图新地球软件在基层林业工作中的应用

杨 兴，肖永翔

（四川省林业和草原调查规划院，四川成都 610083）

图新地球（LocaSpace Viewer，简称LSV）是中科图新（苏州）科技有限公司开发的一款专业的三维数字地球软件，它具备便捷的影像、高程、倾斜摄影数据阅读功能。用户使用图新地球软件，能够快速地浏览、测量、分析和标注地理信息数据，实现三维场景的飞行浏览和多视角浏览，快捷地进行地理信息数据格式转换。图新地球是一个集在线地图资源查看、影像及地形数据快速下载、倾斜数据极速浏览、模型数据多样展示、操作分析便捷等优点于一身的轻量级软件[1]。

1 图新地球软件应用在林业的可行性

与同类软件相比，图新地球软件具有以下5 个特点。

1）图新地球为国产软件，苏州中科图新网络科技有限公司拥有该软件的计算机软件著作权，完全自主可控，而前几年在林业调查规划行业有较多应用的谷歌地球软件，因不符合国家测绘政策，目前已退出国内市场[2-4]。图新地球作为一款轻量级的电子地图软件，集成了多种合规的在线地图资源，能够满足用户对于卫星影像的需求。

2）图新地球软件支持多种通用格式的矢量、栅格数据的浏览和输出，包括KML、KMZ、SHP、DWG、DXF、VEC 等格式的矢量数据，TIF、IMG、MBT、LRP 等格式的栅格数据，TIF、IMG、HGT、DEM 等格式的数字地形数据，OSGB 格式的倾斜摄影数据，OBJ、3DS等格式的三维模型数据等。

3）图新地球软件具备点、线、面的绘制、裁剪、分割、合并等矢量数据的图形编辑功能，以及增加、删除字段、修改字段内容等属性数据编辑功能。

4）图新地球软件有很强的扩展性。通过制作自定义LRC 图源文件，能将丰富的互联网地图和影像资源在图新地球中加载、浏览、分析；能加载航拍的高清影像和高精度地形数据（见图1）；支持各种图源的在线地图、地形等无水印、无偏移下载，满足日常工作的需要。

图1 图新地球软件加载自定义LRC图源文件和航拍影像

5）图新地球软件已广泛应用于土地调查、公路勘测设计、城乡规划设计、长输油气管道无人机巡检、公共卫生、疫情防控指挥地图制作等领域[5]。相对于Arcgis 软件，图新地球软件占用计算机资源更少，操作更为直观便捷，对软件使用者专业性要求不高，适合在技术能力相对较弱、计算机硬件配置相对较低的基层林业部门推广应用[6-7]。目前，图新地球软件已逐渐在基层林业单位普及，逐步应用于森林资源管理、造林规划设计、森林防灭火等领域[8]。

2 图新地球软件的基本操作

2.1 矢量数据编辑

在图新地球软件中，通过编辑菜单栏中的“地标”“线”“面”等按钮，实现点、线、面等矢量数据的采集和勾绘；通过“要素平移”“插入节点”“删除节点”“分割线”“分割面”“合并”“线面互转”等按钮实现对矢量数据的平移、节点的插入删除、分割、裁剪、合并、线面要素类相互转换等矢量数据的图形编辑功能；对于新建或者导入的SHP 格式的矢量数据，可以通过“增加字段”“删除字段”等按钮实现字段的增加、删除等矢量数据的属性编辑功能。在图新地球软件中采集和勾绘的数据，可以导出成各种通用格式的矢量数据，以方便数据交换、共享及在其他GIS软件中进行分析和应用。

2.2 文件格式转换

图新地球软件支持加载各种通用格式的矢量数据，数据加载方式直观简洁，可通过菜单栏中的“加载图层”按钮或者直接拖拽的方式加载数据。同时，支持各种格式的矢量数据之间相互转换，特别是对于SHP 文件格式的支持，极大地方便了林业从业人员。SHP文件格式是ESRI公司开发的一种空间数据开放格式，目前已成为地理信息软件界的一个开放标准，是一种重要的交换格式，大部分GIS 软件都支持对其进行读写和编辑操作。在图新地球软件中，通过在需要进行格式转换的矢量图层上单击右键，然后选择“另存为”，保存类型选择“矢量数据（*.SHP）”，即可完成各种格式矢量数据转换为SHP文件。

GPS数据采集仪器已在林业调查规划中广泛应用，但其采集的野外调查数据导出和转换一直比较繁琐，若不掌握相关技术，则难以将采集的数据与地形图、卫星影像匹配使用[9]。而图新地球软件可以快速简便地将GPS 采集的数据导出成KML、SHP、DXF 等格式的矢量数据，首先在Excel 表格中将GPS 采集的数据整理成标准的格式：经度在一列，对应纬度在另一列，标注名称在第三列，高度在第四列（若采集有）。然后在“数据处理”菜单栏中，点击“Excel 转KML”按钮，弹出对话框，点击打开XLS，选择要转换的Excel 文件，读取完成后，可在上方的表格里看到Excel 表格中的信息。在Excel 表格内容的下方分成了两块，左侧是经纬度、标注、描述内容等的选择，右侧是对要生成的KML图层的风格设置（见图2）。相应设置完成后点击“生成点”按钮（也可生成线和面），设置保存的KML 路径，点击“保存”，即可将GPS 采集的数据转换成KML 格式的矢量数据（见图3），SHP、DXF 等格式可以通过“另存为”方式转换。目前，大多数GIS 软件都支持动态投影。动态投影技术可将导出的SHP 等格式的GPS 数据精确匹配到相应的卫星影像和电子地形图上，若实际工作中确需将导出的数据投影到相应的坐标系，则只需在ARCGIS 中，使用数据管理工具箱中的“投影”工具，即可将矢量数据的坐标转换到需要的坐标系[10]。

图2 Excel数据转KML数据

图3 Excel数据转KML数据后效果预览

2.3 加载和下载各类影像

图新地球软件集成了多种合规的互联网地图资源，包括百度地图、影像、标注，天地图地图、影像、标注等，同时支持加载无人机采集的高清航拍影像，也支持通过制作LRC 图源文件的方式加载近几年的多期影像和及时影像。

同时图新地球软件可下载天地图影像、百度影像；可下载通过自定义LRC 图源文件方式载入图新地球软件的各年度的资源三号卫星影像，下载级别最高可至19级，能满足林业调查规划的精度要求，输出格式可导出为TIFF、MBT、瓦片等，以便于在其他GIS软件中进行加载、分析和应用。在图新地球软件中，通过点击“地图数据”菜单下的“影像/地图”按钮，选择需要的影像输出格式，在地图类型中选择需要下载的底图影像和叠加图层，然后设置下载级别，点击“开始下载”按钮，即可自动下载影像（见图4）。

图4 通过图新地球软件下载及时影像

因影像资源为互联网地图资源，所以下载影像的坐标为WGS 1984 Web 墨卡托辅助球投影，该坐标系支持动态投影，在ARCGIS 等主流GIS 软件中直接加载下载的影像即可动态投影到正确的地理位置上，若需变更下载影像的坐标，则在ARCGIS 中使用数据管理工具箱中的“投影栅格”工具，即可将影像的坐标转换到需要的坐标系。

2.4 集成各种分析工具

图新地球软件集成了各种实用的分析工具，可实现距离测量、面积测量、高度测量、三角测量等。在进行林业相关专题的规划时，可便捷地对各要素的空间距离、各地块的面积进行测量和分析；在开展森林防火规划时，通过使用通视分析、可视域分析等工具，可科学高效地进行防火瞭望塔选址；在进行造林规划设计时，使用等高线分析工具，可在三维场景中的选定区域内显示并标注等高线，以便于不同海拔段造林树种的选择和造林地块的勾绘。

各类分析结果可直观地显示在三维场景中，同时可叠加高清卫星影像和调查规划所区划和勾绘的各类要素，通过点击“视图”菜单下的“高清截屏”按钮，可输出高清图片，便于外业复核、规划阶段性成果展示等工作。

3 图新地球软件在基层林业工作中的具体应用

3.1 造林规划设计

造林是基层林业部门的一项重要工作内容，在内业设计阶段，通过对外业调查阶段现地材料的整理，并结合森林资源一张图、国土三调等档案数据，利用图新地球软件加载最新影像，落实造林地块、区划造林小班，规划设计灌溉设施、网围栏等配套设施，制作造林规划相关设计图纸初稿，然后由技术人员对设计图进行现场核实并修改，最终完成造林规划设计工作（见图5），设计工作完成后，可导出SHP 文件，形成造林规划设计成果数据库，必要时可以加载三维植被模型，模拟成林后的三维效果。利用图新地球软件进行造林规划设计，可直观便捷地统计出规划设计的造林面积、灌溉管道和防护围栏的长度等相关设计数据，提高了内业设计和方案编制的效率。

图5 在图新地球软件中进行造林规划设计

3.2 林木采伐作业设计

传统的林木采伐作业设计工作一般使用地形图深入拟采伐区域进行实地调查，然后利用地形图采用对坡勾绘等作业方法勾绘伐区，但拟采伐地块通常四至不规则且缺少明显地物参照，地形因素和伐区林木高大、植被茂密等植被因素导致伐区内通视性较差，从而导致勾绘伐区作业强度大、精度低，直接影响到伐区的面积、蓄积量、出材量等关键数据的准确性。图新地球软件支持加载天地图影像，也支持通过自定义LRC 图源文件方式加载资源三号卫星影像，多源的高分辨率卫星影像能清晰地展现地形、地貌、地物等信息，必要时可以导入无人机航拍的实时高清影像。使用图新地球软件进行林木采伐作业设计，可以先打印出加载高清影像的外业调查图进行实地调查勾绘，然后在室内在图新地球软件的三维场景下，结合外业调查手图，进行伐区的矢量勾绘，从而确保伐区面积的准确无误，提高林木采伐作业设计工作的效率和精度。

3.3 森林资源管理

森林资源的动态监测和常态化管理是基层林业部门的一项日常工作，通过自定义LRC 图源文件方式加载近几年的多期影像和及时影像，能直观地反映辖区内各年度林地的动态变化情况（见图6），通过加载林木采伐、建设项目使用林地和造林更新等森林资源档案数据，对比各年度影像动态变化情况，可以在室内初步分析出是否超范围采伐、超审核审批范围使用林地及是否按照经审批的造林规划设计进行造林。对于超范围采伐、使用林地地块，可以进一步使用无人机航拍影像导入图新地球软件，区划出超范围的违法面积，为林业行政、刑事处罚提供依据。

图6 加载自定义LRC图源文件分析同一地块不同年度地类动态变化情况

3.4 森林防灭火工作

防灭火工作中，需要收集并分析森林防灭火区域的多种空间数据[11]，而图新地球软件集成了较为详细的道路、河流、湖泊、行政区划、高分辨率卫星影像数据，再导入防灭火区域的森林致灾信息数据、重要承灾体信息数据、历史森林火灾信息数据等矢量数据，结合气象预报数据、无人机航拍影像，可以较为精确地分析判断森林防灭火区域的森林资源现状、地形地貌、城镇分布、河流湖泊等与森林防灭火相关的重要数据。图新地球软件对于森林防灭火规划、森林防灭火应急预案的制定、森林火灾损失评估等森林防灭火工作的各个方面，都能起到重要的辅助决策作用，从而更好地促进森林防灭火工作的开展。

4 结语

图新地球软件在基层林业工作中的使用是“3S”技术在林业工作中的具体应用。其丰富的在线地图资源、支持多种格式的矢量和栅格数据、便捷的图形用户界面终端，可在造林规划设计、林木采伐作业设计、森林资源管理、森林防灭火等林业工作中进行广泛应用，较好地解决了传统林业工作作业强度大、精度低的问题，提高了林业部门的工作效率与质量，为林业工作提供了强有力的技术支撑。