全小麗

(新疆重點林業(yè)工程質量管理總站，新疆 烏魯木齊 830000)

前言

奧維互動平臺是一種以移動平臺為載體,融合多種地圖,支持地圖離線下載,具備精準定位、位置分享、語音導航、軌跡記錄、數據標記拍照、指南針等多種功能為一體的跨平臺地圖瀏覽器[1],隨著遙感技術廣泛應用,林業(yè)部門用手機平臺進行林業(yè)調查工作已成趨勢,現林業(yè)設計單位是以個別小班控制點進行“盲?！?出現同一個設計單位同一個縣市同一個林業(yè)資源數據,不同的設計人員,由于校準時參考的小班控制點不同,會有不同的投影參數,做圖時項目區(qū)投影和林地資源數據的投影不一致,造成設計矢量數據的投影不規(guī)范的情況比較常見。在過去傳統(tǒng)林業(yè)檢查中主要是依賴檢查人員的經驗技術和GPS,遠達不到工作的要求。檢查驗收是一項嚴謹的工作,要對各項林業(yè)工作下結論,應嚴格按設計位置地點進行現地檢查,就要進行數據校正,現校正的方法很多,業(yè)界常用的方法基本原理還是以個別小班來定全部的“盲?！?而且影像數據公共渠道難以獲得,因為GPS 的定位精度5～10m,現業(yè)界常用的方法定位精度低。但在QGIS 軟件平臺進行數據校正轉換,是按設計單位的紙制圖顯示位置,以規(guī)范的WGS84 坐標系影像數據為校準依據,在QGIS 軟件平臺進行數據校正,可精確計算出林業(yè)資源數據和設計項目區(qū)的投影參數,精度在1m 以內,然后在QGIS 軟件平臺進行數據轉換,既可保證精度,實時在平臺驗證數據精度,還可實時驗證轉換后數據是否正確,最重要的是QGIS 校正數據只需要專業(yè)人員在室內完成,不用去現地采集控制點,轉換后的數據可直接加載到奧維互動平臺手機端,在手機端平臺的指引下進行現地檢查,這樣即可提高工作效率,還提高了檢查精度,為公平公正開展各項林業(yè)工程檢查驗收提供質量保證。2010 年開始使用QGIS 進行數據校準,方便快捷有效,保證進行精準的檢查驗收。

1 采用奧維互動和QGIS 技術進行林業(yè)工程檢查驗收前期技術要求及說明

1.1 手機端和PC 端下載奧維互動地圖

根據用戶使用林業(yè)數據的多少,最好加入VIP 會員,可有20000 個奧維對象,對涉及數據量較大的人員可用SVIP,可有1000000 個奧維對象。PC 端下載是為了室內工作時,用手機屏幕太小不方便,奧維互動地圖支持手機端和PC 端數據分享,內業(yè)外業(yè)可同步進行,便于團隊合作工作。

1.2 電腦裝Arcmap 10.2 以上和QGIS 3.8 以上版本

版本高低對檢查精度沒有影響,只取決于用戶使用習慣。許多用戶多在奧維互動平臺進行數據的投影轉換,用個別小班為參照進行全部數據的校準,但檢查單位必須保證權威性和正確性,保證準確的投影參數,保證全部數據的正確才能開始工作,所以校準數據是用QGIS 進行數據投影的校準和轉換。

1.3 工作項目區(qū)的影像數據準備

目前QGIS 是世界用戶最多的開源的GIS 軟件,支持所有的主流數據格式和坐標系統(tǒng),同時還有完善的自定義坐標系統(tǒng),能夠系統(tǒng)解決非標準狀態(tài)下的數據坐標系統(tǒng)校準,不存在任何侵犯知識產權的問題,有一定編程基礎人員還可以開發(fā)特定功能插件。近些年設計單位越來越多,設計人員大多沒有經過專業(yè)培訓學習,加上設計數據來源不一,標注為XIAN80 坐標系的圖紙,實際使用的坐標系極為混亂,矢量數據的投影不規(guī)范,項目區(qū)投影和林地資源數據的投影不一致,所以檢查之前必須按設計單位的紙制圖顯示位置,在QGIS 軟件平臺進行數據轉換,精確計算出林業(yè)資源數據和設計項目區(qū)的投影參數。用QGIS 平臺進行數據校準必須準備符合WGS84 坐標系規(guī)范的影像數據為校準依據,校準用符合WGS84 坐標系規(guī)范的影像數據,無需最新數據,林業(yè)工作使用只需要精度在5m 以內,一般精度2m 以內最佳。

2 采用奧維互動和QGIS 技術進行林業(yè)工程檢查驗收技術流程和注意事項

2.1 檢查紙制設計資料，確定工程實施地點

在進行每項林業(yè)工程檢查時,首先查看林業(yè)工程的作業(yè)設計或實施方案,查看實施內容和實施地點,在檢查中實施地點的確定以紙制存檔數據為準,檢查中發(fā)現存在設計地點和實施地點不一致,設計單位自行修改矢量數據,提供的矢量數據并不是批復的地點和數據等問題,所以檢查是以批復和紙制設計圖數據為準的。

2.2 校準作業(yè)設計圖的投影

由于歷史原因,林業(yè)的資源數據投影不全是標準的投影,雖然在2019 年全部統(tǒng)一了2000 投影,但由于設計單位眾多,數據來源不一,在設計投影上并不統(tǒng)一,所以針對這種情況,在QGIS 平臺用項目區(qū)域的正射影像數據作為參考依據,由于是用于投影參數的計算,不一定要最新影像數據,分辨率高些便于精確計算。特殊的投影坐標系可以先計算后設置自定義投影坐標系,有了設計數據的正確投影,將數據用QGIS 軟件轉成WGS84 標準投影矢量數據。

2.3 項目區(qū)WGS84 投影矢量數據轉換為奧維通用格式數據

WGS84 標準投影SHP 矢量數據,通過Arcmap 軟件將數據分色后轉為KMZ 數據,為了工作方便,可以將林地資源數據屬性庫進行編輯,將常用林班、小班、面積、地類等主要屬性保留,其余屬性刪除,再用以上同樣辦法轉為KMZ 數據,可加載到手機上運行,如存在加載數據量大不能夠運行,則申請VIP 或只選擇項目區(qū)林地資源數據進行轉換和加載。

2.4 將KMZ 數據加載手機端進行現場檢查

將項目區(qū)的KMZ 數據加載到手機端軟件進行現地定位調查,也可同時將林地的資源數據加載到手機端,有了林地資源數據和項目區(qū)的數據,在辦公室基本上對現地有了全面了解,外業(yè)工作量大大減少。

3 以占用林地檢查為例對奧維互動和QGIS技術應用案例分析

3.1 占用林地檢查時將設計紅線KML 文件加載到手機端進行現地檢查

不用去現場,在電腦PC 端對檢查內容基本了解。如,一個現場,距城市150km 以上山路,單程2.5h,需要1d,途中沒有食宿點,經現場檢查驗證,用奧維影像檢查準確度相同(如圖1、圖2)。

3.2 油田占用林地項目區(qū)遠離城市

現地油井上萬口,石油管理部門人員變更交替,管理人員對現地不了解,現地施工人員對項目的總體情況不了解,現場沒有任何地標地物,沒有人全面了解現場,在3 個年度的檢查中,油田單位在檢驗時只有將工程區(qū)數據下載到手機端,按手機端進行導航,才能找到現場,如遇到設計投影偏差有錯誤的,工作難度更大(如圖3)。

3.3 項目用GPS 檢查只能核對面積和控制點坐標

工程在實際實施過程中,沒有嚴格按設計實施,在檢查中發(fā)現控制點難以對應,用GPS 對坐標無法檢查偏差情況,但手機端影像上數據實施的偏差情況看得清清楚楚,尤其是在惡劣天氣下,可大大減少野外工作量,并提高工作精度(如圖4)。

3.4 道路超紅線使用林地，人工現場圍測工作量大，遠離生活區(qū)

冬季在野外工作,長時間低溫工作有一定風險。但用影像數據進行檢查超范圍使用林地面積,既準確又便捷。圖5 是一條全長幾十公里的道路,現地檢查發(fā)現道路兩邊推土嚴重,現場用GPS 無法人力量測,但用最新影像技術一清二楚,圖5 道路工程中臨時超占林地,工地現場全部阻隔,無法現場圍測超占面積,但用影像數據可以圖上直接量測。

4 將奧維互動和QGIS 技術應用到林業(yè)工程檢查的注意事項和結論

4.1 用GPS 檢查很難適應現在的林業(yè)工作

尤其是對于數據量大且復雜的現場,用GPS 按設計坐標投影,輸入設計坐標進行現地檢查,這個方法是實踐工作中常用的方法,但輸入費時費力,林業(yè)工程設計地點多為不規(guī)則形狀,只能輸入少量控制點,對于復雜的現場,原有的方法根本不能滿足工作的需要。

4.2 沒有影像數據的參考

設計圖的投影不規(guī)范時,沒有專業(yè)技術人員校對數據,沒有GPS 設計參數,用GPS 根本找不到現地。

4.3 人員技術要求越來越高

隨著現有林業(yè)工程越來越多,新疆對各項林業(yè)工程的管理也越來越嚴,對人員技術要求也越來越高,奧維互動技術對人員的專業(yè)度要求不高,只需要少量專業(yè)技術人員內業(yè)處理數據,外業(yè)工作技術門檻較低,經過簡單的學習很快可以掌握,便于非專業(yè)人士工作中推廣普及,對于數據量大復雜的現場,需要大量人員工作時,可隨培訓隨工作。

4.4 用影像數據做參考進行檢查也有不足

沒有最新的影像數據,現地又復雜的時候,人員只能用GPS 徒步調查,或用無人機航拍自己做最新影像數據進行檢查,當然這樣要求檢查人員需要有無人機及有無人機飛手證才能開展工作。

4.5 手機端數據在工作中電量消耗較大，需準備充電寶保證手機端的工作

對于野外沒有信號的情況,影像數據無法下載,可以在檢查以前對檢查區(qū)域進行緩存,手機不要中途退出奧維互動界面,這樣即使沒有信號一樣可以正常工作。

4.6 使用GPS 和奧維互動同時采集外業(yè)數據

無論山區(qū)、平原和荒漠里工作后驗證,工作中誤差在GPS 的本身誤差5m 之內,平均不超過3m,但采集時要求在采集處靜止,并停留一定時間后,在最小誤差時采集數據,經過多年外業(yè)檢查驗證奧維互動、戶外助手等手機端軟件采集數據的精度與GPS 采集數據精度一致。

綜上所述,經過用QGIS 校正矢量數據,在手機端奧維互動平臺應用,在進行林業(yè)工程檢查中,奧維互動平臺是進行檢查的一個有效途徑,既可以提高工作效率,也可以提高檢查精度,實用性強,促進林業(yè)工作朝著信息化與規(guī)范化發(fā)展,QGIS 和奧維互動技術結合在林業(yè)工作中有很大的應用前景,值得深入研究。