淺談GPS技術(shù)在森林資源連續(xù)清查中的應(yīng)用

1、    淺談gps技術(shù)在森林資源連續(xù)清查中的應(yīng)用    樊志偉【摘 要】“3s”技術(shù)在森林資源連續(xù)清查中應(yīng)用的研究，是以提高gps定位精度，解決森林資源監(jiān)測(cè)體系中因總體樣本單元空間定位有誤而產(chǎn)生有偏估計(jì)的問題為重點(diǎn)。其意義在于將gps定位儀引入森林資源調(diào)查工作中，提高定位精度，使監(jiān)測(cè)對(duì)象準(zhǔn)確無誤，并最終實(shí)現(xiàn)森林資源連續(xù)清查分布信息的數(shù)字化、圖像化、動(dòng)態(tài)化管理?！娟P(guān)鍵詞】森林資源；定位精度；gps國(guó)家森林資源連續(xù)清查也簡(jiǎn)稱一類調(diào)查，是國(guó)家森林資源調(diào)查體系的重要組成部分，是以掌握宏觀森林資源現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)為目的，以省為單位，利用固定樣地為主進(jìn)行定期復(fù)查的森林資源

2、調(diào)查方法，其成果是制定和調(diào)整林業(yè)方針政策、規(guī)劃、計(jì)劃，監(jiān)督檢查各地森林資源消長(zhǎng)任期目標(biāo)責(zé)任制的重要依據(jù)。為了提高地面樣地定位的準(zhǔn)確性和樣地的復(fù)位率，保證森林資源連續(xù)清查的抽樣精神和固定樣地的連續(xù)性，我省復(fù)查普遍使用了先進(jìn)的gps定位技術(shù)。在我國(guó)林業(yè)調(diào)查工作中大面積、大范圍內(nèi)使用gps定位技術(shù)并獲得成功，達(dá)到了提高工效和樣地定位精度的目的，大大提高了樣地復(fù)位率，有效地解決了地形圖比例尺小、地形圖誤差大、引線測(cè)量樣地定位誤差大、樣地難以復(fù)位等問題。1.gps簡(jiǎn)單介紹全球定位系統(tǒng)gps是由美國(guó)建立的一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由空間部分、地面監(jiān)控部分以及用戶接收機(jī)三大部分組成，包括24顆衛(wèi)星（21顆主用，

3、 3顆備用）。gps定位技術(shù)具有精度高、速度快、成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)，成為目前世界上應(yīng)用范圍最廣泛、實(shí)用性最強(qiáng)的全球精密授時(shí)、測(cè)距、導(dǎo)航、定位系統(tǒng)。這幾年在我國(guó)的一類清查中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很好的效果。1.1 gps的工作原理gps工作過程可分為5個(gè)邏輯步驟：利用gps衛(wèi)星做后方交會(huì)測(cè)量；gps接收機(jī)用無線電信號(hào)的傳輸時(shí)間來測(cè)量距離；測(cè)量時(shí)間，精確地定時(shí)；利用gps高軌運(yùn)行，獲得衛(wèi)星在太空中的確切位置；改正信號(hào)在經(jīng)過大氣層時(shí)造成的延遲。1.2 gps參數(shù)設(shè)置gps衛(wèi)星是以wgs84坐標(biāo)系為根據(jù)建立的，gps單點(diǎn)定位坐標(biāo)屬于wgs84坐標(biāo)系，而在森林資源清查工作中使用的是大地坐標(biāo)系（北京54坐

4、標(biāo)系）。由于坐標(biāo)系與我國(guó)國(guó)家大地坐標(biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)已知公共點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，用大地坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的關(guān)系式，計(jì)算兩套坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，實(shí)現(xiàn)將gps接收的信息轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)。2.gps在森林資源連續(xù)清查中的主要應(yīng)用2.1尋找復(fù)位樣地的位置，充分利用gps的導(dǎo)航功能樣地復(fù)位是連續(xù)清查成敗的關(guān)鍵，怎樣提高樣地的復(fù)位率一直是連續(xù)清查工作存在的沒很好解決的問題，在連續(xù)清查工作中，總有樣地沒有復(fù)位，這大大影響我們連清數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可比性。自從gps技術(shù)的廣泛應(yīng)用后，復(fù)位率大大提高， 我省森林資源復(fù)查工作中，取得了非常好的效果，樣地復(fù)位率達(dá)到100%。具體做法

5、是將復(fù)位樣地西南角坐標(biāo)作為航點(diǎn)，把其上次復(fù)位時(shí)的坐標(biāo)輸入手持gps接收機(jī)，利用gps的導(dǎo)航功能，尋找樣地的位置，是樣地復(fù)位有效途徑。2.2對(duì)樣地直接定位森林資源清查工作中，地圖上沒有明顯地物點(diǎn)，就連現(xiàn)地也找不到明顯地物點(diǎn)，于是我們采用了先進(jìn)的gps定位技術(shù)（只有樣地中心點(diǎn)附近50m范圍內(nèi)是同一地類時(shí)才允許直接定位），對(duì)樣地進(jìn)行直接定位，比傳統(tǒng)的找引點(diǎn)、用羅盤儀引線定位的方法，節(jié)省了大量的人力、物力，極大地提高了工作效率。對(duì)一些用gps直接定位的樣地進(jìn)行了檢查驗(yàn)證，樣地中心點(diǎn)定位誤差均小于10m。3.測(cè)量實(shí)際坐標(biāo)樣地復(fù)位后或新設(shè)樣地定位后，用gps測(cè)出西南角的實(shí)際坐標(biāo)，下期用gps導(dǎo)航即可復(fù)位樣

6、地，提高樣地的復(fù)位率。特別是新設(shè)樣地對(duì)下期復(fù)位非常有用。下期調(diào)查隊(duì)員只要用本期回采的gps實(shí)際坐標(biāo)就可以尋找到樣地。在這幾年的一類清查中得到了很好的證明。3.1新設(shè)樣地的輔助定位有的地圖上沒有明顯地物點(diǎn)，只好在固定樣地附近選擇永久性的明顯地物點(diǎn)（向電線桿，大石頭，橋涵等）作為引點(diǎn)，用gps測(cè)出引點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)引點(diǎn)和樣地西南角（或者中心點(diǎn)）的理論坐標(biāo)計(jì)算出引線的方位和距離，引線連測(cè)確定樣地的位置。3.2遙感判讀的實(shí)地驗(yàn)證樣地室內(nèi)遙感判讀結(jié)束后，對(duì)判讀結(jié)果要進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，計(jì)算出正判率?，F(xiàn)在我們都利用gps的導(dǎo)航功能來確定遙感樣地的位置，可將抽中的判讀樣地的理論坐標(biāo)輸入gps，到現(xiàn)地根據(jù)處理好的衛(wèi)星

7、數(shù)據(jù)找到遙感判讀樣地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，將調(diào)查結(jié)果再與遙感判讀結(jié)果對(duì)比，從而可以計(jì)算出遙感判讀的正判率。3.3有效對(duì)調(diào)查人員進(jìn)行監(jiān)督管理，檢查gps的軌跡gps具有航跡顯示，航點(diǎn)存儲(chǔ)的功能，可以把野外調(diào)查人員開展工作的活動(dòng)路線以及應(yīng)該到達(dá)的航點(diǎn)記錄在gps內(nèi)，從而監(jiān)督控制調(diào)查人員是否按要求到達(dá)樣地現(xiàn)場(chǎng)，有效杜絕了調(diào)查隊(duì)員敷衍了事、弄虛作假等情況的發(fā)生，提高了調(diào)查隊(duì)員的責(zé)任心，保證了連清的工作質(zhì)量。4.在森林資源連續(xù)清查中應(yīng)用gps的優(yōu)點(diǎn)（1）減少了工作量，提高了工作效率，大大節(jié)省了工作經(jīng)費(fèi)，森林資源連續(xù)清查固定樣地都采用引線連測(cè)定引點(diǎn)都選擇樣地附近圖上有現(xiàn)地能找到的固定的明顯地物點(diǎn)作為引點(diǎn)。地形地貌

8、復(fù)雜多樣，有平地、丘陵、低山、中山、高山，在地形復(fù)雜，人煙稀少的中低和大面積沙漠地區(qū)，地圖上永久性的明顯地物很少，選擇引點(diǎn)常常非常困難，即使找到了明顯地物點(diǎn)，引線距離往往是好幾百米，距離太長(zhǎng)，在山區(qū)測(cè)量工作量很大，且非常困難，常常要翻山越溝。用gps輔助定位，可在樣地附近選擇圖上沒有而現(xiàn)地有的永久性明顯地物點(diǎn)作為引點(diǎn)，引線距離短，可減少工作量，大大提高工作效率。由于充分利用gps的導(dǎo)航和定位功能，以前找一個(gè)樣地要幾天，現(xiàn)在幾個(gè)小時(shí)就找到。（2）提高樣地復(fù)位的精度：利用gps輔助定位，引線的方位和距離是用公式進(jìn)行計(jì)算，且引線的距離小，一方面可以避免由于地形圖的收縮變形引起的引線距離的誤差，也可避

9、免在圖上量測(cè)由于人為因素引起的誤差，另一方面又可減少測(cè)量引起的誤差，從而大大提高樣地定位的精度。在樣地附近找現(xiàn)地的明顯地物作為引點(diǎn)，提高了樣地定位精度，又有利于下期樣地復(fù)位。在森林資源連續(xù)清查工作中應(yīng)用gps技術(shù)，可直接按坐標(biāo)確定樣地位置，解決了小比例尺地形圖找明顯地形地物為引點(diǎn)的難題，克服了地形圖本身有誤差、傳統(tǒng)的羅盤儀引線測(cè)量引起誤差以及其他因素造成樣地定位不準(zhǔn)的問題。實(shí)踐證明，gps定位精度高于羅盤儀引線定位。提高了樣地的復(fù)位率，使連續(xù)清查的系統(tǒng)更加連續(xù)穩(wěn)定，大大減少了改設(shè)樣地的發(fā)生，樣地復(fù)位率都很高，基本都達(dá)到了100%。5.結(jié)論通過研究分析發(fā)現(xiàn)，影響工作效率的主要原因有2個(gè)方面：一是調(diào)查樣地客觀環(huán)境條件，如：道路網(wǎng)密度、居民點(diǎn)密度，相對(duì)海拔高度地形地物的明顯程度，引點(diǎn)至樣地引線距離；二是調(diào)查員素質(zhì)高低。經(jīng)過對(duì)全省54坐標(biāo)系及80坐標(biāo)統(tǒng)一進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換求取參數(shù)，使手持式gps定位誤差由原來60多m，