基于移动GIS技术的森林资源调查与督查系统_张丽楠.pdf

现代农业科技2023 年第 7 期林业科学基于移动 GIS 技术的森林资源调查与督查系统张丽楠1张粉粉1吴 艳2曹先彬1（1重庆臻创林业勘察设计有限公司，重庆 400000；2中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司，重庆 400000）摘要近年来，我国森林资源调查与督查工作存在效率低、工作量大、通信盲区多等问题，严重影响整体的资源调查和督查效果。为了有效解决此类问题，本文针对以移动 GIS 技术为基础的森林资源调查流程，总结了森林资源调查与督查系统的设计和应用建议，以期为提升工作效果和水平提供帮助。关键词森林资源调查与督查；移动 GIS；系统设计；应用中图分类号S757.2文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）07-0120-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.07.035开放科学（资源服务）标识码（OSID）：基于移动 GIS 技术的森林资源调查与督查系统的设计与应用1-2，能全面进行森林基础地图方面的录入、各类数据信息的导入和导出、森林资源位置的感知、森林资源的调查分析、违法督查管理数据的录入、传感器数据的录入和展示等，提升野外调查工作的便利性和自动化水平，具有一定的推广应用价值，是提高森林资源调查与督查工作水平的重要途径。1基于移动 GIS 的森林资源调查流程1.1内业调查1.1.1坐标的设置。以移动 GIS 为基础进行森林资源的内业调查，需要合理进行坐标参数的设置。首先，对坐标参数和中央经度进行修正处理，不同省份的坐标参数不同，因而应按照当地区域的实际情况进行坐标参数设定。当前在移动服务中能够提供位置服务的定位系统主要是 GPS 定位技术、北斗定位技术、基站定位技术等。其中，GPS 类型和北斗类型的定位技术被广泛应用于导航和野外数据采集领域，将二者有机整合不仅能够提升定位准确性，还能预防出现通信盲区的问题。GIS 是安卓系统中内嵌的模块，可实时获取位置并在地图上显示出来；同时，北斗定位技术在应用过程中可通过北斗短报文定位数据信息等将传感器设备中的位置数据上传到地图上，具有一定的应用意义。因此，在此次系统设计的过程中将 GPS 系统与北斗卫星系统有机整合，构建森林资源调查和督查工作的坐标系。1.1.2导航数据的设置。在导航数据设置过程中，需要在 PC 端的 GIS Office 软件中导入之前编辑的文件，保证软件坐标系统和文件坐标系统处于一致的状态。在数据信息编辑过程中，结合序号、点位名称、向北和向东航程、高程及备注的格式等进行编辑，在软件的“文件”菜单点击“导入”选项，按照实际情况导入CSV 文件，确保导入文件是非访问的状态，以免导入失败。完成文件导入之后，将设备与计算机系统相互连接，在软件的菜单栏中选择“发送到手机”选项，之后点击“航点/航线”，然后在 GIS 采集器的主菜单中依次点击浏览、兴趣点、导入，这样就能在设备中导入所有航点的数据。1.1.3数据的传输。在森林资源调查过程中，应重点采用移动 GIS 技术进行数据的传输，一旦发现有非法占用林地的现象，为了直观了解林地现状，可使用点、线、面的形式或者航迹数据的形式等编辑处理。例如：打开 GIS 软件后，通过数据线进行 GIS 的连接处理，利用手持机设备接收所采集的数据信息；然后将数据信息导入计算机系统中，进行数据信息显示、程序运行、画图处理、图片粘贴、图片保存；之后进行数据信息的传输，在林相图的林班中将林地点、线、面数据信息显示出来，提升数据显示和传输的直观性。同时，需要注意在使用移动 GIS 技术过程中，应通过 GIS软件进行各类林地资源位置的识别分析，主要利用移动智能终端内所镶嵌的 GPS 模块与传感器中的北斗模块共同配合，获取位置数据信息，利用基础地图模作者简介张丽楠（1986），女，辽宁铁岭人，硕士，林业中级工程师。研究方向：森林生态学。收稿日期 2022-07-11120块可视化显示森林资源调查和督查地理位置的数据，达到位置感知的目的。同时，还能利用 GPS 进行行走轨迹的绘制，增加或删除轨迹数据信息。1.2外业调查1.2.1林班小班显示。采用移动 GIS 技术和 GPS 定位系统对森林资源进行调查和勘查分析，完成调查之后系统能够直观地将林班信息、经理小班信息显示出来，便于森林资源调查人员全面分析林班的实际情况。1.2.2档案设置。在档案设置过程中，应将森林资源调查期间移动 GIS 的数据信息划分为 3 种类型的档案，直接进行所处小班二类资源档案信息的调取，即可直观、全面地进行森林资源的调查和研究分析。1.2.3防火指挥。近年来，在森林资源调查过程中，营地管理工作人员主要采用移动 GIS 系统进行森林防火，直观进行卫星遥感图像的叠加处理，将森林防火的情况清晰显示出来，提升决策工作的可靠性和有效性，减少火灾的损失。1.2.4资源勘查。在森林资源勘查过程中，采用移动GIS 技术直观进行各类数据信息的提取，便于相关非法行为案件的审理。在此期间可采用 SQLite 数据库系统进行各类资源勘查数据信息的离线存储，将此类数据库系统嵌入本次设计的移动 GIS 系统内，能够对森林资源调查和督查的空间数据信息、属性数据信息进行统一存储与管理，有效维护各类数据信息的完整性和可靠性。同时，该系统还具有一定的扩展功能，能够有效进行数据库系统、数据表格的维护与操作，将各类数据信息存储于数据库内部，便于工作人员利用移动终端进行相关数据的存储、更新、导入与导出等操作。1.2.5林地显示。林地显示是用移动 GIS 系统和相关软件实时显示林地资源的实际情况，尤其是林农交错地带的林地资源和农地资源界限的信息，可以直观显示林地非法侵害和非法占地的情况，便于有效进行相关督查管理。例如：采用移动 GIS 系统提供地图服务，能实现地图的可视化绘制，可触屏操作。数据信息处理功能能够提供地理数据信息的处理工具，进行缓冲区的数据分析，同时也可以离线将数据信息以几何对象的格式进行存储。例如：WKT 数据存储格式，可按照森林资源调查和督查工作的地理空间数据信息联盟特点，将矢量几何对象转变成为文本标记语言。具体操作过程中，先将几何数据信息转换成为 WKT 格式的数据信息并存储在数据库系统的内部。在对几何数据进行读取的过程中，将 WKT 格式的数据转变成为点数据、线数据和面数据等，可视化显示在屏幕中，从而提升林地资源信息显示的准确性和可靠性。1.2.6生产管理。在林地生产管理过程中，可采用移动 GIS 系统全面监督分析林业营林生产情况、木材生产情况和采伐情况等。利用 GIS 软件的数据查询与识别功能进行空间类型、属性类型要素数据的查询和识别，提升生产管理工作的可靠性和有效性，预防出现林地资源调查和督查方面的问题3。在此期间，将系统设置在 Android 智能化终端上，可以全面进行各类地理信息的展现，多元化进行地理数据信息的分析，采集外业的数据信息等，提升生产管理过程中林地资源调查分析的有效性4。另外需要注意，移动 GIS 森林资源调查技术应用的过程中可利用北斗短报文广播的形式采集传感器的数据信息，发送短报文广播，实现实时通信交互的目的。利用广播内的 Bundle 数据信息进行各类字段数据的提取，将字段数据输入数据库系统并显示出来，通过基础地图的形式将传感器的位置动态化显示。如果森林环境较为复杂，可利用分布类型的传感器网络平台，全面采集各类数据信息，利用传感器一端进行各类数据信息的融合处理，之后利用北斗短报文将融合的数据信息发送到智能化终端系统，对森林资源数据信息进行可视化显示和存储。通过这种方式，在合理进行数据采集和存储的情况下，能更好地满足森林资源调查和督查的无人值守工作需求、跨地域处理工作需求、长时间处理的工作需求等，提升森林资源生产管理效果和水平。2基于移动 GIS 技术的森林资源调查与督查系统设计2.1系统架构设计整体系统架构使用层次化设计的方式，将系统划分成应用层次、接口层次、服务层次、支撑层次、采集层次等，不同层次有机整合成为一体，为森林资源调查和督查工作提供基础保障。2.1.1应用层次。整体系统的应用层次具有基础地图应用功能、数据信息导入和导出功能、森林资源调查研究和信息录入功能、位置感知功能、森林违法督查管控功能、传感器数据信息接入和展示功能，能为系统的良好应用提供保障。2.1.2接口层次。系统的接口层次是为应用程序提张丽楠等：基于移动 GIS 技术的森林资源调查与督查系统121现代农业科技2023 年第 7 期林业科学供服务的载体。为确保系统的高效化应用，需要按照离线地图程序、地理数据信息服务程序和移动位置服务程序的特点等设计开发接口，使所有应用程序都能利用接口层次的 API 运行，将安卓系统作为核心操作系统，以北斗手持设备作为重要的操作设备，使用北斗短报文接口。2.1.3服务层次。服务层次涉及离线地图的查看和下载服务、地理数据信息查询和分析服务、移动位置的查询和管理服务等，能够为系统的良好应用提供帮助。2.1.4支撑层次。支撑层次属于系统应用过程中非常重要的基础保障部分，能够有效进行数据信息的管理和存储，将森林资源调查分析和督查管理的数据信息、专题性数据信息等制作成与系统运行要求相符的数据包，满足系统应用过程中的各类数据需求。2.1.5采集层次。采集层次是整体系统中数据信息的重要来源渠道，可通过 GPS 采集定位数据信息、轨迹数据信息等，使用照相机设备、录音机设备、视频设备等采集多媒体数据信息，采集森林资源调查和督查期间的矢量数据信息，实现手绘小班数据的存储和处理。另外，还能借助传感器系统进行森林环境因子数据信息的采集与存储。2.2系统功能设计按照森林资源调查和督查工作的具体需求，在系统设计过程中完善整体系统的数据信息导入和导出功能、位置感知功能、森林资源的调查与录入功能等，如图 1 所示。2.2.1基础地图功能。在整体系统中，该功能主要完成离线地图方面的加载处理、显示处理等，以移动终端中的遥感影像、矢量数据信息为基础，对影像和数据进行叠加处理和可视化处理。在实际应用过程中，基础地图功能还能有效完成地图放大操作、缩小操作、平移操作、点选操作、要素清除操作、属性数据信息查询操作等。2.2.2数据信息导入和导出功能。该功能能够全面进行系统内部和外部数据的交换，使各类数据同步处理。例如：针对矢量类型、多媒体类型和工作记录类型的数据等，采用 Shapfile、XML 等文件格式进行数据处理。2.2.3位置感知功能。该功能的设计主要利用移动智能终端之内所镶嵌的 GPS 模块，与传感器中的北斗模块共同配合，获取位置数据信息，利用基础地图模块可视化显示森林资源调查和督查地理位置的数据，达到位置感知的目的。同时，还能利用 GPS 进行行走轨迹的绘制，增加、删除轨迹数据信息。2.2.4违法督查管理功能。在森林资源督查过程中，一旦发现有违法、违规的事件，利用该功能就能做好标注处理工作和事件信息的记录工作。另外，传感器数据信息的接入和展示功能主要通过北斗短报文卫星通信的技术实现，实时将森林资源调查区域之内传感器数据信息接入和展示，在 GIS 地图中将传感器的位置标记出来。2.2.5森林资源的调查与录入功能。利用手绘的图形或轨迹进行调查边界的标记和绘制，完成操作之后设置相关的属性、多媒体数据信息，同时可准确进行森林资源调查数据信息录入和删除、节点和属性编辑、图形编辑等，还可根据实际工作情况进行图形的分割处理、合并处理、剪裁处理和扩展处理等。2.2.6传感器数据的录入和展示功能。通过专业的传感器进行数据录入，利用屏幕将数据展示出来，确保工作人员能够全面了解森林资源的实际情况。3基于移动 GIS 技术的森林资源调查与督查系统应用3.1采用电子地图和操作的工具系统中电子地图主要用于森林资源调查和督查的影像数据显示，可将其当作参考地图，全面分析和研究森林资源的状况和森林违法行为的状况等。在实际操作过程中，可以用电子地图中的“地图操作”按钮，进行地图的放大处理、缩小处理、移动处理、锁定处理、全面显示处理等。同时，还可以点击测量某个区域的线段，进行线段长度和面