回复专家：张连翔，回复时间：2006/8/14 20:23:11
| GPS在林业中的应用 |
将GPS这一先进的测量技术应用在林业工作中，能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标，完成森林调查与管理中各种境界线的勘测与放样落界，成为森林资源调查与动态监测的有力工具。
GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置， 对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的作用。在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置 和面积，绘制精确的森林分布图。
(一) 森林调查、资源管理
1 测定森林分布区域。美国林业局是根据林区的面积和区内树木的密度来销售木材。对木材面积的测量闭合差必须小于1%。在一块用经纬仪测量过面积的林区，采用GPS沿林区周边及拐角处进行了GPS定位测量并进行偏差纠正，得到的结果与已测面积误差为0.03%，这一实验证明了测量人员只要利用GPS技术和相应的软件沿林区周边使用直升飞机就可以对林区的面积进行测量。过去测定所出售木材的面积要求用测定面积的各拐角和沿周边测量两种方法计算面积，使用GPS进行测量时，沿周边每点上都进行了测量，而且测量的精度很高。
2、利用手持GPS进行省固、局固监测样地初设与复位，只需输入坐标，不需引点引线，且位置准确，效率高，复位率达100%。在我国去年黑龙江等省的国家一类清查中，采用美国GARMIN 公司的12C和eTrex 进行复位测定，取得了良好的效果，工作效率提高5-8倍，定位误差不超过7米，其成果受到国家林业局资源似的充分肯定。
3、利用手持GPS导航伐开境界线，如平坦地林班线的伐开和确立标桩。以往该类工作采用角规、拉线等方法，工作强度大，误差高，准确度低，进场需要反工，浪费严重。采用GPS后，利用其航迹纪录和测角、测距功能，不但降低了劳动强度，而且准确度高，落图简便，极大的提高了效率。
4、利用差分或测量GPS建立林区GPS控制网点，这些具有精密坐标的蕨点，是林区今后各种工程测量作业必须参照的位置蕨，如：手持导航GPS仪器的坐标误差修正，道路、农田、迹地等的勘测。
5、利用差分或测量GPS对林区各种境界线实施精确勘测、制图和面积求算。如：各种道路网、局界、场界地类位置和绘制图形并求算面积，转绘于林业基本用图上，达到对各种森林地类变化的动态监测的目的，测量精度达到分米级。
6、利用差分或测量型GPS进行图面区划界线的精确现地落界，如两荒界、行政区界等。解决现地界线不清和标志位置不准的普遍存在的问题。
（二） GPS技术用于森林防火
1．利用实时差分GPS技术，美国林业局与加里弗尼亚的喷气推进器实验室 共同制定了"FRIREFLY"计划。它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机， 使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。另一计划是使用直升飞机、无人机或 轻型固定翼飞机沿火灾周边飞行并记录位置数据，在飞机降落后对数据进行处理并把火灾的周边绘成图形，以便进一步采取消除森林火灾的措施。
2．采用手持GPS进行火场定位，火场布兵，火场测面积，火灾损失估算，精确度高，安全性强，能够实时、快速、准确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门提供决策依据，已为国内外防火机构广泛采用。
（三）GPS在造林中的应用
1． 飞播
在没有采用GPS 之前，飞行员很难对已播和未播林地进行判断，经常会出现重播和漏播的情况，飞播效率很低。采用GPS之后，利用其航迹纪录功能，飞行员可以轻松了解上次播种的路线，从而有效的避免了重播和漏播。此外，利用航线设定功能，飞行员可以在地面对飞行距离和航线进行设定，在飞行中按照预先设定好的航线工作，极大的降低了作业难度。
2． 造林分类、清查
利用GPS 的航迹记录和求面积功能，林业工作人员很容易对物种林的分布和大小进行纪录整理，同时了解采伐和更新的比例，对各林业类型进行标注，方便了林业的管理。在我国黑龙江和吉林、内蒙等省份的分类经营、造林普查、资源调查中，已经开始大量采用GPS技术，取得了很好的效果，不但节省了大量的人力、物力和资金，而且极大的提高了工作效率。实践证明，采用GPS完全可以取代传统的角规加皮尺的落后测量手段，并取得极大的经济效益。
由此可见，GPS技术的普遍应用必将促进林业工作向着精确、高效、现代化的方向发展，是今后林业作业中必不可少的工具，如广泛使用一定会取得巨大的经济和社会效益。
GPS林业制图探讨
如何把外业GPS采集的数据，转化成内业的制图需要的数据和地图。一起探讨！
作图的话，就看你存成什么格式了。
如果你想将手持机上的数据下载转换为arcview这个GIS软件的shapefile格式,有两个方法，一个就是使用Mapsouce或者经纬通，可以保存成这个格式。
如果你需要将这个文件保存下来，而且要每次下载的数据都放到同一个shapefile格式文件里。这个时候Mapsouce或者经纬通就帮不上忙了，它的局限在于每次下载的都要保存一个文件，下载5次，就保存成5个文件，要将5个文件保存就比较麻烦，这个是它做不到的。
你可以我可以为你提供一个解决方案，使用我写的下载GARMIN格式数据的控件集成到一个用mapobject开发的简单GIS（地理信息系统）系统里去。这样你每次下载的GPS数据都会保存在同一个文件里,而且管理起来非常方便，保存的图形文件一样是可见可浏览编辑的。
森林资源连续清查体系建立的基础是将地形图上公里网交叉点按机械布点原则，设置地面固定样地并进行调查。地面样地位置的确定是在地形图上寻找距公里网交叉点较近的明显的地形地物为引点、用罗盘仪测量引线定位。这一方法不仅工作量大，野外作业时间长，而且受地形图比例尺的大小、引点位置的准确性、测量精度的高低等因素制约，使样地定位产生偏差，影?quot;连清"体系的系统性和完整性，进而影响抽样精度 。
西藏高原人称"世界屋脊"，由于其特殊的自然地理环境条件，至今为止只在一九七七年和一九九一年进行过两次森林资源清查。但，从严格意义上讲，西藏自治区至今还未进行过真正覆盖全区的森林资源清查。为准确查清西藏的森林资源，填补西藏林业史上乃至我国林业调查史上的空白，在2001年开展了覆盖全西藏自治区的森林资源调查工作。为了提高地面样地定位的准确性，保证森林资源连续清查的抽样精神，在这次调查工作中，使用了先进的GPS定位技术，在我国林业调查工作中，首次大面积、大范围内使用GPS技术并获得成功，达到了提高工效和样地定位精度的目的，有效地解决了地形图比例尺小、地形图误差大、引线测量样地定位误差大的问题。
1 应用基本情况
1.1 应用环境
西藏自治区位于祖国西南，地处东经78°24’-99°06’，北纬26°52’-36°32’，平均海拔4000m，其间绵亘着喜马拉雅山、冈底斯山、念青唐古拉山、唐古拉山等高大山脉，奔流着雅鲁藏布江、澜沧江、怒江、金沙江等无数湍急的河流。整个高原峰峦逶迤、岭谷相间，自然地理条件非常特殊。
1.2 使用GPS机型
2001年西藏"连清"工作中使用的GPS型号有：GARMIN公司的GPS12C、eTrexC两种手持定位仪。
1.3 坐标系转换参数的计算
GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据建立的，GPS单点定位坐标属于WGS84坐标系，而在森林资源清查工作中使用的是我国国家大地坐标系（BJ54坐标系）。由于WGS84坐标系与我国国家大地坐标系之间存在着平移和旋转关系，在实际应用中，根据已知公共点在两个坐标系中的坐标，用大地坐标系与直角坐标系的关系式，计算两套坐标系之间的转换参数，从而实现将GPS接收的信息转换为BJ54坐标。
针对本次"连清"工作的特殊情况，我们对应用区域内不同6度带分别计算出用户自定义坐标系转换参数。
计算方法是：
搜集应用区域内各6度带三个B级以上测量控制点的WGS84T和BJ54坐标系的B、L、H，根据公式，把大地坐标B、L、H换算为直角坐标X、Y、Z，两套X、Y、Z对应相减，即可得到DX、DY、DZ，再根据对应椭球体a、f值求出DA、DF。本次"连清"工作应用区域15、16、17度带坐标系转换参数见表一。
1.4参数的验证
用各6度带的坐标系转换参数，我们对16度带的定江、羊日；17度带的拉萨落基西、张热；18度带的扎西折、钟各村等测量控制点进行验证，导航定位误差均小于10m。
2 应用结果
在森林资源连续清查工作中，传统的样地定位方法允许引线距离、方位量取时有最小刻度的1/2的误差，允许引点现地定位时与图上位置有1mm的误差，允许在罗盘仪引线测量时距离有1/100、方位有1度的误差。再考虑到地形图本身的误差以及人为因素造成的误差，往往使样地位置产生较大的偏差。为了提高样地定位精度，在2001年西藏"连清"工作中，使用了先进的GPS定位技术，完成了495个复位样地和新设实测样地的定位工作。
2.1 前期复位样地导航定位结果
1991年西藏"连清"工作按4×4km共布设样点17552个，用罗盘仪引线定位728个样地，其中实测有疏林样地550个。本期"连清"工作，对前期实测的550个有疏林样地进行复查时，采用GPS导航定位和向导带路复位的办法进行。共复位495个样地，对复位的样地，用GPS定位结果为理论值与前期用罗盘仪引线定位的误差相比较，误差在50m范围的样地有160个，占复位样地的28.1%；误差超过100m的样地有196个，复位样地的39.5%。前期样地定位误差最大的是9349号样地，误差达600m，误差最小的是9113号样地，误差为20m。通过对误差超过100m的样地进行分析，误差原因主要是：西藏自治区海拔高，相对高差大，且使用的是1:10万地形图，在1000m范围内寻找明显地形地物做引点，难度相当大。简单地说，产生样地定位误差的主要原因是引点不准引起的。
2.2 本期新设样地导航定位结果
2001年西藏森林资源边疆清查工作，第一副总体按6×8km共布设5855个样点，其中，用GPS直接定位实测样地1468个。本期"连清"工作，采用了先进的GPS定位技术，比传统的找引点、用罗盘仪引线定位的方法，节省了大量的人力、物力，极大地提高了工作效率。在本次"连清"工作中，4个质量检查组共对44个用GPS直接定位的样地进行了检查验证，样地中心点定位误差均小于10m。
2.3 前后两期"连清"外业调查用时比较
1991年西藏"连清"工作中共有30个外业调查组，外业时间从4月中旬至9月中旬，共调查728个"连清"样地，其中有疏林样地550个。平均每个组调查24.3个样地，每组每月平均完成4.86个样地；2001年西藏"连清"工作中共有62个外业调查组，外业时间从4月初至6月初，共实测调查了2018个"连清"样地（前期样地550个，本期实测样地1468个），平均每个组调查32.5个样地，每组每月平均完成16.3个样地。
应用效益分析
在对前期样地复位调查时，对一部分引线较长，用时较多的样地用GPS直接导航定位，所用时大大少于用罗盘仪引线定位。如波密县10172号样地，前期引线距离1074m，用罗盘仪引线定位用时3天，本期用GPS导航定位，只一天时间就完成样地的寻找和调查工作，且定位误差仅20m。
通过对前期495个已复位的样地进行统计，前期实测样地共引线198000m，平均每个样地引线400m。经测试，引线400m需用时4小时，按4人计算，每个样地用于引线的费为200元。本期共完成495个复位样地、1468个新设样地的测设，合计完成实测样地2018个。若用罗盘仪引线定位，用于引线的经费需403600元，而用GPS直接定位，比传统方法节省经费403600元。
4 结语
使用GPS对我国BJ54坐标系成果进行较高精度的绝对定位时，必须对GPS接收的WGS84信息进行修正，修正后的定位偏差小于10m，可最大限度地实现图面样点与地面样地的匹配。
在森林资源连续清查工作中应用GPS技术，可直接按坐标确定样地位置，解决了小比例尺地形图找明显地形地物为引点的难题，克服了地形图本身有误差、传统的罗盘仪引线测量引起误差以及其它因素造成样地定位不准的问题。实践证明，GPS定位精度高于罗盘仪引线定位。
GPS手持机价廉、轻便、能耗低，其优越的导航、定位功能不仅提高了地面样地定位精度，而且大大减少了野外作业时间和工作量，节省了时间，提高了工作效率，并为今后"连清"样地"明"改"暗"提供了可能。因此，建议在森林资源调查工作中推广应用GPS技术。 |
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