Google Earth在江蘇省級營造林核查中的應(yīng)用

倪健忠 陳云 蔣婷婷* 鄭剛

（1江蘇省森林資源監(jiān)測中心 江蘇南京 210036；2江蘇省宜興市林業(yè)指導(dǎo)站 214200）

1 前言

江蘇省級營造林核查是以省級林業(yè)主管部門為主開展的一項旨在準(zhǔn)確掌握全省當(dāng)年營造林現(xiàn)狀，客觀真實反映“綠色江蘇”建設(shè)成效的基礎(chǔ)性工作。江蘇省森林資源監(jiān)測中心從2003年開始承擔(dān)全省年度營造林省級綜合核查工作，工作中先后引入了GIS技術(shù)[1]和PDA（平板電腦）技術(shù)[2]，極大的提高了工作效率和質(zhì)量。

江蘇省級營造林核查是在縣級自查、市級抽查的基礎(chǔ)上，對各地營造林實績、成效以及重點林業(yè)工程營造林建設(shè)項目完成情況進行檢查，并進行各項分析與綜合評價，為科學(xué)管理、宏觀決策提供依據(jù)。核查對象為各地上報的面積在0.067hm2（1畝）以上的新造林地塊（小班）[3]，采取分層、隨機抽樣等方法抽取樣本。被抽中的地塊（小班），從作業(yè)設(shè)計文件、檢查驗收卡片等方面，按《營造林綜合核查技術(shù)規(guī)程》，利用“3S”技術(shù)對上報小班經(jīng)實地勘驗后再矢量化并求算面積，通過計算面積核實率、上報合格率等幾個技術(shù)指標(biāo)，最終確定被核查單位當(dāng)年核查結(jié)果，并通報全省。

省級營造林核查工作分為內(nèi)、外業(yè)：內(nèi)業(yè)主要是準(zhǔn)備被核查單位影像資料（航片、衛(wèi)片、地形圖等），檢查當(dāng)年營造林資料（小班作業(yè)設(shè)計書、縣級檢查驗收卡片、小班圖等），修正外業(yè)勾繪小班邊界并計算小班面積和更新面積，填寫小班核查屬性并計算結(jié)果；外業(yè)主要是利用PDA、PAD（平板電腦）和GPS等工具實地勾繪或繞測小班，完成地塊（小班）邊界勾繪及各項因子的調(diào)查。

2 當(dāng)前影像資料存在的問題

隨著“3S”技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，調(diào)查技術(shù)與調(diào)查資料已經(jīng)成為提升工作效率和質(zhì)量的決定因素。在使用PAD統(tǒng)一了省級核查工作技術(shù)手段以后，調(diào)查時所用影像資料的質(zhì)量，成了影響核查工作的關(guān)鍵因子，工作主要表現(xiàn)在以下方面。

2.1 影像拍攝時間早，導(dǎo)致調(diào)查效率低

造林核查時需要對核查小班的邊界進行準(zhǔn)確勾繪并確認(rèn)面積。影像拍攝時間越晚，影像越接近現(xiàn)狀，地形地貌無變化或變化小，只需對照影像沿明顯地物地標(biāo)勾繪邊界；影像拍攝時間越早，影像與現(xiàn)狀出入越大，地形地貌變化較大，則需沿小班邊界走一圈才能完成邊界勾繪，工作效率孰高孰低不言而喻。全省現(xiàn)階段主要使用的影像資料是省測繪局于2012年拍攝的航片，在大部分地區(qū)與現(xiàn)狀地貌地形出入較大，是造成核查工作效率較低的主要原因。

2.2 影像分辨率低，造成調(diào)查質(zhì)量差

影像分辨率是記錄地物的最小單元，用來描述影像中一個像元點所表示的面積，一般以米為單位，數(shù)字越小，分辨率越高、影像越清晰。在沒有新的高分辨率影像時，要從各個渠道取得各式各樣的影像資料，其中有時間新但分辨率低的影像，雖然能大概看清地物地貌，但無法用于準(zhǔn)確勾繪小班邊界。

3 Google Earth影像應(yīng)用需解決的問題

Google Earth（以下簡稱“GE”）是美國Google公司開發(fā)的一款免費的虛擬地球軟件，它將航空影像、衛(wèi)星影像和地理信息系統(tǒng)（GIS）整合在一個三維數(shù)字地球模型上。用戶可以通過電腦免費瀏覽全球各地的高清影像[4]。

“GE”軟件提供的影像資料具有空間分辨率高、時效性強和坐標(biāo)準(zhǔn)確三個特點，同時還能夠提供同一地點不同時點的免費衛(wèi)星影像資源[5]。目前，在“GE”軟件中，覆蓋江蘇的影像大多是2015年以后分辨率達(dá)到0.61米——2.5米的衛(wèi)星影像，部分影像已更新至2017年3月。通過使用最新的高清影像，在工作中可以高效準(zhǔn)確地勾繪新造林小班邊界；通過比對同一區(qū)域不同時間的影像,可以判定造林小班是屬于新增造林還是更新造林。

但是，“GE”中的影像不能直接用于造林核查工作，因為存在以下二個需解決的問題。

（1）坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換問題

“GE”影像數(shù)據(jù)使用WGS_84坐標(biāo)系，而江蘇省級營造林核查工作使用西安_80坐標(biāo)系，這兩種坐標(biāo)系因使用不同的地球參考橢球體和大地基準(zhǔn)面而不能直接互相轉(zhuǎn)換。調(diào)用不同坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后在同一坐標(biāo)系下才能使用。

（2）文件格式轉(zhuǎn)換問題

“GE”不能直接調(diào)用普通GIS文件，只能使用“KML”格式文件。這是Google公司開發(fā)的基于XML語法和文件格式的一種標(biāo)記語言[6]。用戶在“GE”軟件中，可簡單的勾繪點、線、面，并將數(shù)據(jù)保存為“KML”文件。而江蘇省級營造林核查工作使用的是“shp”或“tab”格式文件，因此，不管是在江蘇森林資源管理信息系統(tǒng)中使用“KML”文件，還是在“GE”軟件中編輯、使用“shp”或“tab”文件，都需要進行文件格式的互轉(zhuǎn)。

4 技術(shù)方法

為在江蘇省省級營造林核查工作中更好地應(yīng)用，“GE”以江蘇森林資源管理信息系統(tǒng)為GIS操作平臺，提出了在此項工作中綜合應(yīng)用“GE”的技術(shù)方法，詳見圖1。

該技術(shù)方法利用第三方軟件下載“GE”影像，并將轉(zhuǎn)換后的影像數(shù)據(jù)復(fù)制到PAD中，并利用三參數(shù)動態(tài)投影方法將WGS_84和西安_80坐標(biāo)系相銜接；完成外業(yè)調(diào)查后，將調(diào)查數(shù)據(jù)導(dǎo)入PC，利用GIS軟件修正小班邊界并填寫相關(guān)因子，對于在“造林時間、造林地類型等因子”存在異議的小班，利用GIS軟件將數(shù)據(jù)從西安_80坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為WGS_84坐標(biāo)系下的“KML”文件，并在“GE”軟件中加載該文件，通過比對同一地區(qū)不同時間的影像資料來判斷相關(guān)因子，最后完善核查因子。

圖1 技術(shù)路線圖

該技術(shù)路線的優(yōu)點是：可以在PAD或GIS平臺中疊加“GE”影像和“shp”數(shù)據(jù)，利用GIS強大的編輯功能，對“shp”數(shù)據(jù)進行快速高效的操作，提高外業(yè)調(diào)查效率和質(zhì)量；同時，對有異議的小班可以利用“GE”軟件的“時間軸”工具，根據(jù)同一地區(qū)不同時間段的歷史遙感影像，來判斷和填寫小班的相關(guān)因子，力求核查小班及其主要因子更加準(zhǔn)確。該路線的缺點是：在軟件切換及數(shù)據(jù)使用中，需進行WGS84坐標(biāo)系與西安80坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換、“shp”格式與“KML”格式的轉(zhuǎn)換，專業(yè)性相對較強，不利于一般林業(yè)技術(shù)人員掌握。

5 結(jié)論

在分析“GE”軟件及其遙感影像優(yōu)點基礎(chǔ)上，分析了利用“GE”數(shù)據(jù)進行營造林核查工作存在主要技術(shù)問題，提出了以江蘇森林資源管理信息系統(tǒng)為GIS操作平臺，在江蘇省級營造林核查工作中綜合應(yīng)用“GE”的技術(shù)方法，推廣應(yīng)用該方法，將大大提高全省營造林核查工作的效率和質(zhì)量，并為“GE”在其它林業(yè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用提供了新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪健忠，程小義.GIS技術(shù)在年度森林資源監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].江蘇林業(yè)科技，2008,（03）:34-36.

[2]倪健忠,鄭剛，程小義.PDA與3S技術(shù)在年度造林核查中綜合應(yīng)用[J].江蘇林業(yè)科技，2011,（04）:22-24+27.

[3]江蘇省林業(yè)局.江蘇省營造林實績綜合核查辦法[S].2005.

[4]熊安華.Google Earth在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].綠色科技，2012,（11）:267-268.

[5]宋俊山，鄭剛.基于Google Earth的連云港市林地變更調(diào)查探析[J].江蘇林業(yè)科技，2016,（01）:25-28.

[6]杜英俊,于重重,劉杰.基于KML開發(fā)的GIS系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].計算機應(yīng)用于軟件，2010,27（10）:49-51+116.