森林资源二类调查外业小班采集系统基于平板电脑在调查中的运用

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摘要：“互联网+”是这个时代各行各业发展的必然趋势，森林资源调查也不例外。对森林资源二类调查外业小班采集系统基于平板电脑的调查运用与采用常规纸质影像图和纸质小班卡片调查进行对比分析，总结了其技术路线和调查方法，详细分析了其优势和劣势，认为采用其进行二类调查可节约大量成本，减轻劳动力，提高工作效率和质量，在调查中运用可行，并可在此基础上研发常规三类调查项目的外业采集系统。

关键词：外业小班；采集系统；森林资源二类调查；平板电脑，小班区划调查；属性因子录入

中图分类号：S757.27；TP39

文献标识码：A

文章编号：1671-3168（2016）01-0006-05

Abstract： “Internet +” is the inevitable trend of industries development of this era， forest resources survey is no exception. The contrastive analysis of applications between field subcompartment acquisition system based on tablet computer and general paper card image map was conducted， and their technical route， survey methods， advantages and disadvantages also were summarized. Results showed the use of two types of investigations significantly conducted cost savings， reducing labor， improving work efficiency and quality. Application of the acquisition system in secondary forestry inventory is feasible， and the field acquisition system for conventional research projects can be developed on the base of it.

Key words：field subcompartment； acquisition system； secondary forest resource inventory； tablet computer； subcompartment divisions investigation； property factor recorded

随着科技水平的提高，“3S”技术在森林资源规划设计调查（以下简称“二类调查”）中的运用已越来越成熟，目前“3S”已经广泛应用于森林资源监测管理、森林资源优化决策、森林分类经营区划、森林抽样设计、林业专题图制作、营造林规划设计、森林采伐作业设计、生物量调查、荒漠化和沙化监测、森林防火预警预报等多方面。课题组在峨山县、墨江县、镇沅县、马关县等二类调查工作中，对外业小班采集系统基于平板电脑的调查运用与采用常规纸质影像图和纸质小班卡片调查进行对比分析，总结出了2种调查方法的优势和劣势。

1传统调查方式回顾

传统的森林资源规划设计调查工作需要调查人员携带纸质地形图（或影像图）、纸质卡片，且需要借助手持GPS进行定位及导航至需要调查的林班，轨迹文件导出至常用GIS软件格式数据较为繁琐，而且对于新参加工作的调查人员容易出现寻找不到需要调查的林班等问题，极大地降低了工作效率。外业调查结束后，需要将区划有小班界线的纸质地形图（或影像图）进行扫描、配准、界线矢量、检查，然后求算各小班面积。

现地填写纸质小班调查卡片和样地调查卡片，回到室内后需计算每个树种的平均高、平均胸径、每公顷株数、蓄积等各项调查因子值，然后将所有纸质上的属性因子人工逐条录入到数据库，进行纸质记录因子与录入到软件中的因子逐个对照检查，确保逻辑检查无误后才能进行统计、汇总、图面制作，获取调查区域的各类数据，最后编制成果报告，产出调查成果。

2二类调查外业小班采集系统基于平板电脑在调查中的运用

平板电脑在森林资源规划设计调查中的运用是必然趋势，2014年国家林业局组织开展的第五次全国荒漠化和沙化监测中，开发了基于平板电脑的全国荒漠化和沙化外业图斑采集系统，并在全国强行推广该系统进行外业图斑区划、GPS特征点采集，图斑因子采集，属性因子逻辑检查，同时用该系统进行逻辑检查、监测成果验收，采用全国荒漠化和沙化外业小班采集系统，节省了大约20%的时间，减少了30%左右的内业工作量，且监测质量得到保障。为了提高森林资源规划设计调查工作效率和成果质量，目前国内每个省属调查规划院都与地林伟业合作，积极研发符合各省操作细则的基于平板电脑专用的“森林资源规划设计调查外业数据采集系统”（以下简称“二调外业小班采集系统”）。云南省林业调查规划院与地林伟业合作开发了适合云南省实际的二调外业小班采集系统，并在本轮森林资源规划设计调查中推广使用。

2.1技术路线

采用“3S”技术与地面调查相结合，以地面调查为主的技术路线，以各类调查地理信息数据为本底，利用经过几何精校正和增强处理后的近期卫星遥感影像数据。首先将前期调查的行政界线、经营区界线、林班网、样地布设图转绘到比例尺不小于1∶2.5万的影像图上，并将上期二类调查小班矢量图及属性数据库、林地落界图库、林改后形成的矢量图及属性数据库、各级公益林区划成果等拷贝至平板电脑中；结合系统自带的全球卫星定位系统到实地进行小班区划调查和样地测设，现地直接在平板电脑上区划小班，填写各项调查因子，完成小班界线与调查因子的入库修正；然后通过逻辑检查、统计、汇总获取调查区域的各类数据（图1）。

2.2调查方法

将矢量好的省、州、县、乡（镇）、村、林班界线和经营区界线导入平板电脑中的二调外业小班采集系统内，充足平板电脑蓄电池的电（可自带一块充电宝），设置好GPS参数，到达林班或样地附近时打开电脑自带的GPS，导航至区划小班最佳位置，打开上一期形成的二调数据图层，或林地保护利用规划图层，或林地变更调查形成的图层，如果现状变化不大，可以直接修改该图层的小班界线，修正和补充小班属性因子；如果变化较大，则重新区划小班界线，参照以往小班属性因子重新录入各个小班属性因子。GPS导航至样地中心点位置后，打开样地因子录入项，将测树因子直接录入属性因子中，平板电脑会自动计算出各树种的平均胸径，选择标准木进行测高。将检查无误的小班界线和属性因子保存，并导入至云南省林业调查规划院开发的森林资源信息管理系统进行小班属性逻辑检查，由系统进行数表的统计，生成细则要求的各类统计表。

3优势与劣势分析

峨山县大龙潭乡、墨江县联珠区、镇沅县恩乐镇、马关县马白镇森林资源规划设计调查中同时使用纸质影像图和二调外业小班采集系统基于平板电脑进行外业区划调查，经对比，采用采集系统进行外业区划调查有其优点，但也存在一些缺点。

3.1优势分析

1）多影像数据的运用。将已有的多种遥感影像数据、地形图，以及调查地区的行政界线、经营区界线、林班界线、过往各类调查形成的小班界线等数据导入到本系统中进行叠加显示。如果外业调查中发现工作手图局部效果较差时，可以就地下载该区域的Google、Bing影像图，并将影像数据加载到二调外业采集系统中，现地小班区划调查可用该影像图可作为参考，解决不同时相的影像图导致的色差，精确度比常规调查提高近10%。同时将地形图叠加显示，解决影像图不清晰（阴坡和陡岩）和有云遮盖无法用影像图区划小班的问题。

2）预区划小班和预录小班属性因子。外业调查中若遇连续降水、起雾等恶劣气候影响外业区划调查时，可在室内根据影像在平板电脑上进行预区划小班，参照上期二调小班属性因子库、林地保护利用规划或林地变更数据库预录小班属性因子。现地区划调查时，通过高级编辑功能，对调查区域进行快速查询，实现预区划小班的合并、孤岛处理，单独区划出小班中水湖、池塘、采伐迹地、新造林地等变化小班，修改和编辑图形能自动保存。

3）强大的GPS功能。系统自带的GPS可以将野外位置实时在图上进行刷新显示，并可清楚地看到目前处于什么位置，快速找到要调查的林班位置和需测设的样地，显示出当前位置的定位精度、海拔、方位角等。同时，调查人员也可选择点导航、取点导航、导入导航、属性导航等目标路线导航，方便查找要调查的林班和需测设的样地，且系统可以自动记录调查人员的运动轨迹，检查人员可将轨迹分别加载到ArcGIS与Google地图中查看具体的路线图，对调查人员的工作起到监督和检查作用。

4）编辑操作简便。云南省二类调查外业数据采集系统在现地就可实现线分割、面分割、边界修改、合并、属性复制等功能。

5）属性表填写方便、准确。预先将调查小班因子内容、代码导入系统中，在调查时通过下拉菜单或者因子小键盘选择输入，只需要极少的操作就可完成因子的录入，自动对调查地块的行政名称、面积、距离等进行更新，极大地提高了属性因子录入效率（节省约25%左右时间），且减少了再次操作带来的错误。对已录入过的小班因子、林分因子、角规样地因子可以随时调出来进行修改或重新录入，重新修改后的属性因子会自动替换原录入因子并自动保存。

6）容易实现四结合。本轮二类调查要求与林权制度改革、公益林界定、林地落界、林地保护等级区划成果相结合。在开展外业工作前，将林权制度改革、公益林界定、林地落界、林地保护等级等归并后形成一个单独的矢量图层，外业区划调查时可以随时调用各图层来实现四结合，也可以在该矢量图层上直接修改小班界线。

7）能自动编小班号。图上区划的小班能自动编小班号，且小班号与属性小班因子自动匹配，小班号重新顺号时小班属性因子也会自动连接。同时，小班界修改后面积会自动重新求算、更新面积栏。这就避免了用纸质影像图区划小班时编临时小班号，以及在清绘一套完整底图时经常会发生小班重号、漏号或重新编小班号导致属性因子不配套等错误。

8）减少矢量小班界线和小班属性因子录入的错误率。在平板电脑上直接矢量小班界线，一次性完成，对应的小班属性因子与该小班同时录入，错误就可以现地解决；而用纸质影像图区划小班和用纸质卡片填写小班属性因子，还要经过重新扫描影像图、配准图纸、矢量界线，小班属性因子重新录入，检查图上小班是否与属性因子一致等，这极容易出错。

9）自动计算出测树因子值。本系统支持角规样地调查，调查时还可以通过内置的材积表、林业相关计算公式自动计算出材积、树种组成、每公顷蓄积、每公顷株数、平均胸径、平均树高等数值，减轻了调查人员的工作量，在提高调查效率的同时也保证数据计算的准确性。小班林分因子调查中，各角规辅助目测调查因子的角规点在系统中填写结束后，系统会及时计算出林分的平均高、平均胸径、每公顷蓄积，在离开调查小班前能修正小班林分因子，避免了选设的角规点不能代表整个小班林分因子而产生的误差。

10）系统提供拍照、录像功能。调查人员通过终端在对地块进行调查时拍摄照片，保存的照片上记录有拍摄时间及当前经纬度坐标，在室内对小班进行检查时，可对因时相不同产生的同谱异物现象参照照片进行完善。

11）传送文件较方便。“互联网+”是这个时代各行各业发展的必然趋势，森林资源调查也不例外，互联网四通八达的信息优势、沟通优势，甚至是交易优势为各行各业提供了高效的推广平台。现地就能及时将调查区林分现状、面积、蓄积等数据传送至远端。

12）通过修改二调采集系统的字典，将该系统运用于使用林地可研、商品林采伐作业设计、低效林改造作业设计、中幼林抚育作业设计、造林作业设计（植被恢复）等三类调查项目的外业采集。三类调查项目现地区划小班后能在现地求算出面积，计算出蓄积量、出材量、造林所需苗木等。在离开现地州就能产出所有的统计表，让业主确认调查结果，避免成果产出后的争议。同时，该系统在林地年度变更调查野外更适用，在平板电脑中同时存贮前后两期影像图和经营活动形成的成果，现地有疑问的小班可以调用两期影像图和经营活动形成的成果。

3.2劣势分析

1）小班调查时现地深入不够。开展工作前，各项目组就已将调查区域的影像图、地形图，以及行政界线、经营区界线、林班界线、过往各类调查形成的小班界线及属性数据库等都导入到平板电脑中，部分调查人员因过分依赖前期二调小班因子、林地保护利用规划或林地变更的数据 ，会导致小班调查时现地深入不够，需现地必须填写的因子未在现地填写完善就离开现地。

2）缺乏严密的逻辑控制。从已完成的几个县的调查结果来看，因二调外业小班采集系统缺乏严密的逻辑控制功能，将外业采集的数据导入至云南省林业调查规划院开发的森林资源信息管理系统进行小班属性逻辑检查后，发现逻辑错误较多。

3）未能正确使用复制功能。系统自带的强大的属性因子复制功能，虽然减少了相同因子的反复书写和录入。但部分人为了节省录入时间或减少工作量，喜欢使用系统自带的复制功能，导致部分调查小班的次要因子未结合现地修改完善，存在与现地不符的现象。

4）数据易丢失且无法回复。平板电脑的屏幕易摔损，在野外调查时，若在坡度较陡地方或下雨天使用，容易出安全事故，对已调查的数据未能及时保存，则容易造成数据丢失且无法回复，需重新返回实地进行区划调查，而纸质影像图和卡片则只存在重新矢量和录入属性因子。

5）外业调查时平板电脑自带的电池一般只能使用6 h左右，但一般野外调查时间平均在10 h左右，而目前市场上还没有专用的平板电脑充电宝，这就给外业调查限定了在野外的时间。

6）平板电脑保密性相对较差。外业调查人员一般都会用平板电脑上网，或用无线鼠标区划小班和属性因子录入，这极易使电脑中的资料（地形图，影像图）会在无意中泄密。

4结论

通过优势和劣势分析以及生产实践表明，采用基于平板电脑的二调外业小班采集系统进行二类调查，可节约大量成本，减轻劳动力，提高工作效率和调查质量。可见二调外业小班采集系统基于平板电脑在调查中的运用是可行的。同时，在二调外业小班采集系统基础上可以研发使用林地现状调查、森林抚育、森林采伐、低效林改造、造林成效检查等常规三类调查项目的外业采集系统。

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