ArcGIS和PDA在山杏種質(zhì)資源庫(kù)管理應(yīng)用的研究進(jìn)展

劉本玉

(遼寧省喀左縣森林病蟲害防治檢疫站，遼寧 喀左 123000)

1 研究背景

喀左縣山杏林木種質(zhì)資源保存庫(kù)自2015年籌建，將收集到的山杏種質(zhì)資源直接栽植或嫁接至收集區(qū)內(nèi)，資源配置圖大都是用紙質(zhì)筆記本臨時(shí)記載的，資源描述及具體保存位置等信息不很清晰。這種傳統(tǒng)老舊的記載方式其缺陷有目共睹，此為種質(zhì)資源保存及評(píng)價(jià)利用上的問(wèn)題。

2016年10月，喀左縣山杏林木種質(zhì)資源庫(kù)被國(guó)家林業(yè)局列為第二批國(guó)家林木種質(zhì)資源保存庫(kù)。為解決技術(shù)檔案管理中存在的現(xiàn)實(shí)難題，對(duì)保存了的山杏種質(zhì)資源實(shí)施徹查和登記，改用網(wǎng)格計(jì)算紙式的資源配置圖。但仍存在許多其它不足之處，諸如水火災(zāi)害和鼠害以及外業(yè)調(diào)查易受風(fēng)雨等的影響。

嘗試?yán)肊xcel表格制作配置圖形成電子化文檔，從而有效地提高了外業(yè)調(diào)查的工作效率。但仍存在外業(yè)人員調(diào)查時(shí)需要時(shí)刻記住自己所在當(dāng)前的植株位置，但隔行調(diào)查時(shí)稍一疏忽就忘卻了屬于哪個(gè)臺(tái)田和哪一行，這就需要重新回到地頭查找標(biāo)樁號(hào)來(lái)確定位置；還有，行中有死株時(shí)也要從頭查找確認(rèn)，有時(shí)為確準(zhǔn)一株樹需要來(lái)回往返多次耗時(shí)20 min甚至更長(zhǎng)時(shí)間；尤其遇有梯田依山形走勢(shì)而建、地形不規(guī)整的情況下，即使拿著圖紙也很難精準(zhǔn)確認(rèn)之，況且外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)還需要另外使用調(diào)查表作記錄。

傳統(tǒng)的調(diào)查方式方法需要填寫調(diào)查記錄、計(jì)算數(shù)據(jù)，這種手工方式填寫記錄速度慢、效率低、不精準(zhǔn)，內(nèi)業(yè)錄入數(shù)據(jù)工作量大，且容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，耗時(shí)、費(fèi)力且影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，必須借助創(chuàng)新來(lái)改變這種落后窘?jīng)r[1-3]。

為了提升喀左縣山杏國(guó)家林木種質(zhì)資源庫(kù)和山杏良種基地的管理技術(shù)水準(zhǔn)，確保資源評(píng)價(jià)利用和檔案等技術(shù)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、可靠性、可信性和安全性，提高外業(yè)調(diào)查效率和節(jié)本增效等目標(biāo)，研究ArcGIS和PDA在林木種質(zhì)資源庫(kù)和良種基地管理中的應(yīng)用技術(shù)[4]。

技術(shù)解決了高端林業(yè)項(xiàng)目管理中可能遇到一系列難題，讓種質(zhì)資源精準(zhǔn)定位、提高外業(yè)調(diào)查效率和科研成果可靠性、歷史數(shù)據(jù)的回溯與追蹤、縮減科研周期、推行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及維護(hù)科研檔案安全等成為可能，進(jìn)而為全面發(fā)展數(shù)字林業(yè)鋪平道路[5-6]。更重要的是，有了這項(xiàng)研究成果做技術(shù)支撐，可以有效避免因林木種質(zhì)資源軟硬信息混亂導(dǎo)致的科研失準(zhǔn)甚至失敗，以免造成不應(yīng)有的重大損失，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值，推廣情景十分廣闊[7]。

2 研究?jī)?nèi)容

在2015年～2020年歷時(shí)6年的時(shí)間里，主要完成了以下研究?jī)?nèi)容：

(1)通過(guò)林木種質(zhì)資源配置圖研究，完成了網(wǎng)格計(jì)算紙資源配置圖、Excel電子表格資源配置圖，實(shí)現(xiàn)了種質(zhì)資源技術(shù)檔案管理的電子化。

(2)通過(guò)大疆無(wú)人機(jī)航拍技法研究，為獲取高清晰度、高分辨率、高精確度的資源庫(kù)航拍柵格影像奠定了基礎(chǔ)。

(3)通過(guò)ArcGIS軟件在林木種質(zhì)資源庫(kù)和良種基地管理中的應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)了資源庫(kù)內(nèi)保存的林木種質(zhì)資源單株精準(zhǔn)定位，亦即給每株種質(zhì)資源賦予一張“電子身份證”。

(4)通過(guò)平板PDA在種質(zhì)資源庫(kù)以及種質(zhì)資源調(diào)查與收集中的應(yīng)用研究，讓PDA精準(zhǔn)定位和查找資源植株時(shí)的精度達(dá)到厘米級(jí)，實(shí)現(xiàn)了PDA調(diào)查數(shù)據(jù)記錄無(wú)筆無(wú)紙操作，外業(yè)調(diào)查可完美再現(xiàn)初始人員途經(jīng)的軌跡，確保種質(zhì)資源母樹得以精準(zhǔn)查找，保證了資源評(píng)價(jià)利用的準(zhǔn)確性、可靠性和科學(xué)性。

總之，通過(guò)上述研究，實(shí)現(xiàn)了ArcGIS軟件數(shù)據(jù)、平板PDA外業(yè)數(shù)據(jù)、Excel電子檔案數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無(wú)縫鏈接，項(xiàng)目推廣應(yīng)用后，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。

3 研究進(jìn)展

(1)實(shí)現(xiàn)了讓林木種質(zhì)資源庫(kù)和良種基地里的每株樹木都具有一張被賦予屬性信息的“電子身份證”的目標(biāo)，從而大幅提高調(diào)查因子錄入效率，實(shí)現(xiàn)資源樹屬性值的實(shí)時(shí)查詢與編輯。現(xiàn)代科技的應(yīng)用，減輕了調(diào)查人員的工作量，讓外業(yè)調(diào)查不再填寫紙質(zhì)記錄卡片或表格，規(guī)避了用紙質(zhì)配置圖調(diào)查時(shí)易受風(fēng)雨天氣的負(fù)面影響，省略了內(nèi)業(yè)整理繁雜的錄表過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了無(wú)筆無(wú)紙綠色生態(tài)環(huán)保作業(yè)目標(biāo)，提高了調(diào)查效率及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(2)借助基地內(nèi)“資源點(diǎn)導(dǎo)航”的直觀動(dòng)態(tài)導(dǎo)航界面，可自動(dòng)導(dǎo)航至調(diào)查山杏植株的所在位置，即便是對(duì)基地情況陌生的技術(shù)人員，亦可獨(dú)自完成山杏資源查找和調(diào)查。借助異地山杏種質(zhì)資源調(diào)查與收集實(shí)時(shí)記錄的軌跡，并將軌跡文件轉(zhuǎn)換成shp格式后，經(jīng)ArcGIS加載查看整理修改，可為后期調(diào)查人員提供軌跡線導(dǎo)航，完美重現(xiàn)初始調(diào)查人員的足跡，做到精準(zhǔn)迅速定位。

(3)通過(guò)桌面端ArcGIS軟件和移動(dòng)端PDA調(diào)查數(shù)據(jù)的無(wú)縫鏈接，用Excel表格即可直接打開PDA外業(yè)調(diào)查導(dǎo)出的數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理存檔，從而大大提高了外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的安全性，讓山杏種質(zhì)資源庫(kù)和良種基地管理的內(nèi)外業(yè)一體化、數(shù)字化和無(wú)紙化作業(yè)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?？纱_保山杏種質(zhì)資源庫(kù)和良種基地管理中不會(huì)出現(xiàn)因技術(shù)人員變更而致檔案信息丟失、種源母樹無(wú)法查找、保存的種質(zhì)資源單株信息錯(cuò)亂等問(wèn)題，使得資源評(píng)價(jià)成果的可靠性、可信性、持久性獲得提升。

(4)通過(guò)對(duì)檔案資料的多存儲(chǔ)介質(zhì)和多重備份，保障了檔案管理的安全性，與此同時(shí)，電子化檔案還可在防潮濕霉變、防蟲害、防鼠害、防磨損、防火防盜等諸多方面顯現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)檔案管理上的安全。