奥维互动地图在大姚县林业有害生物普查中的应用

杨 华

(云南省林业调查规划院 大理分院，云南 大理 671000)

1 研究区概况

大姚县位于云南省楚雄州西北部，地处东经100°53′～101°42′，北纬25°33′～26°24′，东邻永仁、元谋县，南同姚安、牟定县毗邻，西和大理州的祥云、宾川县接壤，北濒金沙江，与丽江地区的永胜、华坪县隔江相望。县城驻地金碧镇距省会昆明263 km，距州府楚雄118 km。全县国土总面积4 146 km2，山区占81.7%，辖8镇4乡，总人口28.29万人，居住着汉、彝、回、傣、傈僳、苗等22个民族，少数民族人口10.22万人，占35.8%。大姚县森林覆盖率达67.1%，立体气候明显，为发展核桃、花椒、板栗等高原特色产业提供了得天独厚的条件。大姚县是全国100个经济林产业示范县之一，核桃是大姚县最为重要的经济林产业，各乡镇均有种植，实有核桃面积超10.67万hm2，其中实际挂果面积约4万hm2，享有中国核桃之乡的美誉，曾获评全国首家“国家核桃生物产业基地县”称号[1]。

2 材料与方法

2.1 研究新方法

大姚县第三次全国林业有害生物普查采用传统的林业数据调查方法，呈现出各种缺陷与弊端，监测调查数据不真实、不准确和历史数据不完整，成果质量不高，急需研究一种既能提高调查精度和工作效率又能节约生产成本的新技术和新方法。在林业建设数字化大趋势下，充分利用信息化软件、新兴移动终端设备的优势，普通移动终端可利用的软件主要是多种品牌的地图软件，如引入谷歌地图、91卫图、百度地图，移动化地图等软件也逐渐成为主流[2]。本次研究确定使用智能手机为移动终端，近年来比较流行的奥维互动地图App可作为开展林业有害生物普查的新技术、新方法。

2.2 研究工具和材料

2.2.1软件和移动终端

奥维互动地图App是北京元生华网软件有限公司基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平台地图浏览器，支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、WinPhone、Web五大平台[3]。该软件下载安装较为方便、快捷，目前在用版本为V9.0.0，包括普通版(免费)和专业版(资费标准VIP 72元/年和SVIP 216元/年)。奥维互动地图浏览器的移动终端就是一部智能手机，集3S技术与移动网络技术于一身，界面简洁，操作简单，易于上手，功能强大，在开展外业调查工作时更具有无可比拟的便捷性与高效性。建议使用个人拥有的兼容效果较好的安卓系统智能手机(屏幕5.5寸以上)作为移动终端，无需以单位名义再进行PDA、手持GPS等移动终端设备的重复购置，既省去公费采购程序的繁琐，又大幅节约了生产成本。

2.2.2数据资料

大姚县2014—2016年开展的第三次全国林业有害生物普查成果资料，包括图、文、表及矢量数据等。

2.2.3软件主要功能与普查工作结合程度

奥维互动地图专业版在普通版基础上增加了如下功能：3D地图显示、直线导航、高程数据下载与显示、测面积、自定义主界面、显示GPS信息窗口、免费下载好友发布的轨迹、更多次数的免费签名以及更快的地图下载速度等，同时更高的VIP级别将支持更多的对象数量[3]。普通版已能满足普查工作日常需求，专业版增加的功能在此次普查工作中无需使用或仅偶尔使用，如图形高级功能中的转换成轨迹、图形点编辑、在地图上移动对象等，不会对普查工作成果质量造成根本性的影响，没必要付费开通专业版。奥维互动地图主要功能与普查工作结合程度见表1。

表1 奥维互动地图主要功能与普查工作结合程度

续表1

2.2.4参数设置

在利用奥维互动地图进行普查工作之前，应对相关参数进行设置。启动奥维互动地图后，在初始界面罗盘上显示的是“经纬度坐标”，单位是“十进度”格式，需更改为普查工作要求的“度分秒”格式；另外，为了和林业大数据相衔接，应将坐标系更改为林业系统常用的CGCS2000六度分带坐标。具体操作如下：

度分秒设置操作：更多→设置→经纬度显示格式→度分秒；

坐标系设置操作：更多→设置→坐标系→横轴墨卡托投影坐标→点击设置→坐标类型→经纬度→CGCS2000；参数类型→CGCS2000_GM_99E(图1)。

图1 坐标系设置界面

相关参数设置完毕后，点击“保存”，主界面数字显示格式发生了变化(图2)。

通过建立标签，可便捷地设置任意点的名称、备注、附件、获取地理信息等(图3、图4)。

图3 标签设置界面

图4 信息获取界面

2.3 验证方法

2.3.1用新方法进行现场验证

根据提交成果中各乡镇发生分布位置图，在原调查线路中按距离远、中、近布设3条线路，随机抽取了金碧镇、新街镇、三台乡3个乡镇的10个图斑，用新方法现场进行林业有害生物发生范围的校核与验证。

2.3.2验证前的准备工作

卫星影像较为直观，可在影像上叠加等高线、公里网等各种地理信息，如同照片一般易于识别。踏查前，以奥维互动地图提供的影像为参考，有目的地访问或咨询当地林业技术员、护林员，查阅当地森防部门的有害生物发生档案，了解有害生物的种类、分布和发生情况，为踏查路线设计做好充分准备。

2.3.3验证路线的选择

根据当地主要森林类型(特别是以云南松及核桃为代表的用材林经济林)、林业有害生物发生地的地形、地貌以及公路、林间防火道、林班线等设计踏查路线。重点调查公路、建设工地等人流物流频繁地区，特别是新近架设通信电缆和电力线附近的林地；受人为干扰严重、生物多样性差、生态环境状况不良的林地和受火灾、雨雪冰冻、干旱、洪水等突发性灾害干扰后的林地；历史上林业有害生物频发的林地。大姚县是核桃之乡，验证图斑主要针对核桃疫区进行布设。

2.3.4现地具体操作

借助奥维互动地图提供的地理信息，结合以往林业有害生物普查、二类调查等成果资料，分析普查范围内森林资源类型及分布特点、地形地势、交通状况、林业有害生物发生历史、现状、外来引种栽植等情况，编辑地图元素分为标签、图形、画线、测绘等方面，前三者分别相当于shp中的点、线、面图层矢量文件[4]。利用“标签”功能对疫区进行标识，将有害生物名称等信息标到影像图上，以便在踏查过程中发现、观测这一区域，待到达现地后，区划分布范围，标注有害生物面积的名称、面积等信息，采集标准地地理信息等一系列工作。在有道路区域，可使用卫星地图导航，在村庄等只有乡间小道的区域，无法使用导航的可通过人工查看卫星图寻找合适行走的路线[5]，尤其是在偏远山区调查时，需要对GPS进行设置，选择开始记录轨迹，以防在调查过程中迷路。依据踏查点类型或有害生物特点分别按标准地调查、辅助调查或场所调查等方式进行详查，记录各项外业调查因子，初步确定林业有害生物种类、寄主植物、危害情况和分布范围。

标签设置效果详见图5，图6，图形区划设置效果详见图7，图8。

图5 设置标签示例

图6 标签设置界面

图7 图斑区划示例

图8 设置图形属性界面

2.3.5照片、影像作为区划图的附件保存

涉及地理信息的选项可以借助奥维互动地图软件轻松完成填记，数据录入时尽量使用复制、粘贴功能，避免手写输入的出错率。发现有害生物种类可用手机自带的拍照和录像功能进行拍摄，形成影像标本。形成的文件可作为区划发生分布范围图斑的附件保存，便于后期的数据资料整理。

2.3.6数据库构建

1)数据库的结构

利用3S技术实现县域数据的建库工作，对数据统计、分析，确定辖区每种林业有害生物的分布、危害，不仅能实现数据的规范化，高效建立普查档案，便捷统计分析，还可实现成果的可视化展示[6]。透彻理解软件各项功能的具体操作及实际含义，理清与普查工作需求之间的数据关系，为便于录入野外调查因子，需设计存储野外调查数据库。外业调查纸质卡片需要填记的各项因子共计有32项，为了在后期便于对数据存贮与管理，利用ArcMap软件建立小班因子数据库。

2)编写因子代码表

设置统一的林业有害生物普查因子代码表，填记的因子均用代码表示，将数据库文件导出到电子表格，再存入手机中，调用WPS Office软件/Excel电子表格手机版进行现场录入。只要统一编写各项因子的代码，并确保每项因子均有一个对应代码，那么外业调查时只需用手机填记代码，就可实现由填记纸卡片变为填记电子卡片的转变，大量减轻了工作量。

2.3.7区划图斑由kml格式向shp格式的转换

软件可以将绘制的点、线、面3种要素以kml文件格式导出。具体操作：打开收藏夹→找到区划的图斑→点击“菜单”→“导入导出”→导出对象→设置导出选项→保存到文件，该图斑即以kml格式进行保存，注意保存路径的设置。在ArcMap中，打开ArcToolbox窗口→转换工具→由kml转出→kml转图层→双击→输入kml文件，选择需要转换的文件→打开→其他内容换自动填加无需修改→确定，生成lyr图层文件，导出另存为shp文件即可[7]。通过创建唯一的图斑编码，将矢量图层与填记因子联接，重新导出shp文件，对数据合并、统计、分析，最终就可轻松完成成果图的制作。

3 结果与分析

3.1 校核与验证结果

3.1.1 对区划范围边界的校正

由于此次分乡镇成果图的制作要求用地形图作为底图，选择了面积精度勉强合格的新街镇永丰水库后山的发生范围图斑进行示例，踏查点名称为梅厂，距离县城较近。在用奥维互动地图进行发生范围边界校正后，再把图斑平移到地形图形成新的成果图，详见图9～图11。区划好的图斑，需要编辑属性，添加名称、备注、选择存贮位置等(图12)。

图9 常规调查图斑

图10 影像纠正

图11 平移到地形图

图12 图形设置界面

3.1.2面积精度的验证

通过现场校核与验证，发现在选取的10个图斑中，仅有3个地形明显、发生范围中林相单一的图斑勉强达到调查精度要求(区划面积求算精度误差要求±0.05)，其余7个图斑存在区划范围过大、图斑偏移、地类边界模糊、区划范围中未扣除非林地图斑或未发生区域等情况，面积区划越大的图斑，精度越低。校核与验证结果详见表2。

表2 抽取图斑现场校核验证情况

3.1.3种类归并的验证

提供的外业调查卡片记载的林业有害生物种类与成果图中标识的种类不一致，成果图中一个图斑只标识了一种林业有害生物，但实际验证结果是这个图斑中还包括了其他种类，危害程度均为轻度以上。如梅厂踏查点，只标识了核桃枝枯病，还有核桃白绢病、双棘长小蠹、桉树枝瘿姬小蜂等，而桉树枝瘿姬小蜂的寄主是桉树，现地有桉树林分布，并未在图上单独区划出来。

3.1.4主要林业有害生物的确定

根据第三次普查的成果和本次研究验证结果，对本土潜在危险性大的林业有害生物分布状况、潜在危害性、寄主植物经济重要性、传播扩散可能性、危险性管理难度进行综合分析，结合寄主植物核桃、板栗、花椒、云南松、桉树、柏树等主要树种的生态、经济和社会价值，确定11种主要林业有害生物(病害2种、虫害8种，有害植物1种)，分别是：核桃白粉病(phyllactiniajuglandis)、核桃干腐病(Botryosphaeriafusisporae)、核桃木蠹蛾(Holcocerussp.)、天牛类(Monochamussp.)、桉树枝瘿姬小蜂(Leptocybeinvasa)、金龟子类(Anomalasp.)、双棘长小蠹(Lycaeopsiszamboangae)、栗实象(Curculiodavidi)、核桃叶蝉(Cicadellaviridis)、柏肤小蠹(Phloeosinusaubei)、紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)。在这11种主要有害生物中，有4种需要重点防范的林业有害生物，分别是：紫茎泽兰、核桃木蠹蛾、核桃干腐病和栗实象。

3.2 分析

3.2.1发生范围图斑区划不合理

区划发生范围图斑是普查外业阶段最基础的工作，图斑区划的准确性最终会影响全县林业有害生物普查成果质量，直接影响发生面积统计和成果图的制作准确度。由于用地形图进行区划时，受其比例尺精度影响，区划范围中的不适宜地类普遍未扣除或不能完全扣除，导致成果图区划范围与面积统计数据不匹配。归并种类的分布范围是可以区划出来的，但都进行了强行归并，而且范围内又包含了不适宜的地类，如耕地、建设用地或是不涉及有害生物的其他地类等。可以肯定的是，此次大姚县林业有害生物普查发生面积与实际发生面积相比偏大，数据统计结果误差大。制作成果图时，选择了某种林业有害生物作为代表种，其余种的分布范围在现地调查时并未区划或者有意进行了归并，成果图并未反映标准地对应代表面积的范围，只能作为分布位置及大体范围的参考，仅证明该区域有某种林业有害生物分布，边界不精确，提供的准确信息有限，最终分布范围面积的数据统计结果可参考性不高，对后期提出购置防治器材、药品数量等相应具体防控措施会造成严重影响。

3.2.2验证过程中存在的问题及解决办法

利用新方法带来的便利与高效是不容置疑的，只要区划时按照技术规程要求认真调查，正确区划分布范围的具体界线，用新方法求算出的面积是准确的。在现地校核与验证的过程中存在一些问题，但可以解决或事先避免(表3)。

表3 验证过程中存在的问题及解决办法

4 讨论

4.1 研究的创新点

4.1.1野外调查的便携性

使用奥维互动地图的最大优势主要体现在现场踏查阶段的便利性和便携性，不必携带纸质图和手持GPS。智能手机作为移动终端，配合手机版的WPS Office软件或者备忘录功能，可以记录调查因子，减少野外调查携带的图纸量或不带纸质图纸和调查卡片。

4.1.2快速定位和观测的直观性

奥维互动地图对于具有GPS功能的智能手机，可以精确定位出手机在卫星图或等高线地形图中的实时位置[8]。甚至无需手机网络也可定位，在户外空旷处精度一般可达5 m。软件自带的GPS功能可以快速、精准地定位调查者的位置并实时反映在移动终端，快速帮助调查人员确定自己的位置及区划图斑。对比传统的纸质卫星影像图和地形图，移动终端缓存的高分辨率互联网卫星影像图可以更直观地反映出地形和植被、房屋、水域、农地等明显地物，通过放大或缩小功能，可以随心所欲地识别各种地形地物，节约观测、区划分布范围的时间与精力。

4.1.3离线导航的高效性

提前下载或缓存了调查区域的影像后，不用再担心在野外偏远的区域没有手机移动数据信号而无法显示在线影像地图，只要手机有GPS信号，在离线条件下对要到的位置进行标签设置，开启语音导航功能或者根据离线影像提供的道路信息，就可以准确到达所指定的位置，减少走错路的概率。

4.1.4方便沟通的互动性

地方向导或护林员不一定能看懂纸质地形图，但一定能看懂高清晰类似照片的卫星影像。现在的智能手机集成了高分辨率拍照、录像等功能，配合微信、QQ等聊天软件，或是利用发邮件等方式，可以将标本照片及时传给科研单位的专家进行鉴定。通过互联网，可以和其他小队实现位置共享，方便沟通。

4.1.5云端数据分享的同步性

在奥维互动地图PC客户端和手机移动终端的系统菜单下都可以区划图斑，选择与云端同步将区划对象添加至云端，同步之后打开收藏文件夹，选择同步以实现云端数据的相互分享[9]。

4.1.6移动终端功能的拓展性

随着3S技术在林业资源调查上的应用日益广泛，为林业有害生物普查、防治研究提供了新思路[10]。对调查人员难以到达的重点区域如松材线虫病疫区等可利用无人机调查[11]。无人机和智能手机经相关设置关联后，可以用手机遥控指挥无人机，疫区在航拍图中是比较清晰的，所拍摄的航片经矢量化校正配准后可用于疫区的区划。智能手机做为移动终端拓展了另一项重要功能，调查效率将大大提高。

4.2 存在的不足

奥维互动地图是基于3S技术和互联网技术，将林业有害生物数据采集的定量化与定位化相结合，属性特征与时空动态相结合的可视化管理方法[12]。该软件良好的开放性在林业有害生物普查工作中的使用有利于促进监测数据的规范性和实用性，从而提高监测预报和预警管理水平与技术水准，有利于加强对监测调查工作的检查指导和监督管理。但软件本身还存在一定的不足，主要表现在：

1)形成的矢量数据格式单一，目前仅支持kml格式，绘制的一个图斑只能以一个文件形式保存，不能多个图斑以一个文件形式保存。

2)用软件区划的图斑，已经能实现矢量数据转换后的叠加，但可编辑的属性因子较少，需要配合其他App才能满足数据录入的要求，不能实现属性的快速编辑与修改[13]。

5 结论与展望

5.1 结论

本次研究是将奥维互动地图移动终端作为一门新技术应用到林业有害生物普查工作之中，达到提高工作效率、节约调查阶段成本、规避涉密风险、提高调查成果质量和精度的目的，为林业有害生物普查工作探索新的调查方法积累了宝贵经验。

5.1.1新方法能快速获取相关地理信息

林业有害生物普查是一项技术要求高、工作任务重且需要长期持续开展的工作。传统的林业有害生物普查工作量大、费时费力、信息破碎化现象严重，很难对变化因素调查跟踪[14]。从普查工作特别是外业踏查阶段的工作要求，以及软件具备的主要功能来看，软件已能满足除专项调查(如标本鉴定、风险评估等)以外大部分外业调查因子的记载需求，是完全可行的。

5.1.2新方法是3S技术实践的拓展和升华

传统的林业资源管理监测技术在数据上处理存在很大缺陷，而3S技术在林业资源管理中的应用则能及时掌握森林资源和其他因子数据变化特征，从而有针对性地采取相应的防治措施，有效提升有害生物的防治效果[15]。移动终端选择人人都具备的智能手机，利用在线影像开展外业调查是该技术的拓展和升华。

5.1.3新方法成本低廉、能规避涉密风险

奥维互动地图软件下载迅速、安装方便、上手快捷且完全免费，使用成本低。借助数字化林业的发展趋势采用新的技术手段来完成选线或现场踏查工作，在普查过程中完全摒弃纸质地形图或影像图，既省去了打印纸质图纸的费用，又避免了纸质地形图出现的老旧、更新地物不及时的缺点。同时因地形图只在内业阶段参考使用，不进入野外作业过程，避免了遗失纸质图纸导致国家测绘成果泄密的风险。

5.1.4新方法突出外业调查与内业处理的一体化

以踏查、标准地调查、定向调查、场所调查4种方式分别对叶部枝梢果实病害、干部病害、食叶枝梢害虫、蛀干害虫、种实害虫、地下害虫、林业有害生物、鼠兔害等业务进行记录，在移动终端上进行业务数据填写、图形文件生成、GPS数据获取、行政区划选择及调查结果的计算[16]。

5.1.5新方法接近专业App的功能

通过互联网大数据提供的资源和在实践中不断总结和钻研，将奥维互动地图功能与普查有机整合起来，找到一些新的工作方法或捷径，既提高工作效率又节约生产成本，在功能用途上虽然不能与实用性更强的专业App相比，但也是比较接近的，能达到“人无我有，人有我优，人优我省”的效果。

5.1.6新方法的推广和使用

大姚县2014—2016年度林业有害生物普查工作是按照常规调查方法进行的，虽然已经完成并通过云南省林业和草原局验收，但工作量繁重，效率较低，成果质量不高。以智能手机为移动终端，利用奥维互动地图现场对大姚县第三次林业普查外业工作的校核与验证表明，奥维互动地图在林业有害生物普查中的应用完全可行，可以作为一项高效率、低成本的新技术在下一次林业有害生物普查工作中使用和普及推广。

5.2 展望

奥维互动地图移动终端在林业有害生物普查中的应用，是一项将新的信息化软件工具、新的移动终端设备与传统调查方法密切结合的技术手段，摒弃了纸质地形图勾绘误差大和后期处理工作量大的诸多弊端，为现场踏勘及数据处理节约了大量成本和精力，提高了普查工作的效率和质量，适应当前数字化林业的发展趋势，具有广泛的推广前景和价值[17]。如果软件开发商北京元生华网软件有限公司能研发支持矢量数据和属性数据记录一一对应，实现随意增加或删减字段，一次区划多个图斑同时保存为一个文件，对区划的图斑任意分割、合并等功能，则更加简化操作流程，提高工作效率，实现成本的大幅下降及更加广泛的用途。