全球定位技术在林业生产中的应用

李才才

（交城县林业局，山西交城 030500）

1 GPS简介

GPS是英文Global Positioning System的首字母缩写词，其原理就是利用导航卫星作为介质，实现时间和距离的测量，在此架构上形成对应全球定位系统。其实全球定位系统，一开始仅仅适用于军方，关注的领域是三维测速、导航定位和授时系统的架构。也就是说在全球定位系统的帮助下，可以在任何时间任何地点对于对应目标进行连续性的定位和测速，无论是时间传递维度，还是定位精密维度，都可以达到更加理想的状态。发展至今，全球定位系统已经被使用到各个领域和行业，与人们生活之间的关系朝着更加密切的方向进展。

1.1 GPS的组成

对于GPS系统的架构进行分析，会发现主要可以将其归结为三个部分：其一，空间部分。24颗GPS工作卫星构架而成，形成对应的星座，当然这些卫星的工作价值是不一样的，有21颗是以导航为主导业务的，还有剩下的是3颗扮演着备用卫星的角色；其二，控制部分，定位控制部分，是全球多个跟踪站构建的监控系统的综合体，不同的监控系统，其作用不同，所要发挥的效能也有所差异，一般情况下会将其归结为主控站、监控站和注入站三个类型；其三，用户部分，主要是使用GPS接收机，数据处理软件，用户设备等为终端，确保与实际的定位系统形成关联，在此基础上确保对应定位功能得以实现。

1.2 GPS的特点分析

如果仅仅从人类定位技术的角度来看，GPS定位系统可以说是里程碑式的成就，对于GPS的特点进行分析，会发现其有着多方面的优势：其一，全球性，全天候，连续性的进行导航定位，相比较之前的定位技术，可能在范围上，可能在定位动作连续性上，在时间段上存在不少的空白，但是GPS系统没有此方面的顾虑。其二，可以进行实时导航，实际定位精确度比较高，观测过程比较短。以1 s为单位，就可以获取多次位置信息，可以将其界定为实时，对于高动态需求的用户而言，可以很好的满足其诉求，还可以连续的进行三维速度三维位置和位置时间信息的归结，如果使用C/A码，甚至可以将定位精度控制到20～50 m之间，速度精确度达到每秒0.1 m。其三，测站没有必要进行通视。也就是说只要时空是开阔的，测站之间没有必要通视，这样可以使得造标成本得到控制，点位位置的选择也比较灵活，这样就使得经典测量中的传算点和过渡点测量工作被省略。其四，可以进行全球统一的三维地心坐标的提供，对应接收机在不断改进，实际的自动化程度也越来越高，可以在十分便捷的条件下实现对应系统的使用，以达到对应的目标。其五，抗干扰能力比较强，并且有着很好的保密性，因为该系统在运作的过程中，使用的是扩频技术或者伪码技术，只需要接收对应的信号，自身不会发射信号，这样就不可能被周围因素所影响。

1.3 GPS导航系统的分类

各个国家和地区都十分关注定位技术的发展，建立对应的定位系统也成为科技发展的集中体现，因此在此方面的投入不断增加。发展到至今，对应的导航系统主要可以归结为如下几个类别：美国全球定位系统；欧盟伽利略系统；俄国格洛纳斯系统；中国北斗卫星导航系统。

2 GPS在林业生产中的应用

2.1 在测绘制图方面的应用

在测绘地块的周边转折点，用GPS接收机定位、存点；并利用单点导航功能可在GPS接在机上显示地块周边各边段的方位角和距离。可利用这些数据直接在图纸上绘制平面图。

如分别在地面上A、B、C、D、E五个定位，并将各点的坐标值储存在仪器中。若从A点起测，沿B、C、D、E到A点，在B点定位、存点后，应用单点导航功能，确认导航到A，那么线段BA的方位角和距离可在仪器上显示出来，用以绘图。用此方法，可依次确定出以后各边的方位角和距离绘制全图。

在平面图测绘时，应先建立GPS定位测绘控制点，进行平差后，再进行碎部测量方法和形式与大地测量相同。目前我国已建立起国家或区域和局部性的GPS控制网。可在这些控制网点上引测网点至测区，以提高测绘精度。

在林业生产中，苗圃地测设、森林面积调绘、森林植物群落分布区域和垂直分布带的确定、林种区的调绘、土壤类型的分布调查等这些项目，都可采用GPS定位和导航技术测定。

2.2 GPS在森林调查中的应用

森林调查，往往需要对于位置信息有着比较高精确的要求，传统的调查工作，多数都是以人工和理论融合的方式来进行，这样计算出来的结果可能不是很全面或者不是很精确，这样就可能对于森林调查工作的有效性造成不良影响。为了改变这样的局面，就需要将GPS系统融入其中，依靠GPS接收机来进行位置的界定，这样可以更好的达到定位的效果。从理论上来讲述，实际接收机上现实的二坐标与抽样点坐标，是相同的或者相似的，也就是对应GPS接收机所在地，就可能演变为抽样点。使用单点导航的方式，可以在对应区域找到抽样点，还可以依靠这样的方式生成航点，对于对应航点进行编辑，预先输入在地形图上查出样点的坐标值，将抽样点编辑一定航线，沿航线去找点，提高找点工效。实际上，由于受手持式GPS机的性能、GPS接收信号强弱及GPS的定位精度的影响，准确到达图上计算的坐标是不可能的，在森林抽调查中，一般只利用它进行复位找点。实践中表明，利用手持式GPS进行森林资源连续清查中的固定样地初设与复位，只需输入坐标，不需引点引线测量，就可以完成样地复位，能大大提高工作效率，节省时间与精力。

GPS与RS系统结合起来用在森林调查上更有效地提高效率，把GPS接收机装在航拍飞机上导航，GPS接收机上可以反馈的信息是多样化的，有飞行方向的信息，有飞行距离的信息，有飞行高度的信息等，对于飞行员而言，可以依靠这样的方式，迅速的找到对应区域，然后获取对应的航空摄影资料。在这样的航拍过程中，对应GPS可以很好的呈现飞行参数、地理位置，然后通过叠加处理技术，将其完美的呈现在显示器上，这样就可以使得对应岗位的人员快速的获取对应的信息。也就是说综合性的数据信息可以很好的反馈进去，呈现出更加理想的效果；同时这种叠加相片和画面，在实验室判读时，更便于计算机处理和图像绘制。

2.3 GPS在飞播造林和飞机喷药上的应用图像绘制

在杀虫防疫工作中，也可以使用对应的GPS，也就是使用这样的方式来进行飞机喷洒，对应流程中需要对于位置空间进行界定，依靠这样的方式，无论是种子，还是药物，都可以更加针对性的抵达对应地方，这样就会引导对应的杀虫防疫工作朝着更加精准的方向发展。

另外，GPS在生态公益林的木材收获利用上同样可起很大作用。目前，我国将森林划分为生态公益林和商品林两类，分类经营。生态公益林不可能采用皆伐作业，但可采用择伐作业。

如果经营水平能跟上去，利用直升机把择伐木从林地直接吊起，运至加工场，可减少采伐对林地的影响。在这过程中，可利用GPS在采伐地定位，向飞行指挥中心报告采伐地点，飞行员利用GPS导航，这样就较容易找到采伐地点和采伐木。

2.4 GPS在森林防火中的应用

GPS技术和RS技术相结合，在林火监控上有很大作用。利用GPS技术准确确定出失火地点，通过RS卫星图像上找到火斑点，迅速掌握火情，拟定扑火、灭火措施。

2.5 林地面积的测定

由于手持式GPS机能自动记录行进的路线，并可以自动计算出该路线长度及所围的面积，因此，只要开机后沿着林地的边界行走一周记录下航线，即完成面积的测定工作，实践表明，在大面积林地面积测定时利用手持式GPS效率极高，精度可达到林业调查的基本要求。由于林地面积的测定的操作主要是记录与存贮航线过程，所以在室外开机并接收到卫星信号后，沿着被测区域的边界行进时，途中尽可能保证其顶部的天线不受遮挡，均能正常接收到卫星信号。实践表明，手持式GPS可适应于地势开阔，接收卫星信号较好，区域范围较大的林地面积测量。

3 结语

充分利用GPS的功能，并与地理信息系统（GIS）、遥感（RS）技术相结合，可以为森林资源监测、营林规划设计、森林灾害预警、科学宏观决策等工作提供更加科学、有效的技术手段，从而实现林业生产的现代化和林业管理的科学化。当然也需要注意的是，要想切实的发挥GPS技术在林业生产中的效能，还需要培养出更加多的专业技术人才，他们需要懂得对应的技术原理，并且知道如何将其与林业生产业务关联起来，由此形成良好的技术标准和规范，这对于引导林业生产业务的规范化发展而言，是至关重要的。