趙 青，張 芬，張 靖，姜建成，李士江，趙 燕，呂常笑，王一辰

（山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院，山東 濟南250014）

森林資源是地球上最重要的資源之一，是生物多樣化的基礎，也是生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容。森林資源清查是以掌握宏觀森林資源現(xiàn)狀與動態(tài)為目的，利用固定樣地為主要對象進行定期復查的森林資源調(diào)查方法，通過森林資源清查可以及時掌握全省森林資源現(xiàn)狀和變化趨勢，對森林資源和生態(tài)狀況進行綜合評價，為全國和山東省林業(yè)科學決策提供豐富的信息和可靠依據(jù)[1-2]。至今，我國共完成九次森林資源清查，隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，森林資源清查在優(yōu)化體系和方法改進等方面逐步提升，根據(jù)清查數(shù)據(jù)采集工作中主要采用的技術方法和手段，大致分為傳統(tǒng)紙質(zhì)調(diào)查、GPS定位找點、PDA調(diào)查和基于平板數(shù)據(jù)采集器調(diào)查四個階段，實踐和應用新技術已成為當今資源清查工作的新要求和新常態(tài)[3-4]。

按照國家林業(yè)局的統(tǒng)一要求，山東省于2017年開展了第九次森林資源清查。本次清查以《國家森林資源連續(xù)清查技術規(guī)定（2014）》和《第九次全國森林資源清查山東省清查操作細則》為主要技術依據(jù)，首次應用了山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)，大大提高了工作效率和成果質(zhì)量，示范了3S等高新技術在森林資源清查中的應用，為發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)、建設生態(tài)文明提供重要的支撐和保障。

1 系統(tǒng)概況

山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)是在深入研究山東省九次連清的組織方式、調(diào)查方法以及數(shù)據(jù)匯總方式，結合實際，綜合運用數(shù)據(jù)庫技術、MIS（Management Information System，管理信息系統(tǒng)）技術和 GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）技術開發(fā)的一套系統(tǒng)[5]。該系統(tǒng)實現(xiàn)了森林資源數(shù)據(jù)的快速獲取，使圖形、數(shù)據(jù)等信息的更新、分析和處理更為準確和高效，是集外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)管理與數(shù)據(jù)處理分析于一體的綜合平臺。

圖1系統(tǒng)總作業(yè)流程圖

圖2 移動端作業(yè)流程圖

系統(tǒng)包括桌面端系統(tǒng)和移動端外業(yè)系統(tǒng)兩部分，桌面系統(tǒng)用于前期數(shù)據(jù)導入、樣地分配、數(shù)據(jù)下發(fā)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢查、生成樣地調(diào)查卡片等工作；移動端用于樣地實地調(diào)查，包括樣地導航、錄入調(diào)查因子、拍攝實地照片等，同時包含優(yōu)勢樹種篩選、平均胸徑、平均樹高自動計算和磁方位角、坐標方位角自動轉換等功能。

2 系統(tǒng)運行環(huán)境

桌面端系統(tǒng)安裝在臺式或筆記本電腦，要求CPU配置intel core i5以上，內(nèi)存4G以上，顯示屏最低支持分辨率1024*768；操作系統(tǒng)推薦 Win7 64旗 艦 版；Microsoft.NET Framework4.0；Microsoft Office 2003/2007/2010（推薦安裝）；ArcGIS Runtime 9.3或 ArcGIS Runtime 9.3.1?？截悺吧綎|省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng).EXE”安裝包，按提示完成安裝并注冊。

圖3 桌面端總體界面

移動端系統(tǒng)安裝于平板電腦，要求其系統(tǒng)支持Android 4.0以上系統(tǒng)，CPU 1G雙核或以上，內(nèi)存8G或以上，支持GPS，系統(tǒng)需安裝第三方連接軟件，建議使用應用寶。點擊安裝包安裝軟件并完成注冊，平板電腦內(nèi)存位置會自動生成一個名稱為山東省森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)的工作目錄文件夾，并在該文件夾下產(chǎn)生其他文件夾（包括數(shù)據(jù)、軌跡、影像等）。

3 樣地外業(yè)調(diào)查

樣地外業(yè)數(shù)據(jù)采集是整個清查工作的關鍵環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)的移動端，以安卓平臺為基礎，集導航定位、數(shù)據(jù)錄入、現(xiàn)場拍照等功能為一體，實現(xiàn)了無紙化調(diào)查，提高了數(shù)據(jù)的精度和調(diào)查效率；實現(xiàn)了每塊樣地的航跡采集和照片采集，提高了森林資源數(shù)據(jù)的豐富性和完整性。

圖4 移動端樣地調(diào)查界面

3.1 數(shù)據(jù)準備

將前期數(shù)據(jù)庫（ZDB格式）導入到桌面端系統(tǒng)內(nèi)，對各調(diào)查組進行數(shù)據(jù)分配并下發(fā)，生成移動端（平板電腦）可以加載的數(shù)據(jù)。然后將下發(fā)數(shù)據(jù)拷貝到移動端調(diào)查軟件的安裝目錄下。

3.2 樣地導航

從移動端（平板電腦）打開數(shù)據(jù)，首先設置GPS五參數(shù)，選擇要去調(diào)查的樣地，點擊“導航”功能，可自動獲取選擇樣地的前期GPS坐標，屏幕會顯示目標點與當前位置的距離和大致行進方向，便于調(diào)查人員快速的找到樣地所在位置。點擊“軌跡”功能，記錄從出發(fā)到到達樣地的移動軌跡。

到達樣地后，利用前期資料和樣地定位物等輔助，找到樣地的西南角點，待GPS信號穩(wěn)定后采集西南角點坐標，作為該樣地的GPS坐標自動存入數(shù)據(jù)庫中。

3.3 樣地定位與測設

系統(tǒng)內(nèi)置有前期數(shù)據(jù)和位置圖作為參考，坐標方位角錄入時直接填寫實測磁方位角，系統(tǒng)自動換算為坐標方位角，減少了調(diào)查人員自行計算的時間和可能造成的錯誤。如定位物發(fā)生變化，可根據(jù)現(xiàn)地情況增設或改設定位物。

在引線、樣地周界測量中，除提供磁方位角與坐標方位角自動換算、斜距與水平距自動換算功能外，還提供了周界邊長控制、周長誤差和閉合差自動計算等功能，對于超出正常范圍的數(shù)據(jù)進行提示，便于調(diào)查隊員科學合理的控制誤差，準確復位樣地周界。樣地復位后，生成樣地位置圖，進行樣地特征說明，拍攝樣地全景、中景、近景、工作合影等照片。

圖5 樣地位置圖

3.4 樣地因子填寫

系統(tǒng)內(nèi)置了各項因子的數(shù)據(jù)字典，填表時直接選擇相應的因子，不需自己錄入文字，避免了不規(guī)范數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。樣地因子填寫的核心是地類的確定，調(diào)查人員選擇地類后，系統(tǒng)會根據(jù)地類渲染必填項（紅色）、不填項（灰色）和選填項（白色），然后根據(jù)現(xiàn)地實際情況逐項填寫，其中平均胸徑、優(yōu)勢樹種、樹種組成由系統(tǒng)自動計算。

系統(tǒng)錄有前期數(shù)據(jù)，可隨時查看，便于進行兩期比較。同時系統(tǒng)提供了邏輯檢查功能，可提示填寫過程中出現(xiàn)的邏輯錯誤，便于及時更正。此外，系統(tǒng)內(nèi)置了技術標準和細則，調(diào)查過程中可隨時查閱。

圖6 樣地因子調(diào)查表

3.5 每木檢尺

系統(tǒng)攜帶了前期樣木數(shù)據(jù)，并將部分變化不大的主要因子進行了預設置，調(diào)查隊員基本只需確定樣木是否為活立木、樹種和編號、本期胸徑和采伐管理類型即可。

調(diào)查時要針對每棵樣木進行檢尺和位置核對，并填入系統(tǒng)，可隨時點擊進入樣木位置圖，直觀看到樣地內(nèi)每棵樣木的相對位置、檢尺情況及當前狀態(tài)（紅色標示為未檢尺樣木、綠色為檢尺完成樣木、藍色為多測木、灰色為異常木、橫杠為本期死樹（采枯倒）、五角星為當前選中樣木），便于現(xiàn)地查看樣木復位情況和掌握工作進度。

檢尺完成后，點擊統(tǒng)計，可對樣木、跨角林、株樹等進行統(tǒng)計。系統(tǒng)自動計算優(yōu)勢樹種、平均胸徑和樹種組成，并在優(yōu)勢樹種里推薦5株胸徑跟平均胸徑最接近的樣木，調(diào)查隊員從其中選3株測量樹高，填寫完成后平均樹高自動計算并填入樣地因子表。

最后，根據(jù)樣地情況填寫植被調(diào)查、未成林造林、樣地變化、森林災害、下木調(diào)查和天然更新等表格。

圖7 每木檢尺調(diào)查表

圖8 樣木位置圖

3.6 邏輯檢查

樣地調(diào)查完成后，首先進行數(shù)據(jù)質(zhì)檢，針對邏輯錯誤項，逐一修改，修改完成后會提示樣地狀態(tài)為已完成。移動端的邏輯檢查提示外業(yè)調(diào)查因子填寫的完整性和正確性，把檢出的錯誤在現(xiàn)地解決，避免以后發(fā)現(xiàn)問題造成不必要的返工，大大提高了外業(yè)調(diào)查的工作效率。

4 成果數(shù)據(jù)生成

調(diào)查小組的所有樣地調(diào)查完畢后，通過應用寶將調(diào)查數(shù)據(jù)文件夾（內(nèi)部存儲/山東省森林資源連續(xù)清查/數(shù)據(jù)目錄下）導出至電腦（建議：D/山東連清數(shù)據(jù)/小組回傳數(shù)據(jù)目錄中），在桌面端系統(tǒng)點擊數(shù)據(jù)上傳，選擇調(diào)查數(shù)據(jù)，將其上傳至桌面系統(tǒng)。在桌面端可以查看樣地的屬性因子、樣木位置圖和照片等，并進行數(shù)據(jù)邏輯檢查。

各調(diào)查小組數(shù)據(jù)全部上傳回桌面端后，點擊“系統(tǒng)工具”模塊下的“樣地數(shù)據(jù)合并”，選擇要合并的ZDB文件，進行合并。最后進行成果數(shù)據(jù)的導出，生成成果數(shù)據(jù)庫（MDB文件），生成樣地位置圖和樣地卡片。

5 總結

山東省本次清查共復查前期固定樣地9646個、植被調(diào)查樣地385個[2]，工作涉及內(nèi)容多，工作量大，數(shù)據(jù)精度要求高。山東省森林資源清查系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)了調(diào)查因子標準化錄入和成果數(shù)據(jù)的規(guī)范性；充分利用了安卓系統(tǒng)平板電腦的特點，內(nèi)置了數(shù)據(jù)字典和操作細則，簡單易學、使用方便；系統(tǒng)自動進行磁方位角與坐標方位角轉換、斜距與水平距轉換，優(yōu)勢樹種、平均胸徑自動計算等，提高了外業(yè)錄入速度和數(shù)據(jù)的準確性；系統(tǒng)的質(zhì)檢功能及時提示邏輯錯誤，避免錯填、漏填，保證了數(shù)據(jù)邏輯的正確性和完整性；系統(tǒng)自動生成成果數(shù)據(jù)庫，生成樣地卡片和樣木位置圖，極大減輕了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的工作量，提高了工作效率。

該系統(tǒng)集資源調(diào)查、分析、統(tǒng)計和匯總于一體，在本次森林資源清查中提高了工作效率（全省節(jié)約調(diào)查時間 51天）[5]，節(jié)約了調(diào)查成本，提升了成果質(zhì)量，建立了全省森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，推進了全省森林資源數(shù)字化管理和無紙化、精準化、信息化發(fā)展，為全省乃至全國林業(yè)信息化建設提供了有力的支撐和保障。