，是森林規(guī)劃建設(shè)時(shí)期以及制作森林公園電子地圖的重要工具；它能夠提高旅游業(yè)的現(xiàn)代化程度，科學(xué)合理地安排旅游線路，并對(duì)其進(jìn)行智能化調(diào)度；借助GPS，實(shí)時(shí)監(jiān)控旅游車輛和船只，可以減少旅游事故的發(fā)生，為旅游者提供優(yōu)質(zhì)滿意的服務(wù)和切實(shí)可靠的安全保障；GPS還有利于對(duì)旅游資源進(jìn)行統(tǒng)籌管理，促進(jìn)各旅游企業(yè)的相互合作，提高經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)一步促進(jìn)旅游事業(yè)的發(fā)展。第五，現(xiàn)有的掌上型導(dǎo)航接收機(jī)和便攜式的個(gè)人GPS導(dǎo)航接收機(jī)，能為旅游企業(yè)開發(fā)新型的旅游模式創(chuàng)造條件。

2 GPS技術(shù)對(duì)公園分布區(qū)域規(guī)劃、區(qū)域面積測(cè)定

GPS技術(shù)在確定分布區(qū)域，計(jì)算區(qū)域面積和測(cè)定界線等方面可以發(fā)揮其獨(dú)特的重要的作用。在森林中進(jìn)行常規(guī)測(cè)量相當(dāng)困難，而GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測(cè)定森林位置和面積，繪制精確的森林分布圖。

在森林公園前期規(guī)劃中，若在無明顯地物標(biāo)的平原地區(qū)或地形復(fù)雜的山區(qū)，判定當(dāng)前地理位置相當(dāng)困難。在前期外業(yè)調(diào)查勘測(cè)中，使用傳統(tǒng)的測(cè)量工具既不精確又消耗大量的人力財(cái)力。利用GPS技術(shù)，則能方便、快捷、準(zhǔn)確定位。

森林規(guī)劃中常規(guī)面積測(cè)量是先在圖紙上實(shí)地勾繪，然后用方格紙或求積儀求算面積。用小比例尺地形圖勾繪時(shí)，誤差偏大，會(huì)影響面積量測(cè)精度，若用GPS量測(cè)則可較準(zhǔn)確地測(cè)定其面積(面積越大，精度越高)。采用普通的GPS系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)多次平均、單機(jī)實(shí)時(shí)采點(diǎn)和雙機(jī)靜態(tài)差分的混合測(cè)量模式或?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS接收系統(tǒng)測(cè)量都能達(dá)到一般森林調(diào)查中的不同精度的要求。

若需從測(cè)區(qū)外的已知點(diǎn)引點(diǎn)建立基站點(diǎn)時(shí)，利用差分GPS測(cè)量方法導(dǎo)出一個(gè)位于測(cè)區(qū)附近的交通方便、環(huán)境安全的點(diǎn)的大地坐標(biāo)，在該點(diǎn)上建立基站以完成實(shí)際的測(cè)量工作，既能方便操作，又能擴(kuò)大測(cè)量范圍。如果能用兩個(gè)以上的已知三角點(diǎn)，就能進(jìn)行交匯檢驗(yàn)，導(dǎo)出的基站點(diǎn)坐標(biāo)更具有可靠性。若待測(cè)區(qū)域山多但都不太高，GPS信號(hào)受地形變化影響較小，可以用于三維定位。

3 RTK-GPS道路施工放樣

RTK能夠在野外實(shí)時(shí)得到cm級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(Real-time kinematic)技術(shù)，是GPS應(yīng)用的重大里程碑。由于在進(jìn)行森林公園道路施工時(shí)會(huì)遇到高差較大，地形復(fù)雜等問題，RTK-GPS的出現(xiàn)給森林道路工程放樣各種控制測(cè)量帶來了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

作為測(cè)量工作者來說，測(cè)量工作始終要遵循先控制后加密的測(cè)圖原則，工作量相當(dāng)大。而RTK作業(yè)，可在地形地物上以2~5s一點(diǎn)的速度直接獲取3維坐標(biāo)，再由數(shù)字化成圖軟件系統(tǒng)將坐標(biāo)、高程與有關(guān)的點(diǎn)屬性編碼綜合處理，這樣就形成了數(shù)字化地形圖而直接用于線路的選取與設(shè)計(jì)。

利用RTK-GPS功能，我們可以實(shí)現(xiàn)：在不同方向的2條路線上各測(cè)2點(diǎn)，求解其交點(diǎn)的坐標(biāo)并立即放樣到實(shí)地上；由實(shí)測(cè)或者設(shè)計(jì)的2點(diǎn)所定義的直線及圓心坐標(biāo)與半徑，立即算出ZY點(diǎn)(直圓點(diǎn))坐標(biāo)并放樣到實(shí)地；由某路線實(shí)測(cè)的2交點(diǎn)坐標(biāo)，立即算出路線設(shè)計(jì)里程；由已知圓的2個(gè)端點(diǎn)及圓心或半徑，將其N等分并放樣到實(shí)地；由起點(diǎn)里程與方位角所定義的直線，按里程立即算出百米樁的坐標(biāo)并放樣到實(shí)地；由實(shí)地3點(diǎn)確定一個(gè)圓的半徑與圓心坐標(biāo)，并立即放樣到實(shí)地。

4 用RTK-GPS制作公園電子地圖

用RTK-GPS技術(shù)測(cè)圖，可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn)，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，便可以高精度并快速地測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，利用測(cè)圖軟件可以在野外一次測(cè)繪成電子地圖。

采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)圖時(shí)，僅需一人背著儀器再要測(cè)的碎部點(diǎn)上呆上一、二秒鐘并同時(shí)輸入特征編碼，通過電子手簿或便攜微機(jī)記錄，在點(diǎn)位精度合乎要求的情況下，把一個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測(cè)定后回到室內(nèi)或在野外，由專業(yè)測(cè)圖軟件可以輸出所要求的地形圖。經(jīng)過進(jìn)一步制作成為電子地圖。用RTK技術(shù)測(cè)定點(diǎn)位不要求點(diǎn)間通視，僅需一人操作便可以完成測(cè)圖工作，大大提高了測(cè)圖的工作效率。

5 GPS導(dǎo)航和定位功能在森林旅游中應(yīng)用

目前，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航、通信及地理信息系統(tǒng)技術(shù)，將手持計(jì)算機(jī)、GPS接收機(jī)、GPRS收發(fā)器及電子地圖集成在一起，研發(fā)了一種攜帶方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的個(gè)人旅游助理（Personal Tourism Assistant，縮寫為PTA）。PTA的硬件組成如圖所示。GPS接受機(jī)負(fù)責(zé)確定當(dāng)前位置（經(jīng)緯度坐標(biāo)）；GPRS收發(fā)器負(fù)責(zé)PTA與外界的通信；揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)播放語音報(bào)警信息及外界傳入的語音信息；麥克風(fēng)負(fù)責(zé)游客語音的錄入；手持計(jì)算機(jī)作為PTA的控制中心，除控制其余4個(gè)部分之外，還負(fù)責(zé)電子地圖、游覽路線、景點(diǎn)概況等信息的提示。

若在山野間迷失方向時(shí)利用GPS接收機(jī)及地形圖，可通過GPS確定站立點(diǎn)的經(jīng)緯度，并輸入PTA內(nèi)存，根據(jù)GPS所顯示的地理坐標(biāo)，如建筑物、道路、景點(diǎn)名稱等，將其在地形圖上顯示出的地理坐標(biāo)值輸入GPS內(nèi)存，最后利用GPS的導(dǎo)航功能到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。若沒有地形圖，就要事先輸入一些熟悉地點(diǎn)的地理坐標(biāo)，迷失時(shí)通過GPS向這些熟悉地點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)航。若事先沒有輸入熟悉地點(diǎn)的地理坐標(biāo)，也沒有地形圖，可通過電臺(tái)問明熟悉地點(diǎn)的地理坐標(biāo)。若體力不支，就干脆通過GPS報(bào)出站立點(diǎn)的地理坐標(biāo)，等待救援人員的到來。

個(gè)人旅游助理的研發(fā)成功，進(jìn)一步證明了GPS在森林旅游智能化管理和調(diào)度中具有舉足輕重的作用，也是開發(fā)新型旅游模式的必要技術(shù)支持和條件。

6 GPS在森林防火中的應(yīng)用

林火預(yù)防和林火探測(cè)是森林防火的工作關(guān)鍵和工作重點(diǎn)。這項(xiàng)工作以往是通過多人徒步行進(jìn)，走遍管護(hù)區(qū)內(nèi)的各個(gè)角落，選擇明顯地物，以區(qū)別各類可燃物分布的區(qū)域。采用GPS技術(shù)，可手持GPS接收機(jī)分別在各類可燃物區(qū)域邊緣走動(dòng)，根據(jù)要求的精度，每隔一段距離或時(shí)間讀出所在點(diǎn)的經(jīng)緯度，在地圖上標(biāo)記，最后將各點(diǎn)連成線，從而得到各類可燃物分布示意圖。

巡護(hù)是林火監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，也是控制火災(zāi)發(fā)生的重要措施。通過巡護(hù)可發(fā)現(xiàn)火情，但如何對(duì)發(fā)現(xiàn)的林火準(zhǔn)確快速定位，是巡護(hù)人員必須首先解決的問題，GPS可以滿足巡護(hù)過程中的這一要求。具體方法是:通過GPS迅速讀出火場(chǎng)的經(jīng)緯度，通過電臺(tái)與指揮部聯(lián)系，準(zhǔn)確地報(bào)出火場(chǎng)位置，為指揮部研究火情，部署兵力提供重要的信息。

7 GPS在文物及野生動(dòng)植物保護(hù)方面的應(yīng)用

在文物及野生動(dòng)植物的保護(hù)上，GPS技術(shù)也成為了一個(gè)有效、方便的可用手段之一。我們只需要建立一個(gè)GPS載體的信息管理系統(tǒng)就可以及時(shí)了解各個(gè)載體的運(yùn)動(dòng)情況?？杉瘜?dǎo)航、定位、通訊、報(bào)警、防盜、遠(yuǎn)程控制等功能于一體。如：在野外文物或古樹名木上安裝GPS跟蹤或入侵的信號(hào)發(fā)生器，利用GPS載體信息管理系統(tǒng)就可以全面監(jiān)控野外文物的狀態(tài)。若野外文物的安置位置沒有發(fā)生變動(dòng)，則在監(jiān)控屏幕上顯示的定位標(biāo)志也同樣沒有變動(dòng)。一旦有犯罪分子接近或盜竊文物迫使文物的位置發(fā)生改變時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)就會(huì)在電子地圖上提示，并且，電子地圖也會(huì)實(shí)時(shí)、明確的顯示當(dāng)前文物的準(zhǔn)確位置、移動(dòng)方向和移動(dòng)速度。同時(shí)，GPS系統(tǒng)也可用于野外文物普查、保護(hù)標(biāo)志設(shè)置、文物檔案記錄、保護(hù)范圍和監(jiān)控地帶、保護(hù)界樁的建立，它可以準(zhǔn)確確定和記錄文物、標(biāo)志和界樁的正確位置。

8 結(jié)束語

隨著GPS技術(shù)的飛速發(fā)展、日趨成熟和森林公園開發(fā)的內(nèi)容逐步完善，GPS技術(shù)在森林公園規(guī)劃和管理中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是以上所述，他具有的定位高靈敏性和高精度、自動(dòng)化、提供三維坐標(biāo)、全天候作業(yè)、操作簡(jiǎn)便以及全球連續(xù)覆蓋等特點(diǎn)，使其成為森林公園規(guī)劃和管理中的必要手段。如何使GPS技術(shù)在森林公園開發(fā)中發(fā)揮到淋漓盡致，如何能綜合管理和利用現(xiàn)有的旅游資源，如何為游客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和切實(shí)可靠的安全保障，將成為我國森林旅游業(yè)發(fā)展的長久話題。