導航定位系統在林業勘測調查設計中的應用

熊 平，曹改蘭

(湖北省麻城市林業勘察隊，湖北 麻城 438300)

1 引言

最近幾年，導航定位系統測量理論和設備在快速發展，使得技術越來越成熟、功能越來越完善、應用領域更廣，持續推動測量的實用化與自動化進程。林業勘測調查設計具備復雜性、滯后性、廣泛性，導航定位系統憑借定位準確、不受地理與氣候等的限制、信息傳遞快等優勢在林業勘測調查設計中的航線預設、面積測繪、森林防火等領域的應用越來越廣泛。

2 林業勘測調查設計的主要特點

為探究全球定位導航系統在林業勘測調查設計中的應用，必須先了解林業勘測調查設計的特點，這主要體現在：一是復雜性，因為林業勘測設計范圍廣、通信落后、交通不便、環境較差。國內森林覆蓋面積較大，林中既潮濕又陰暗，通視困難，地形復雜，很多地方都是工作人員無法到達的，常規勘測方法不能滿足林業勘測調查設計要求[1]。二是滯后性，因為林區、山區的綜合開發與保護、利用等越來越尊重科學，使得勘測技術面臨新的要求，相對滯后的林業勘測迎來嚴峻挑戰；三是廣泛性，因為現代林業勘測廣泛涉及地形圖測繪、基礎控制網等基礎勘測，還有界線、勘界、地籍等界址勘測以及數字化勘測、信息化勘測等內容；四是準確性，隨著現代林業生產建設的現實需求及依法治林的需要，林業調查須要做到范圍準確。面對國家提出的數字林業以及精準林業的發展目標，生態環境建設得到前所未有的重視，林業勘測調查設計必須積極應用新的思想與技術，為發展林業事業做貢獻。

3 林業勘測調查設計中導航定位系統的應用路徑

3.1 應用于航線預設及航跡采集

傳統的林業飛播及飛滅工作完全依賴人工指揮，如果被天氣因素限制，就很難尋找播區，應用導航定位系統就能把播區輸入導航定位系統，獲得范圍，在系統顯示屏找出播區位置，指揮飛機飛行，無需借助地面信號就能開展林業飛播作業，有效打破了地面人工指揮的局限性，降低了工作難度，預防浪費資源，有效節省成本。與此同時，林業勘測工作人員應用導航定位系統能減輕野外工作強度，提高工作效率[2]。特別是那些山高林密的區域，人很難到位，如果是人工指揮就會引發重播問題，應用導航定位系統則能避免，借助播區4個拐點預設航線，并通過顯示屏選擇航線，依據黑長方形框選擇航路點，依據名稱選擇拐點，得到閉合航線，同時命名航線，改成播區。此外，在林業調查中還用于采集調查的航跡。

3.2 應用于面積測繪

運用GPS等導航定位系統對調查的范圍內進行拐點坐標采集，并計算調查范圍面積，是當前在林業勘察調查設計工作中不可缺少的一種調查工具和手段。在測量之前要了解當地中央經線和投影比例，前者就是用當地經度整數部分除以6，取商的整數部分加1，所得結果乘以6之后減3，就是當地中央經線值，后者數值是1，還要了解東西偏差、南北偏差，前者是500000，后者是0，從而在GPS中輸入正確的參數，保證所測資料的準確性。

GPS的坐標系多種多樣，最常用的是公里網坐標，所以在應用GPS進行林業面積測繪時要基于實際需求選出自定義坐標，把它的格式設置為用戶自定義User Grid。參數LONGITUDEORIGIN是輸入當地中央子午線經度，SCALE是比例參數，輸入1.0000000，ALSEE輸入500000.00，FALSEN輸入0.0，設定坐標系為USER，DX、DY、DZ的數值在不同作業區是不同的，可從當地測繪部門獲取標準差的84或54坐標，計算出參數以后輸入GPS。經過多次對比試驗，應用GPS與羅盤分別測量多種面積地塊，對比的面積越大，兩者的差距就越小，反之越大。如果林業地塊面積超過1 hm2，適宜用GPS測量。如果地塊形狀規則，可應用航線測量方法，GPS測出的是以幾個點為定點圍成的多邊形面積，每一條航線的航點不超過50個；如果地塊形狀不規則，要通過GPS航跡測量方法進行，發揮GPS的優勢。

3.3 應用于森林防火

對于現代林業中的航空護林防火，應用導航定位系統可定位火場，并進行布兵、測火場面積、計算火災損失等，不僅精確度高，并且安全性較強，能快速、實時、準確地測定森林火險位置與范圍，讓防火指揮部門獲得火災防控依據。在過去，明確火場位置以后由觀察員目測森林火場定位，憑借地形圖與地標、地面明顯參照物等確定，誤差較大，應用導航定位系統就可以提高精度，把誤差從300～500 m降低到約15 m，再配合地形圖就能確定森林火災進展情況。在應用導航定位系統確定發生火災的位置以后，可在地形圖上勾繪森林火場示意圖，及時掌握發生森林火災的范圍與面積等，使防火部門獲得采取撲救措施的依據，并且依賴導航定位系統導航功能有助于采取飛機滅火措施。先在導航定位系統接收機中輸入森林火場位置信息，接著利用導航定位系統導航，尤其是在能見度低的情況下飛行，快速準確找到火場，或噴灑滅火劑，或運送滅火隊伍，快速滅火，并且撲火隊員可依據指定路線進場、離場，節省時間，減少體力消耗，保障安全。

3.4 應用于其他工作

除了在以上主要領域的應用，導航定位系統還被應用于現代林業測繪的其他領域，主要包括：一是應用于測定古樹名木的位置。在保護古樹名木的過程中應用導航定位系統建立數據庫，完善圖形與屬性等信息，由管理部門有效管護。在實踐中將導航定位系統天線貼近古樹名木，依據屬性實時記錄，形成數據文件，并將其輸入電腦，在應用軟件的支持下形成定位物體數據庫。二是應用于林業工程建設。不管是局、場址建設還是森林鐵路、公路等的選線與建設都要實施高精度測量，明確位置與距離，計算平整場地的土方量等，但林區地形復雜，尤其是自然保護區，不能隨意砍伐林木，但架高塔觀測的成本太高，應用導航定位系統就能建立精度較高的導航定位系統控制網點，可實現對調查林地面積的確認與測算[3]；同時，在造林作業設計中，可實現造林范圍的區劃及造林工程監理檢查。三是應用于森林資源調查。在森林資源調查工作中，通過在調查范圍里機械布點，以樣點為起點布設調查樣帶，工作人員順著樣帶從起點開始調查，配備導航定位系統接收機，通過導航模式明確路線、路程，創建小班邊界及確認調查點，并且可實現隨時隨地動態定位，修正普查路線，在降低勞動強度的同時提高速度與精度，保證抽樣樣帶一致。

4 現代林業測繪中導航定位系統的應用注意事項

在應用導航定位系統進行林業勘測調查設計時必須做好檢測工作，自動在正常開機之后設置成出廠值，顯示其他值時要加以調整，變成出廠值才能使用；做好誤差實測工作，如果誤差大于10 m，就不宜使用；開機接收信號時要用衛星狀態頁面，在信號穩定以后通過功能菜單頁面的航點功能羅盤導航頁面，并在數據穩定之后讀數，提高準確性；預防在高壓電線、變電器以及障礙物附近使用信號接收機，這些都會影響接收衛星信號，增大誤差，尤其是在測量距離較短的情況下必須注意，如果不得不在存在電磁干擾之處定點，要實施差位定點，將定點位置平移幾米，消除電磁干擾，并且要在草圖里注明，正式繪圖時應復位，如果不得不在障礙物附近定點，要盡量在比較空曠之處使用導航定位系統，以準確接收信號；由于在日常林業勘測調查設計工作中會因多種因素丟失數據，可基于編輯航點重新獲取數據，并且應用手持導航定位系統時要沿著測量地走閉合軌跡，并保持勻速前進，保證精度[4]。

總之，導航定位系統作為比較先進的一項自動化技術，在林業勘測調查設計中的應用可以發揮諸多重要作用，幫助林業勘測人員更好地開展航線預設、面積勘測、森林防火以及古樹名木位置測定等工作，在節省成本的同時大大提高效率與精準度。并且隨著導航定位系統的日益完善和優化，它在林業勘測調查設計中的應用將會越來越廣泛，可提升林業物資勘探、森林旅游等工作的技術水平，促進現代林業實現可持續發展。