GPS在森林调查中的应用
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摘要：对森林调查的传统测量、定位方法的弊端各自进行了分析，并详述了gps在森林调查中功能应用及应用中应注意的问题。 关键词：GPS 应用 森林调查
引言
森林资源调查是对林业用地进行自然属性和非自然属性的调查，其目的是了解和掌握有关森林资源的信息，为合理地经营森林资源提供科学依据。我国森林资源清查分为三类：即以全国为对象，以省为单位系统布设的固定样地，即点抽样方式的动态监测系统称之为一类森林资源清查；以县林业局（场）经营单位全面详查为二类森林资源清查；以采伐前的精确蓄积量和造材出材量调查为主的三类森林资源调查。由于伐前的三类调查多不用遥感技术，在此主要介绍应用遥感技术的森林资源一类和二类调查方法。
1 GPS技术介绍
1.1 GPS组成
GPS由三大部分组成，空中系统：空中24颗卫星，其中3颗为备用卫星，分布在以地球为中心的6个轨道上，每个轨道均匀分布4颗卫星，每个轨道与地球赤道的平面夹角为60b，轨道高度大约为20 200 km，轨道周期（即卫星绕地球1周所需时间） 11158 s，这样的卫星分布特点是满足连续全球任意时刻最少4颗以上覆盖要求，卫星上装有两片太阳能板来提供能源，通过配备的推进器进行有限的轨道和稳定调整，卫星寿命715 a，可存储14 d以上信息，卫星上装有氢原子钟， 7百万年内误差不超过1 s。另外地面上还有至少7颗以上的卫星备用。地面系统：GPS卫星地面监测的控制是通过地点站进行的。地面系统随时跟踪GPS卫星，修正卫星轨道，时间与其他定位参数。接收机：可以测距、测速、导航等。
1.2 GPS定位原理
利用卫星无线电导航原理来准确定位的一门新技术，计算卫星到接收机的距离等于电磁波的速度乘间距时间，接收机需接收4颗或4颗以上GPS卫星信号方可定位。
1.3GPS信息结构
GPS每颗卫星都以两种同样的频率发射信息，信息包括两种信息码和导航数据，不同的信息精度不一样，定位精度可达几毫米至百米。
1.4GPS与传统测量方法的比较
GPS技术现已应用到许多行业，它除了有被动式高精度时间确定等特点外，与传统的测量方法比较差距大，可以说是测量史上的一次革命，主要区别是：GPS与距离无关，精度一样，不依赖任何地面参照物。以往要通视，它不需要通视，如：水准点、工作量大大减少。GPS不需要三角测量计算闭合差，提高了工作效率和精度。它不受天气的影响，与风雨、能见度无影响。？经纬仪水准仪需预热，而GPS不用预热，随打开随用。
2.1应用于罗盘仪的校正
利用GPS能精确测量两点间的磁方位角的功能，进行罗盘仪罗差校正，不需在地形图上量取两明显地物点间方位，可以使罗盘仪校正更精确并且不受地物选择限制。经试验证明，用GPS校正罗盘时，在两点间的距离超过400m时，能取得稳定的效果。
2.2应用于新设样地的定位
利用GPS的定位和导航功能进行样地的设置，可以大大减少劳动强度，提高工作效率，确保定位的准确性。根据江西省“3S”课题组对民用GPS（具体型号为：GPS eTrex小博士）的应用研究测定，其定位精度能达到10m以内，大大高于连清样地定位精度规定。具体定位方法为：先将样地西南角点的地理坐标输入GPS，然后启动GPS的导航功能，将该点设为终点，进入导航状态，导航画面将显示距该点的距离，同时显示到该点的方向，按照所指示的方向前进，理论上当GPS显示的距离为“0”时所在的位置即为样地西南角位置，实际上当距离小于10m接近0时即可。
2.3应用于固定样地复查时导向
对于记录了GPS位置坐标的样地复位，可以利用GPS的导航功能直接找到样地，完全可以脱离传统引点定位所不能脱离的“向导”，可以大大提高样地复位率并可以节省请“向导”的费用。具体方法只需将原记录的GPS坐标输入GPS，再按此坐标导航即可。
3 GPS在二类调查中的具体应用
3.1应用于确定小班边界关键点
利用GPS的精确定位功能，在要区划的小班界线上测定几个关键定位点的地理坐标，并据此将这些关键点标示在用于区划的地形图上，然后再结合关键点对坡调绘小班线，可以解决传统对坡调绘方法对于一些边界线无明显地物的小班区划的难题，做到准确区划。
3.2应用于样地调查
在二类调查中常常需要布设一定数量的地面样地，进行总体蓄积量调查。这些样地的布设和复查同样可以应用GPS的定位和导航功能，具体方法同上。
4问题及展望
4.1关于树种分类
要研究遥感信息的计算机树冠分类方法，以及遥感数据中林冠与其他林分因子的关系.此外，高光谱是一个新的思路，它将原来仅有6～7个波段的区间，细分为更多的波段（如从400～2 450 nm分为192个波段），目的在于建立窄光谱段与地物的直接对应关系，实现空中对地物的直接鉴别[5]，尽管仍会有混杂与干扰，但通过多维光谱空间信息的分析，总可以找到对地物（如树种）定量识别的契机，希望在不远的将来，这方面会有所突破.同时会有更多的信息需要处理，更新的信息处理技术要跟上。
4.2研制新的分类软件
一方面要提出新的分类方法，加入智能，加入空间要素.另一方面必须要研究以结构信息为主的智能化分类软件.高分辨率卫星的出现，确实为目标地物的识别提供了丰富的信息，如建筑物的单体、独立树木、林分中的树冠、乃至造林地的识别都有了可能.但也使我们多年研究的以灰度为基础的分类软件处于尴尬境地。
4.3调查方法的改进
高分辨率卫星数据与中分辨率卫星数据相结合进行空中抽样来估计森林面积或蓄积量及其他林业资源.在中分辨率图像上布设高分辨率样地，以样地位置处的高分辨率卫星数据为依据，代替地面样地调查，对整个林区进行估计.这样可以取消地面工作，充分发挥各种分辨率卫星数据的功能，减少经费投入和劳动强度。
4.4GPS指示导航方向问题
利用GPS导航时，常常会出现导航画面的方向指示箭头与实际要行进的方向不一致的情况，这是由于行进速度太慢、GPS信号较弱的原因。用GPS导航时，行进的速度应尽量保持匀速，开始导航，一定要在GPS信号较强、处于三维导航状态时，并且要看到GPS所指向的方位度数，前进时不能简单地按箭头指示方向前进，要按其指向的方位度数方向前进才正确。
5结语
随着GPS的定位精度提高及其功能不断开发，GPS在森林调查中必将得到普遍应用，并且随着森林调查精度和效率越来越高的要求，森林调查也越来越离不开GPS。不同地域使用GPS，应根据本区域的GPS“B”级网点坐标和中央子午线经度计算并设置GPS参数，参数是影响GPS定位精度的关键。结合地形图使用GPS时，一定要注意该地形图所用的坐标系，因为不同的坐标系GPS参数不同。应用GPS定位时，应让GPS在定位点静置约5min，让其信号相对稳定时再读值。
参考文献：
[1]张国防，缪碧华.毛竹经营管理的研究进展[J].福建林学院学报， 2000（04）.
[2]杨传金.GPS在森林资源连续清查中的应用[M].中南林业调查规划.2001，（4）：20-22.