李思剛 徐 釗 蔣婷婷

江蘇省營造林調(diào)查監(jiān)測技術(shù)方法應(yīng)用研究

李思剛 徐 釗 蔣婷婷

（江蘇省森林資源監(jiān)測中心 江蘇南京 210036）

介紹了江蘇省營造林調(diào)查監(jiān)測技術(shù)發(fā)展過程中5個階段的情況，重點展示了當(dāng)前借助平板電腦和“林調(diào)通”軟件的最新調(diào)查監(jiān)測技術(shù)方法，并通過對比分析，提出營造林監(jiān)測應(yīng)不斷采用新技術(shù)，提高調(diào)查效率，確保調(diào)查成果數(shù)據(jù)的真實性和準確性，從而逐步實現(xiàn)林業(yè)調(diào)查監(jiān)測全過程無紙化、造林數(shù)據(jù)更新自動化的目標(biāo)，為加快構(gòu)建森林資源動態(tài)監(jiān)測體系奠定基礎(chǔ)。

營造林；調(diào)查；監(jiān)測技術(shù)；應(yīng)用

造林綠化是綠色江蘇和林業(yè)生態(tài)文明建設(shè)最重要的內(nèi)容。營造林信息管理是森林資源動態(tài)監(jiān)測的重要組成部分，準確掌握各地營造林實績與成效是各級林業(yè)主管部門的重要職責(zé)，也是深入推進全省林業(yè)生態(tài)文明建設(shè)的重要手段。隨著計算機技術(shù)、空間技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)的快速發(fā)展，用傳統(tǒng)的手段來管理和展現(xiàn)林業(yè)實績并以此來指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)，已不能適應(yīng)新時代江蘇林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的需要，因此，采用諸如數(shù)據(jù)庫、GPS、RS和GIS等新技術(shù)使全省營造林管理進入到數(shù)字化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化已成為時代發(fā)展的必然[2]。

1 江蘇營造林調(diào)查監(jiān)測體系

江蘇營造林調(diào)查監(jiān)測體系是整合各營造林方式、各林業(yè)重點工程營造林的單項核查，按照統(tǒng)一標(biāo)準、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一評價的原則，監(jiān)測和評價全省各地營造林及林業(yè)重點工程實績與成效的綜合性核查體系[1]。

1.1 調(diào)查監(jiān)測目的

準確掌握全省營造林現(xiàn)狀，客觀真實地反映“綠色江蘇”建設(shè)成效，規(guī)范全省營造林實績核查工作，促進造林綠化質(zhì)量提高，加強對新造林地管理，規(guī)范作業(yè)設(shè)計及檔案建設(shè)要求，保證上報數(shù)據(jù)的可靠性，為全省森林資源年度變更和動態(tài)監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 調(diào)查監(jiān)測對象

按照技術(shù)規(guī)定，營造林小班面積在0.067公頃(1畝)以上的營造林(含人工造林、跡地更新、封山育林等)小班(地塊)為調(diào)查對象[1]。小班(地塊)面積調(diào)查的允許誤差為±5％。

1.3 調(diào)查監(jiān)測體系

1.3.1縣級自查

造林當(dāng)年，縣級林業(yè)主管部門負責(zé)組織全面自查，填寫涵蓋所有造林小班的 “江蘇省營造林檢查小班調(diào)查卡片”并歸檔，同時，將小班信息錄入“江蘇省營造林信息管理系統(tǒng)”，并在地形圖或矢量圖上清晰標(biāo)注。

1.3.2市級抽查

在縣級上報驗收報告的基礎(chǔ)上，市級林業(yè)主管部門按照營造林檢查的有關(guān)規(guī)定對縣（市、區(qū)）報送的造林小班組織抽樣復(fù)查。

1.3.3省級核查

在市級上報的營造林完成面積和造林小班數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，省級林業(yè)主管部門組織對省轄市營造林實績進行綜合監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果作為評價各地年度造林成效和質(zhì)量的主要依據(jù)。

2 營造林調(diào)查技術(shù)手段發(fā)展

經(jīng)過多年發(fā)展，全省營造林調(diào)查工具由傳統(tǒng)的皮尺和羅盤到應(yīng)用GPS等全球定位系統(tǒng)，再到目前全面運用“3S”技術(shù)和營造林調(diào)查專用軟件（具有數(shù)據(jù)采集記錄功能的江蘇省營造林信息調(diào)查系統(tǒng)），調(diào)查方法和手段不斷完善，效率和精度不斷提升。從技術(shù)應(yīng)用來看，江蘇營造林調(diào)查監(jiān)測技術(shù)發(fā)展主要經(jīng)歷了幾下5個階段。

2.1 傳統(tǒng)方式調(diào)查

“3S”技術(shù)應(yīng)用前，造林小班調(diào)查主要采用皮尺、測繩、步量等方法或利用地形圖，通過羅盤和測繩測量勾繪再利用方格紙求算出造林小班面積，技術(shù)手段落后，每年新造林小班面積調(diào)查需花費大量人力、物力，調(diào)查時間長，面積精度不高。

2.2 應(yīng)用GPS調(diào)查

隨著全球定位技術(shù)（GPS）逐步應(yīng)用，2003年，全省推廣使用GPS對年度造林小班進行距離測量和面積測量，主要使用GPS定位小班邊界拐點坐標(biāo)量測距離，閉合航路點和GPS航跡測量小班面積，或利用GPS定位后在地形圖上轉(zhuǎn)繪小班圖形，從而求算面積，野外調(diào)查效率和調(diào)查精度得到有效提高。常用的手持GPS有GARMIN的小博士、奇遇，麥哲倫的探險家210、探險家500等。

圖1 應(yīng)用GPS航點勾繪造林小班

2.3 應(yīng)用3S技術(shù)調(diào)查

隨著全省森林資源二類調(diào)查工作逐步開展，遙感影像和GIS技術(shù)得到應(yīng)用，2006年，“3S”技術(shù)應(yīng)用于全省營造林調(diào)查工作中，即結(jié)合各地1∶1萬或1∶5000大比例尺航空影像，利用GPS定位實地逐塊勾繪造林小班邊界，并利用GIS平臺將外業(yè)勾繪小班轉(zhuǎn)入電腦，準確得出小班面積。

圖2 應(yīng)用“3S”技術(shù)勾繪造林小班

2.4 PDA掌上電腦調(diào)查

PDA營造林調(diào)查儀是采用嵌入式開發(fā)工具開發(fā)的專門用于營造林信息調(diào)查的科技產(chǎn)品，集成應(yīng)用遙感影像、GIS、GPS和現(xiàn)代通信技術(shù)[3]。2010年，全省試用PDA掌上電腦進行營造林調(diào)查，采用該方式在野外可顯示各種空間分辨率的遙感圖像和掃描地形圖，并利用GPS進行動態(tài)導(dǎo)航定位，實地勾繪造林小班，實時計算小班距離和面積。但受掌上電腦顯示范圍和運行速度限制，大范圍野外調(diào)查仍有局限。

2.5 平板電腦調(diào)查

平板電腦相對于PDA和筆記本電腦具有明顯的優(yōu)勢：野外攜帶方便、觸摸式操作簡單易學(xué)、屏幕適合小班勾繪、可加載各類應(yīng)用軟件，并且還可與臺式機、筆記本電腦和GPS接收機連接，進行數(shù)據(jù)的進一步交換和處理。

圖3 應(yīng)用平板電腦勾繪造林小班

3 平板電腦調(diào)查應(yīng)用

目前，大部分地區(qū)主要采用平板電腦結(jié)合西安三圖信息技術(shù)有限公司開發(fā)的“林調(diào)通”軟件進行營造林調(diào)查，是全省林業(yè)系統(tǒng)調(diào)查監(jiān)測工作中應(yīng)用面最廣的一種方式。

圖4 “林調(diào)通”系統(tǒng)界面菜單

3.1 坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

地理坐標(biāo)系統(tǒng)指的是經(jīng)緯度坐標(biāo)系統(tǒng)，投影坐標(biāo)系統(tǒng)指的是公里網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)（平面坐標(biāo)系統(tǒng)），江蘇林業(yè)調(diào)查中主要采用西安80坐標(biāo)系，需按照當(dāng)?shù)氐膮?shù)進行Dx、Dy、Dz 的設(shè)置。

3.2 矢量圖層管理

圖層管理包括對各種矢量圖層進行添加、刪除、顏色管理、標(biāo)注文字、圖層順序調(diào)整、放大縮小、全圖顯示等一系列操作，可以方便加載多張衛(wèi)片，提高衛(wèi)片加載效率。同時，“林調(diào)通”平板電腦程序開發(fā)了地形圖與GOOGLE遙感影像圖層加載模式，可利用無線網(wǎng)絡(luò)適時顯示最新的地形和影像資料。

圖5 矢量圖層管理顯示

3.3 造林小班區(qū)劃

按照營造林小班調(diào)查的技術(shù)要求，在平板電腦上可方便快捷地對每個造林小班界線進行勾繪、編輯和修改，完成造林小班區(qū)劃，利用小班繪制、小班切割、小班合并、帶狀林勾繪和小班刪除等工具，結(jié)合自動定位和影像圖形，根據(jù)不同的圖層類型進行點、線、面圖形的采集，在造林小班數(shù)據(jù)編輯圖層勾繪形成小班區(qū)劃矢量圖。

圖6 造林小班區(qū)劃示意

3.4 小班因子錄入

為了提高造林小班野外調(diào)查因子錄入效率，系統(tǒng)按照江蘇省營造林調(diào)查要求，設(shè)計造林小班因子錄入界面，分為造林地類型、造林方式、工程類別、級別、林種和造林樹種等20多項調(diào)查因子，大部分采用下拉菜單選擇方式，方便野外操作，同時，具有簡單的邏輯檢查等功能。

3.5 屬性查詢修改

系統(tǒng)具有較強的屬性因子查詢修改等功能，可對需要查看的矢量圖形和造林小班圖進行拉框選擇，一次最多顯示15個圖形的屬性。屬性界面設(shè)置成半透明的狀態(tài)，可以在查看屬性的同時看到當(dāng)前被查詢圖形的形狀，滑動可以切換至下一個圖形的屬性。點擊各個字段值可以對小班因子直接進行修改。

4 技術(shù)優(yōu)點

采用平板電腦進行營造林調(diào)查監(jiān)測與以往調(diào)查方式相比，具有適時顯示圖形位置、分辨率清晰、運行速度快、信息錄入方便、續(xù)航時間長等優(yōu)點，因此平板電腦在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用越來越廣，也是野外調(diào)查技術(shù)的發(fā)展趨勢[5]。

平板電腦結(jié)合林業(yè)調(diào)查系統(tǒng)可以實現(xiàn)營造林小班調(diào)查無紙化操作，外業(yè)調(diào)查過程中無需攜帶地形圖和各類遙感影像圖，只需要在平板電腦上對所需數(shù)據(jù)圖層進行加載和查看，并利用全球定位系統(tǒng)實時顯示所在位置，從而進行造林小班圖形勾繪和修改，極大提高了外業(yè)調(diào)查效率。同時，采取平板電腦可實現(xiàn)外業(yè)現(xiàn)場錄入調(diào)查數(shù)據(jù)，改變傳統(tǒng)調(diào)查由人員手工記錄后再轉(zhuǎn)錄電腦的模式，可有效避免人為誤差，提高數(shù)據(jù)準確性，大幅度減少調(diào)查人員的工作量。

利用平板電腦結(jié)合專用系統(tǒng)開展?fàn)I造林調(diào)查監(jiān)測，通過全省統(tǒng)一技術(shù)方法和采集模式，可及時將所有造林小班準確標(biāo)注成矢量圖，從而確保營造林信息的準確性和可靠性，并采集營造林小班信息的屬性信息和空間信息，快速實現(xiàn)營造林信息的矢量化，為森林資源一張圖和動態(tài)監(jiān)測體系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，平板電腦的通訊模塊能方便的接入網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，可以隨時掌握外業(yè)工作進展，解決外業(yè)發(fā)生的技術(shù)問題。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

通過10多年的實踐應(yīng)用，全省營造林調(diào)查體系不斷完善，技術(shù)手段不斷提升，自2012年開始，在省級試點探索平板電腦結(jié)合“林調(diào)通”軟件開展?fàn)I造林調(diào)查檢查的基礎(chǔ)上，通過不斷探索和省級帶動的示范效應(yīng)，該技術(shù)方法已在全省13市、100多個縣（市、區(qū)）以及大部分鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）林業(yè)系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用，并逐步應(yīng)用于造林規(guī)劃設(shè)計、林木采伐設(shè)計、森林火災(zāi)和征占用林地調(diào)查等，全面提升了全省林業(yè)系統(tǒng)的林業(yè)生產(chǎn)和資源管理水平。該技術(shù)方法自動定位功能強、調(diào)查數(shù)據(jù)準確、野外錄入因子方便等方面的技術(shù)優(yōu)勢和特點，在全省營造林調(diào)查監(jiān)測中發(fā)揮了積極作用，極大提高了調(diào)查監(jiān)測效率和質(zhì)量，為客觀、公正監(jiān)測評價各地林業(yè)生態(tài)建設(shè)起到了重要作用，取得了顯著的生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益。

5.2 展望

隨著新時代林業(yè)生態(tài)文明建設(shè)的不斷加強，造林綠化、生態(tài)恢復(fù)和森林資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)要求將會越來越高，集成應(yīng)用多項新技術(shù)，充分發(fā)揮電子設(shè)備和專用軟件的技術(shù)優(yōu)勢，減少人力物力投入，提升工作效率，增強數(shù)據(jù)可靠性等是大勢所趨?？梢灶A(yù)見，信息化技術(shù)在林業(yè)調(diào)查和森林資源管理中的應(yīng)用將會得到進一步增強[7]，以平板電腦為基礎(chǔ)的林業(yè)調(diào)查系統(tǒng)必將推動全省森林資源調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測和林業(yè)信息化快速發(fā)展，為全面推進數(shù)字林業(yè)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

[1] 江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.營造林綜合核查技術(shù)規(guī)程（DB32/T 2891-2016）[S].2016.

[2] 馮仲科,黃曉東,劉芳.森林調(diào)查裝備與信息化技術(shù)發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2015,46(9): 258–263.

[3] 劉建生，田金萍，郭際榮.PDA在林業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用初探[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2008, 27(4)：31-33.

[4] 王太法.平板電腦在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2016,(7):29.

[5] 李旻宇,趙學(xué)軍,王婧敏,等.平板電腦在森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的應(yīng)用[J].林業(yè)建設(shè),2015,(6): 61–63.

[6] 倪健忠,鄭剛,程小義.PDA與3S技術(shù)在年度造林核查中綜合應(yīng)用[J].江蘇林業(yè)科技,2011,38(4): 18–20.

[7] 常廣軍,史春鳳,顧磊,等.掌上電腦在我國森林資源調(diào)查中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計,2009, 32(5):51–53.

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2018-06-24

江蘇省第五期“333”人才第三層次培養(yǎng)計劃項目。

李思剛（1979-），男，湖南岳陽人，高級工程師，碩士，主要從事森林資源調(diào)查監(jiān)測工作；E-mail:58734915@qq.com。

S758.4

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1004-7743（2018）04-0030-04