移动GIS在森林调查内外业一体化中的应用

李少青

(福建省三明市三元区莘口林业工作站，福建 三明 365000)

1 引言

森林资源调查是由国有大型林场、自然保护区、森林公园、县级行政部门等森林管理单位进行的调查活动[1～4]。为了满足森林分类管理的需求，就需要制定和研究科学培育和管理的经营方案，以此来更加合理地保护和使用森林资源，而随着21世纪的到来，GIS、RS、GPS、PDA等多种现代科学技术不断地发展，森林资源管理技术得到了不断的创新，为了能够更快地推进林业产业的不断发展，应用GIS技术进行林业科学研究就变得十分重要[5]。

在以往森林资源调查时，利用PDA采集数据和图形数据，将数据转换成矢量图，并存储在信息系统软件中。在森林资源规划设计过程中，如果能计算出面积、覆盖率、木材产量等小类的数据，并把这些数据传输到相关测量部门内，进行大量的实时计算，再为今后的计划编制提供合理可靠的依据，最终将这些数据提交给森林资源库。除此之外，GIS是空间数据管理的最先进、最实用的技术，它具有空间数据管理、属性数据管理、辅助应用等功能。森林资源管理已发生了翻天覆地的变化， 随着GIS技术的广泛应用，林业工作者可以利用GIS进行实时的监控，并结合相关数据进行电子制图、编辑等，以减少大量的人力和物力，使森林信息资源、森林经营决策优化等更为精确，为日后国家掌管森林资源、预防和救治森林自然灾害等提供更大的便利[6]。

2 内外业一体化与移动GIS的涵义

2.1 内外业一体化的涵义

内外一体化的重要意义是利用相同的操作环境和性能环境实现现场数据的任意转换和关联，实现基础数据的实时更新[7]。

2.2 移动GIS的涵义

移动GIS又称地理信息系统，而地理信息系统(移动GIS)是一个计算机集成的应用系统，而随着计算机技术、软件硬件技术的快速发展，GIS技术可以将计算机制图、信息统计等，与森林资源地理信息系统相结合，充分地利用相关数据库和实时电子地图信息，对国内森林资源信息管理进行充分的调查与分析，大大减少日后工作人员在野外调查的工作量，节约了大量的成本，而且更加方便快速地掌握了森林动态资源，为日后森林救灾救援工作提供了更加安全的保障[8]。

3 移动GIS在森林调查内外业一体化中的应用

3.1 移动GIS的应用背景

以往，虽然GIS纸质版森林地图在野外调查当中得到了十分广泛的应用，但是该方法不能直接将现有的定位于信息实时地传输到林区的数据库当中，因此移动GIS技术的发展十分重要。相关工作人员可以利用最新的移动GIS技术实现森林资源数据管理，创建更多新型管理功能，并由此建立森林资源调查系统和移动GIS终端，彻底实现无纸化野外调查与森林资源整合[9]。

3.2 移动GIS的应用领域

该系统可广泛应用于森林资源、水系、道路、居民点等领域，通过GIS实时显示用户定位图，可以查询天然林保护小班相关信息，核查森林资源信息，进行森林资源管理，预防森林火灾，探寻森林资源项目，指挥大量木材生产，确认森林经营权等[10]。

3.2.1 森林类

通过实时调查分析显示，通过GIS定位，森林信息管理系统将直接显示位置信息和相关测量数据。

3.2.2 归类并搜索

从第一类资源档案中检索第二类资源档案，第三类资源档案等等。

3.2.3 帮助分割一个小类

该系统可以直接读取森林和研究人员的位置信息，在定位过程中，可以清晰地看到森林边界。

3.2.4 森林经营案件侦查

在森林资源调查过程中的行政案件侦查，方便分类，大大提高其侦查效率[11]。

3.2.5 形成准确的森林地形图

通过GIS系统可以将卫星遥感图像直接叠加到电子地图之上，更好地反映卫星的实时视觉显示，帮助相关人员在森林当中辨别正确的方向，杜绝一切自然条件的危害，助其更好更快地完成任务[12]。

3.2.6 准确分清林农耕作界限

森林资料可以直观地显示出在建项目的林地和农田的实时边界，预防因森林与农耕接线不清晰造成的必要麻烦[13]。

3.2.7 生产经营管理

有效监督林业生产，木材生产等等，而且GIS实时监控管理者还可以提供跟踪和质量控制，提高整体经营管理模式的严谨性[14]。

3.2.8 自动绘图

长期以来，我国林业图形处理大多是手工作业，必须通过修改图纸、拼接、清理、复印等方式绘制林业地形图，而这复杂的制图方式也给林业图形处理带来了一些困难。在每一次调查的生产和应用过程中都需要重新绘制森林图，这不仅要耗费人力和物力资源，而且还要依靠实时的森林资源地理信息支撑。但提供GIS技术建立的电子森林资源地理信息系统，可以实时反映森林资源分布，随时满足各部门规划、设计、生产的需要[15]。

3.3 在外业调查中的使用

移动GIS可以实时更新复杂多变的野外调查矢量数据，包括森林、公路、河流、地形、非林地、土壤、坡度等数据，还可以更新落后地区的野外调查数据，更新与现代野外调查数据无关的数据，以找寻最初上传移动GIS的森林资源前期管理数据(图1)。

图1 GIS森林调查系统

3.4 内业及经营使用

该方法不仅适用于野外调查，而且在野外调查后的工作方案设计和编制中发挥了重要作用。利用GIS技术测量数据采用移动空间分析方法，对森林经营的调查单位和有关部门，如经营期限、营林、部分林地等调查提供了更为精准的测量手段，同时也可以保证其数据实时更新[16]。

3.5 查询分析森林资源数据

在调查、统计、分析过去森林资源状况后，特别是对采伐、造林、决策的调查与分析，使得专业技术人员与林业专家认识到必须及时了解森林资源的现状和变化趋势，并通过移动GIS技术制定相应的应对措施，促进森林内外业一体化[17]。

4 实现内外业一体化的要求

4.1 统一操作环境

内部和外部的操作性能环境基本是相同的，所以在野外调查中，现场实测数据具有相同的运行环境，不需要对观测数据进行重构以确保投影坐标一致[18]。在任何时间更新数据，都可以通过数据转换及时反馈到现场工作，而且大量的结果表明，内部和外部数据的一致可以在极大程度上减少数据测量的误差，而误差的减少就可以大大提高现场工作效率。

4.2 自由定义操作流程

内部和外部工作的一体化可以实现灵活的分工，这样的内部和外部的分工可以自由地确定过程，不增加调查人员的工作量，而且内部和外部的工作协调，也可以大大增加其专业部门的工作效率[19]。除此之外，不同部门对森林资源内外林业的调查结果有着不同程度的要求，因此，林业专家可以通过移动GIS技术扩展并建立用于不同森林地理位置和气候条件的检测数据单元框架，以此来扩大森林资源数据库的数据种类，提高森林资源数据的正确性。

5 应用移动GIS的优势

5.1 信息资源管理

将GIS技术与森林资源管理相结合，可以使森林资源档案管理和森林地理信息管理更为轻松，而且在森林资源档案中以空间数据为综合分析和处理属性的数据是不可或缺的[20]。为了克服属性数据分析的缺点，可以先导出空间属性数据，然后将资源文件导入森林资源管理系统中，而这些步骤对森林资源信息数据的管理起到了重要的作用。

5.2 优化森林分类经营决策

将GIS技术与森林经营优化模型相结合，并进行定量分析，可以为森林经营方案的编制提供更准确的信息，使森林经营方案的编制更加科学、实用。在林业生产建设中，空间数据与属性数据的结合可以直接显示出优化决策的结果，也可以为林业经营向粗放经营转变提供技术支持。而移动GIS技术与森林资源的信息管理系统的融合，可以为提高森林经营决策水平提供时间和方向信息，为森林经营的决策提供保障[21]。

5.3 便于分类管理

GIS系统会根据研究区的森林功能、商品林的具体标准对森林信息管理进行更为系统的分类。如森林保护与森林经营的特殊目的是最大限度地满足商业用材林的需求，满足多种分割条件。其次，在对商品林进行分类经营的结果中可以看出，商品林的划分结果可以保存，一旦进入，就需要调整好几个层次。最后，相关技术部门需要充分规划利用GIS的空间分析功能，更有效地发挥林业的主导作用，实现森林资源的自动可视化。

5.4 抽样调查设计

森林抽样设计是林业调查的基础，同时它也被广泛应用于森林资源调查，如森林资源地形图筛查、航空摄影、林业数据管理、专题地图绘制、林业地理信息系统更新、抽样函数设计、二次抽样调查等，使各森林样地通过坐标定位和局部验证保持它们之间的一致性[22]。

5.5 专题制图

森林专题图是反映森林资源状况的重要手段之一，反映了森林经营活动内容的丰富、信息量的巨大。而森林资源多样性功能广泛应用于森林景观的分布、评价、预测、规划、设计、管理、制图等，是森林景观规划实施的指导措施。森林经营是制定森林经营规划和总体设计的重要依据，森林防火图是提供防火塔、地形、通讯、消防设施、水资源配置、森林防火等的森林资源现状动态图的。利用GIS软件建立数字专题地图就可实时获得森林资源动态数据[23]。

5.6 采集砍伐规划设计

森林采伐规划设计应以合理配置森林资源、调整森林资源结构、提高森林资源质量、确定合理采伐方式为基础，实现合理采伐结合当地资源分布、林分结构特点和立地条件，有助于生态平衡、水土保持、更新林地，并将GIS技术应用于森林采伐空间分析的可视化管理是实现少量森林采伐，应用GIS技术直接反映特定空间，借助于系统技术分析了地理信息系统中关系数据库与相关地理属性，增加其采集砍伐规划设计的合理性[24]。

5.7 造林规划与景观设计

通过科学分类规划和管理，充分利用森林资源，加快森林恢复，提高森林质量，强化森林资源结构[25]，加强生物多样性保护，增强森林生态系统的整体功能，提高森林生产力和森林经营效益，因此将GIS应用于根据造林树种的生物学特性，并根据当地的实际情况，对森林资源的多样性和生物多样性进行了较为准确的规划和设计，这也是造林规划设计的重要内容[26]。利用GIS的空间分析功能，可以分析林产工业区的坡度、坡向、土壤类型、坡高等因素，并根据合适的土壤数据植树造林，恢复森林质量[27]。

6 结论与展望

6.1 结论

GIS是当前我国最先进、实用的测绘技术，同时也是一种可以做到实时更新森林地图数据的数字测图系统。它具有空间数据管理、属性数据管理、辅助应用地理信息等系统应用效果，极大地改变了传统的森林资源管理方式，为我国目前的国内林业管理提供了新的技术保证。因此，GIS的应用也可以有效地解决这一方法的操作压力问题，所以将移动GIS应用到森林调查内外业一体化中是切实可行的，又因其操作简单、测量数据误差较小，也可以减少不必要的人力和财务资源浪费。而地理信息系统——移动GIS，这一种获取森林信息的新系统开发，主要针对于森林新资源的获取，对虚拟资源地理信息系统的管理，对于管理林业的相关部门来说至关重要，同时在推进林业工程方面也有着巨大的影响和作用。

6.2 展望

通过移动GIS在森林调查内外业一体化中的应用可以为该行业创造出统一的操作环境，实现自定义制定操作流程，促使在森林资源调查时间紧迫、重视任务的时候，确保对人员和设备的优化配置。除此之外，采用内外结合的调查方法，大大解决工作压力过大、操作繁琐等问题，保证森林资源调查的工作质量，将误差降到最低，减少不必要的人力和财力浪费，为国家更多贡献资源支持。