林業(yè)大型線狀工程外業(yè)調查技術探析①

賀 強

（湖南省岳陽市岳陽縣林業(yè)局 湖南岳陽 414100）

2017年3月，國家林業(yè)部門已經停止國內所有天然森林覆蓋地區(qū)的商業(yè)性采伐，由此可見政府層面的重視程度以及森林的重要性。林業(yè)部門的工作主要是保持森林地區(qū)生態(tài)平衡，保護生態(tài)圈的多樣性與環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，這也就要求林業(yè)部門要依據先進的科學技術手段對森林資源充分調查研究，外業(yè)調查技術是了解森林、管理森林、規(guī)劃營林、資源監(jiān)測等方面的重要手段，只有不斷的創(chuàng)新技術才能更有效的提高工作效率。

1 林業(yè)大型線狀工程外業(yè)調查技術研究進展

林業(yè)外業(yè)調查主要從林業(yè)地區(qū)生態(tài)圈的自然屬性與社會屬性進行研究，林業(yè)部門管理面積大、生物多樣性復雜，提高外業(yè)調查的精準性對于林業(yè)部門的工作有重要意義與指導作用，同時也能為林業(yè)部門相關的決策與管理提供可靠的數據支撐。林業(yè)大型線性工程的外業(yè)調查面積大、距離遠，給工作人員帶來極大的不便，調查數據也不夠精準，但是隨著科技的快速發(fā)展，林業(yè)外業(yè)調查的技術手段也在不斷發(fā)展，如Android系統(tǒng)的移動端林業(yè)調查采集系統(tǒng)平臺、無人機飛行器、搖桿控制技術、智能設備以及3S技術的應用，都為林業(yè)外業(yè)調查提供了更加高效、便捷、精準的服務。

大型林業(yè)線狀工程主要針對道路沿線、高鐵沿線、河道沿線等這樣的類似項目，其具有沿線路程長、地域廣、跨越大、地表分布復雜等特點，所以林業(yè)外業(yè)調查工作也就對應耗時長、工作內容多、資料輸送遠等特點。外業(yè)調查的結果、數據、技術手段及技術設備有非常大的聯(lián)系，在目前外業(yè)調查技術上主要依靠全球定位系統(tǒng)（GPS）、安卓操控平臺、地形圖、攝像機、照相機、監(jiān)控探頭為主要基礎，對于大型的線狀林業(yè)工程在有條件的情況下還需要有無人機進行配合拍攝，并結合ArcGIS軟件作為輔助；遙感技術與Dailyroad的外業(yè)調查，更多是依靠奧維互動地圖及記錄儀進行配合。

2 林業(yè)大型線狀工程外業(yè)調查樣點與樣地查找技術

2.1 調查工具及設置

首先要確定地形圖與衛(wèi)星圖，通常采用1∶10 000的比例尺，根據實際需求可以進行放大或縮小，在進行外業(yè)調查前作業(yè)人員要熟悉相關的地物標記，這些標記都需要尋找其樣點與樣地。然后根據各地不同的情況設置GPS定位，當全球系統(tǒng)（GPS）或衛(wèi)星定位系統(tǒng)在沒有導向或者信號的情況下，要提前下載離線地圖，地圖的下載要盡可能選擇谷歌衛(wèi)星混合圖，其中包含的數據更加清晰多樣，可以為后期工作做好充足的準備[1]。

2.2 尋找樣點與樣地的方法

根據帶有導向性的樣點或者樣地進行實地調查，并在實地物標上與地形圖進行核對分析，對于偏差與位置進行標注和繪制，這就是典型的導向法，這種方法較繁瑣，工作效率低。GPS導航法是在外業(yè)調查前確定和輸入樣點坐標，大部分手持導航儀，可以先在地形圖上確定調查小班，然后根據導航上出現的衛(wèi)星信號選擇坐標航點，此時儀器會給工作人員一個方向和距離，然后工作人員可以根據數據進行尋找樣地。衛(wèi)星定位法是在沒有導向情況下的最佳方式之一，可以使用“奧維”互動地圖等軟件，先將自身進行地位，然后在窗口欄輸入樣點、樣地對應的位置，讓軟件進行分析計算出路徑，同時可以將這些數據進行收藏或保存，以供下次使用[2]。在一類外業(yè)調查中需要連續(xù)清查和復位樣點，通常需要前期根據GPS進行導航，或用上述方法找到樣地，然后不斷縮小區(qū)域，再根據2棵樣木的方位角和水平距離用定位中心樁位完成復位樣點。

3 林業(yè)外業(yè)調查采集系統(tǒng)設計

3.1 總體設計

目前的Android系統(tǒng)開發(fā)以Android Studio為主要工具，它可以為系統(tǒng)提供效率更高的構建功能?？傮w的設計方向主要是以遙感影像數據、森林資源矢量數據、地形格柵數據為依托，將林業(yè)外業(yè)調查采集的數據錄入系統(tǒng)，再將這些數據進行整合分析，歸納總結在森林資源管理終端中，并實時更新數據庫，實現外業(yè)調查數據與管理系統(tǒng)的瞬時銜接，對于協(xié)同作業(yè)管理有更好地表現能力。

3.2 功能模塊設計

Android系統(tǒng)與野外數據采集有重要的關聯(lián)程序，在功能模塊上也有獨特的優(yōu)勢。首先是外部數據加載，可以提供更多的矢量數據加載信息，并將所有數據進行標準化、格式化歸納，工作人員可以根據不同的情況對這些模塊和數據進行刪減，以符合工作內容和要求。其次是數據采集和編輯，Android系統(tǒng)可以提供多種數據采集方案，支持全球定位系統(tǒng)、實時采集、航飛采集、手繪采集、十字采集等，并根據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)可以下載離線地圖并實現遙感影像存儲與移除，讓參考影像來源更加多樣化，另外對于離線影像與小班線生成的微小偏差可以進行自動糾偏，確保離線影像與底圖影像完全吻合。

3.3 系統(tǒng)特點及優(yōu)勢

基于Android研發(fā)的系統(tǒng)可以有效避免手工采集坐標點的精度不準問題，通常在屏幕中心位置有一個十字采集位置，它不會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，手動單張圖像加載效率低而且容易產生偏差，系統(tǒng)可以將全部底圖在同一時間共同加載[3]，能提高工作效率和精準度。

4 外業(yè)調查的技術種類

4.1 傳統(tǒng)林業(yè)外業(yè)調查技術

在以往的傳統(tǒng)林業(yè)外業(yè)調查中最多使用的都是紙質地形圖和紙質遙感影像圖，并以手持GPS為航向硬件，由于早期調查技術缺少定位系統(tǒng)支撐，外業(yè)調查更多的是依靠調查人員的常年經驗，不斷累積數據，并需要大量的文字性記錄。隨著GPS的出現，傳統(tǒng)林業(yè)調查有了較大改善，工作人員可以根據手持GPS設備進行坐標定位，并通過其中的數據與地形圖比對，就可以相對精確的確定區(qū)域位置。

4.2 無人機外業(yè)調查技術

無人機具有體積小、操作簡單、能耗低、飛行靈活等優(yōu)點，是現代林業(yè)大型線性工程外業(yè)調查的重要工具，擺脫了以往傳統(tǒng)外業(yè)調查的弊端，成為外業(yè)調查中較成熟可靠的技術。由于大型線性工程距離長、覆蓋面積廣、交通不便等因素影響，依靠傳統(tǒng)的外業(yè)調查手段無法高效的完成任務，經常要耗費大量的人力物力。所以無人機技術的逐漸成熟為野外勘測提供了更多的可能性，目前無人機技術主要依托于全球定位系統(tǒng)、無人機飛控技術、航拍功能的優(yōu)化組合，可以根據工作人員設定的航線進行野外航拍，并將拍攝圖片和數據導入系統(tǒng)中，對于圖片的修正、軌跡的矯正、數據的處理等多個環(huán)節(jié)統(tǒng)一整理完成，縮短了調查時間。

4.3 遙感+ Dailyroad外業(yè)調查技術

無人機雖然有諸多優(yōu)勢，但是造價相對較高，對于操作的技術人員也有一定要求。由于林業(yè)部門的外業(yè)調查費用較少，需要綜合考量使用，而遙感+ Dailyroad外業(yè)調查技術有效的彌補了這一空白。遙感+ Dailyroad外業(yè)調查技術首先要依靠谷歌地球的第三方開發(fā)應用，例如奧維互動地圖等，然后再與遙感+ Dailyroad外業(yè)調查軟件匹配結合，以此完成林業(yè)大型線狀工程外業(yè)調查工作。這項技術將遙感技術與行車記錄儀進行有效銜接，其主要操作方法是將目標區(qū)域內的數據先行導入到地形圖軟件中，并作為野外調查導航數據，然后由工作人員駕駛汽車按照路線行駛，在此過程中使用Dailyroad外業(yè)調查軟件錄制該區(qū)域內的實況視頻，錄制完成后將所有數據導入電腦中，利用軟件將成型的影像和原有數據進行比對，所有的行駛路線均包含坐標點與經緯度，而且與數字地形圖中的坐標點、地標信息、地表現狀相結合，最后得到完整的數據鏈條。

5 結語

林業(yè)大型線狀工程外業(yè)調查技術隨著社會的進步與科技的發(fā)展，也在不斷的更新，要深入研究利用先進技術，有效運用當前的科技設備，不斷提升外業(yè)調查的精準性，為國家的林業(yè)可持續(xù)性發(fā)展作出貢獻。