辽宁省森林资源信息处理技术

先文娟

(辽宁省林业调查规划监测院，辽宁 沈阳 110122)

1 研究背景

国家对森林资源信息化建设工作高度重视，近年来国家林业局颁布了多个森林资源信息化工作相关文件，如《全国林业信息化建设纲要(2008-2020年)》、《全国林业信息化建设技术指南(2008-2020年)》、《全国林业信息化发展“十二五规划”(2011-2015)》、《全国林业信息化“十三五”发展规划(2016-2020)》[1-2]等；出台了森林资源信息化相关标准，如LY/T 2184-2013《森林资源数据库分类和命名规范》、LY/T 2893-2017《林地变更调查技术规程》等。

辽宁省自2005年建立森林资源调查数据库以来，森林资源信息量日益增大。2011年森林资源数据库中共有1 668 250个小班，2017年辽宁省年度林地变更结果显示，森林资源小班数量增至2 100 091个，相比2011年森林资源二类调查结果，辽宁省森林资源在总体数量和质量上都有了显著的提高。如此庞大的森林资源必然需要高效合理的信息处理技术。

现有森林资源信息化工作多是一项工作配备一套方案，一套方案配备一套软件，造成了资源的极大浪费。因此，有必要根据辽宁省森林资源信息处理流程研制一套可执行性强的通用森林资源信息处理方案，并开发一款集各类调查规划监测设计核查工作于一体可扩展性好的森林资源信息处理系统，方便地实现数据转换、处理、同步更新及共享等任务，为辽宁省各类森林资源调查、征占用林地、采伐作业设计、营造林作业设计、营造林核查、森林督查等林业调查规划监测设计及核查工作提供技术保障。

2 技术路线与关键技术

辽宁省森林资源信息处理技术包含森林资源信息处理方案和森林资源信息处理系统，囊括了本省森林资源信息处理的所有技术，包括数据批量预处理、外业数据采集、桌面端数据管理等多项技术内容，其技术路线如图1所示，涉及的关键技术主要包括移动端数据读取及关键技术两部分。

图1 辽宁省森林资源信息处理技术路线

2.1 移动端数据读取

考虑到设备成本及系统通用性，本技术使用安卓移动设备作为外业采集平台，移动端数据主要包括栅格数据和矢量数据，技术难点主要是栅格及矢量数据的读取。

移动端栅格数据主要使用Tiff文件。安卓SDK虽然支持利用BitmapFactory.Options通过对原始图像进行重采样的方法快速加载高分辨率的图片，但只支持对JPEG、PNG、GIF等各种位图文件的快速加载，不支持GeoTiff格式等遥感影像文件的快速加载。因此，我们使用GDAL(Geospatial Data Abstraction Library)读取影像文件，以在安卓移动设备上快速加载GeoTiff影像。为配合栅格数据的快速读取，我们使用GDAL的分支ORG(OpenGIS Simple Feature Reference Implementation)模块来实现移动端矢量数据的读取[3-4]。

2.2 关键技术

关键技术主要涉及数据批量预处理、移动端数据库选择、外业采集字段自定义。我们使用Python语句完成数据的批量预处理，选用SQLite数据库作为移动端数据库，通过将调查字段的属性信息存储在SQLite数据库的方式来完成外业采集字段的自定义工作。

其中，Python作为一种开源软件被封装在ArcGIS软件中，通过对ArcGIS多个地理处理工具集的调用，可快速完成数据的批量预处理工作。SQLite数据库占用资源非常低，存储容量足够大，能为外业采集字段自定义技术提供工具。通过对SQLite数据库的字段控制，我们可根据需求自定义移动端的外业采集业务。

3 功能实现

功能实现包括数据批量预处理、移动端功能实现、桌面端功能实现3部分。

3.1 数据批量预处理

数据批量预处理包括栅格数据镶嵌压缩、Python实现影像裁切、Python实现tpk制作。

栅格数据镶嵌压缩主要使用ArcGIS工具集，包含新建镶嵌数据集、添加栅格影像、去黑边、精细去黑边、导出镶嵌数据集数据。

使用Python实现影像裁切时，我们只需提供县区1∶10 000标准图幅框的Shapefile图层、需要裁切的栅格影像存放路径、裁切后图幅框shp文件存放路径、裁切后栅格tif文件存放路径，即可完成影像的自动裁切。实践表明，图幅裁切速度平均为1张·s-1左右，全省6 483张1∶10 000标准图不到2 h即可裁切完成。

使用Python制作tpk时，我们先批量制作1∶10 000标准图的mxd文档，然后利用mxd文档批量生成tpk文件。实践表明，利用三台工作站制作全省6 483张1∶10 000图幅的tpk文件共用时20 h，tpk切片等级为17级，单张切片平均用时3 min。

3.2 移动端功能实现

通过对SQLite数据库的控制，移动端系统可适用于造林设计、采伐设计、造林核查、征占用林地设计等多种森林资源外业调查工作。

移动端系统的基本模块有工程管理、地图操作、矢量数据编辑、属性数据编辑、应用工具、设置等。除地图缩放、影像批量加载、点位采集、数据分割合并修边挖面等基本功能外，移动端系统还包含属性因子复制、行政树定位查询、在线地图离线加载、影像纠偏、Google影像自动纠偏、调查轨迹记录、现地拍照等便捷辅助功能，部分功能见图2、3。

图2 属性因子复制、填写

3.3 桌面端功能实现

桌面端系统基于Windows系统实现，利用C#、ArcGIS engine开发，除基本的移动端数据接收分发功能外，还可导出调查所需的各类图件、调查表，并根据业务需求进行各项分析工作。

森林资源信息处理桌面端系统可对接多种现有的桌面端森林资源处理软件，如辽宁省森林经营方案辅助设计系统(获辽宁省林业科学进步奖一等奖)、辽宁省森林资源数据整合系统(获辽宁省林业科学进步奖一等奖)、辽宁省森林资源年度更新系统(获辽宁省林业科学进步奖一等奖)等，从而完成对移动端采集数据的处理分析及成果统计汇交工作，实现从外业采集到内业接收分析处理的一体化工作流程。

图3 设置功能及底图纠偏

4 结 论

辽宁省森林资源信息处理技术是我省开展森林资源信息化管理工作以来形成的一套完整的、程序化的技术体系。由于该技术体系的实施，我们能为各级部门提供更加迅速、准确、科学的森林资源信息服务，服务效率较数字林业最初实施阶段有很大提高。例如，省级森林资源信息统计汇总在技术发展初期需要1～2个月，目前技术可以在3～5天内完成，并且成果信息丰富。

本技术综合了森林资源信息(图形、属性)从数据预处理、外业采集到内业数据处理及统计分析的全过程管理。整个处理过程实现数据的标准化和程序化的质量控制。在每个环节中，都有自主研发的程序模块做支撑，实现了全省森林资源的动态管理，最重要的是系统设计的开放性、可扩展性，使其能适应不断增加的业务需求，如2018年新增的国家公益林界定工作、2019年新增的退耕还林落界工作，我们的管理系统在3～5天内完成了新模块定制，立即投入使用，大大提高了工作效率和质量。

森林资源信息管理工作的发展空间无限，技术日新月异。未来我们设想不断丰富数据库，整合林、草、湿地、沙化荒漠化土地的一体化管理，深度挖掘数据潜力，立足林业调查规划监测工作，向政府、公众提供优质高效的森林资源信息服务。