试论GPS全球定位系统在森林调查中的应用
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【摘 要】全球定位系统gps是一种先进的测量工具，具有快速、准确、高效的特点，而且不受测距的限制，所以在各个领域得到了广泛的应用。在林业中能够完成点、线、面的坐标测量。在森林调查、界限勘测、森林防火中有着广泛的应用。
随着林业发展水平的不断提升，在20世纪末将全球定位系统GPS技术应用于林业系统中，可以进行林业工程测量、资源调查、飞播导航、火区调查、生态监测等方面的应用。同时适用环境复杂的森林地貌，与传统的测量方式不同，不仅能使测量精度提高，而且在很大程度降低了作业的劳动强度。
１．GPS全球定位系统概述
1.1 GPS简介
GPS作为一种定位系统，应用于很多领域，与传统的测量系统相比，GPS发挥了很大的优势，对于难度系数大的测量工程也能够通过GPS的运用得到解决。GPS的用途不仅用于军事外，在国家重要利益的民用领域也有广泛的应用。基本测量原理是通过天空上的四颗卫星发来的信息，传到GPS接收机上，使用伪距离测量方式或者载波相位测量，算出三维坐标系。通过测量出来的数据精度很高，所以具有很高的使用价值。
1.2 GPS测量特点
GPS测量技术的产生，是导航技术新的里程碑，与传统的测量方式相比，其主要特点为：
①自动化程度高。用GPS接收机测量的时候，主机要装置在测站旁或者室内，天线要安装在测站上，使通讯线与天线连接，各部分连接好后，启动电源，打开接收机，其他操纵就不需要人工完成。在结束测量的时候只需要关闭电源，取下接收机，就可以完成数据的测量。②观测速度快。在进行测量时，一般20KM以内的短基线上，进行静态定位最短只需15分钟。③测站之间无需通视。在以往的测量必须测站之间能够相互通视才能够进行工作。GPS技术的应用解决了这一测量难题，在很大程度上提高了测量工作的效率，使选点更加灵活、方便。④全球覆盖连续导航定位。GPS卫星数量有24颗，分布密度合理，在某一点进行观测时，至少有四颗卫星可以作为定位信息的参考，实现了全球、全天候的的实时三维定位。
由于在进行森林资源调查上地貌环境很复杂，测量工作量大，所以运用GPS技术可以解决在森林资源调查中的种种难题。其具体操作方法如下：
2.1定位
在进行定位前，首先将地形图上的坐标转换为以米为单位的UTM坐标，UTM坐标是以本初子午线为参照测量样地之间的距离。然后将GPS接收器安放在新的地点，通过开启接收器显示出样地的具置。由经度和纬度组成的坐标叫做二维坐标。在进行二维坐标测量时，至少需要三颗卫星的数据作为参考。由经度、维度和速度组成的坐标叫做三维坐标，确定三维坐标时，必须至少有四颗卫星提供数据。在进行测量的时候，大部分的GPS接收器都是以三维坐标的形式进行测量工作的。最后通过GPS接收器收到卫星传来的信息，并标记出坐标。在定位的时候，GPS设备一般都会将调查者的位置储存或者标记出来，作为航路点或者路旁标记，给测量工作提供很大的便捷。
2.2导航
①在测量工作中过程中，选取某一点定位的位置或者输入一个坐标的其他位置作为路旁标记或者航路点。比如选取测量的目的地。
②两个航路点之间的距离称作为航段。一条路线可能只有一个航段或者几个航段。路线的组成是由起点到终点，或者从起点到中途某点再到终点。路线的主要用途主要有两种：一种是在利用GPS接收器测量调查的时候，可以在路线上所途径的地点记录下来，包括里面的实物，比如房子、老树、有特征的石头或者河流，在进行以后调查工作的时候可以将里面的参照物拿来作对比，然后调查者可以通过所提供的航路点作为样地的的寻找依据；另一种是在进行野外调查时，可以让GPS接收器与计算机相连接，将计算机内设计好的调查路线载入到接收器内，在寻找固定样地的时候就方便很多。
③在GPS仪器上可以按(GOTO)键，主要功能就是可以自动设定去向目标。然后再菜单列表上选取一个航路点或者样地作为终点。完成操作后测量就会向着选取的航路点或者样地进行。通过导航的页面可以知道在某时刻的航路点或者样地的名称。主要是根据当前所在的位置，测出导向目标与调查者之间的方向角，角度值的选取要与所设定的去向方向一致，否则会出现导航误差。同时还要测量出所在位置与所设定的终点之间的距离。利用GPS显示的导向方向就可以自动走向目的地。在一些GPS设备上，有的将导向功能和去向方向能够统一结合，不需要测出方向角以及距离等数据，只要设定方向与去向方向一致，根据指针的指向就可以找到所设定的目的地。
2.3海拔高度
如果没有大的建筑物或者山峰遮挡了卫星，GPS可以进行三维坐标测量，达到了3D状态，需要至少有四颗卫星可见，在这种情况下就可以提供海拔高度的信息。但是由于GPS本身的特性所致，在测量高度的时候会比平面测量的精准度差一些。
2.4方位角
方位角的计算时测量中的重要步骤，如果要知道所在地点到已经设定的路旁标记或者航路点的方向，就必须通过计算方位角来判断。首先在菜单列表中选择Dist and sun，将所处位置与已设定好的路旁标记的坐标输入进去，然后点回车键，仪器就会自动生成方位角的数值。方位角是以北方向为基准，顺时针分布的角度值。
3．GPS全球定位系统在森林调查中的效果分析
在进行森林资源调查中GPS测量技术显示了很大的优越性，比传统的罗盘测量效率更高、测量更加准确。主要表现在;①GPS定位精度高。由于在森林调查中地形条件比较复杂，所以在测量中运用GPS定位可以不受距离的限制，测量时定位误差小于7M。②GPS测量可以提高工作效率和成果质量。在进行森林调查中卫星的捕获、跟踪监测等过程都是采用全自动计算机技术以及微电子技术控制，不需要消耗过多的人力，然后自动记录数据、处理数据以及平差的计算等。③GPS测量很大程度上降低了劳动强度。无需通透的测量减少了绕过障碍测量的问题，随意设定位点，使操纵更为简单，减少了树木的砍伐量，降低了劳动强度。采用GPS进行测量，其工作效率可以提高5倍以上。
4.结束语
全球定位系统是GPS是一种高新的测量技术。随着GPS测量技术的不断发展，使测量功能更加的完善，操作更加便捷，应用领域不断增大。由于具有全球性、全天候性、快速性、准准度高等特点，在实际应用各种会发挥着巨大的实用价值。在进行森林调查时，根据调查精度选取适当的GPS仪器，达到节约调查成本、提高调查工效的作用，GPS技术在林业中的应用，必定会促进林业工作高效、快速的发展，产生一定的经济效益和社会效益。
【参考文献】
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