虛擬森林在林業調查和林權勘界中的應用探討
——以浙江省金華市為例

2018-11-29 21:27:26楊中興錢海燕吳秋良楊福清

綠色科技 2018年21期

楊中興，宋璐，錢海燕，吳秋良，楊福清

(1. 浙江省金華市八婺林業規劃設計有限公司，浙江金華 321000；2. 浙江省金華市婺城區野生動植物保護站，浙江金華 321000)

1 引言

隨著計算機技術的快速發展，虛擬現實技術在眾多領域發揮了其獨特的優勢和應用前景。林業行業也不例外，近年來已經有了初步的應用，并取得了一定的效果。本文就林業調查和林權勘界中應用虛擬森林技術的實踐作一簡述，以期拋磚引玉，為今后的應用研究提供一些思路與借鑒。

2 虛擬森林的實現

虛擬現實技術(VR)，是利用計算機及其相關軟件生成的一個三維空間的虛擬世界，提供使用者在視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使其猶如身臨其境一般。就目前的虛擬現實應用技術，由于林業資源調查、規劃、管理的特殊性，林業行業應用尚未能達到如此階段，還只能在虛擬視覺的初級階段——虛擬森林的實現應用。

地理信息系統與遙感技術的發展，使虛擬森林成為可能，其中最主要的是獲取視覺的模擬對象——大區域、高精度的遙感彩色圖像獲取已經成為現實，衛星遙感影像已達到亞米級分辨率，只要氣候條件適合，遙感飛機、無人機也已能夠快速獲取整個縣(市)或項目作業區域高分辨彩色航片。虛擬森林不但可以極大的減低森林資源調查人員的工作強度，提高調查的工作效率；而且可以解決調查人員難以看全山林全貌的問題，提高調查成果的質量。

2.1 建立數字地形模型

實現虛擬森林，首先需建立數字地形模型(DEM)。如按縣級行政區域建立DEM，目前常用地形圖比例尺為1∶10000。利用地理信息系統軟件，在數字地形圖上提取等高線層，按適當大小分辨率生成DEM數據。建模區域內含有部分平原區，應在平坦區域適當選擇一些高程點，與等高線層一起生成DEM數據，使得地形更為逼真。

2.2 獲取或處理遙感影像DOM

從省測繪管理部門獲取的航空遙感影像，一般都已經處理成DOM，如購買衛星遙感影像，則還需處理為衛片DOM。對于某些特定項目，如采用無人機飛行獲取的航片，除必須經過正射投影處理外，還需要進行一些影像拉伸、補償等簡單圖像處理操作。正射投影處理時需要用到上述生成的DEM數據，同時注意遙感影像分辨率的大小也要與DEM相匹配，不能過大或過小。

2.3 按作業區生成虛擬森林

在地理信息系統三維環境下使用DEM及相應區域的遙感圖像DOM，實現三維虛擬森林，可以進行漫游、旋轉、放大、縮小等多種操作，全方位顯示真實山林場景。考慮到三維定位問題，按區塊在地理信息系統內生成的虛擬森林，再按需要疊加各類圖層，如行政區、道路以及其他地名(鄉鎮、村名)等相關信息。

3 應用實踐

建立虛擬森林，一次建成，多次受益。近3年實踐中，應用建成的虛擬森林完成了林權勘界和多項林業調查建設項目。

3.1 林權勘界及信息化應用

林權勘界及信息化難點在于林地所有權的空間位置外業定位、權利人邊界相互確認、四至勾繪落圖、成果簽字蓋章。虛擬森林技術在金華市婺城區進行了林權勘界及信息化的應用實踐，由于金華市婺城區1982年林權初始登記、2006年林權換證，均沒有林權證宗地地形圖、位置圖；30多年歲月變遷，當年熟悉林權界址的村民大多已年高體弱，上山行動已十分困難；山地植被茂密、地形復雜、透視度低、先進測繪儀器使用受到信號限制，測繪定位難度大；舊時界石被茅草樹叢掩蓋；山林現狀變化較大；加上金華市婺城區山區有5個中型水庫，移民多、插花山多。按林權證宗地土名、四至重新確認空間位置并予以落圖，靠傳統人工方法勘界難以生效，虛擬森林技術為林權勘界提供了一條切實可行的技術路線。

針對林權勘界的技術要求和林權管理現狀，2015年金華市婺城區采用了虛擬森林在室內組織林地權利人進行指界確權落圖。全區共建立了378個村級、18個鄉級、1個縣級虛擬森林模型，完成了金華市婺城區18567份林權證權屬核查與落界，共落界集體林地和國有林地18748宗，面積83280.1 hm2，核實滅失林地314宗，面積1185.9 hm2。制作林權外業勘界書共20591份，并經權利人確認后完成林權落界勾繪底圖共383張。實現了全區勘界書、勾繪圖經權利人互認簽章全覆蓋。

金華市婺城區林權勘界及信息化建設采用了虛擬森林室內指界，提高了各權利人的參與度，獲得了一套高可信度的權屬指界資料。

3.2 二類調查應用

采用虛擬森林區劃小班作業，可以進行多角度觀察山林，對一些小班區劃因子觀察更清楚，如地形地貌、林相等比較直觀，一目了然。對于某些山區，在虛擬森林上分辨林相、森林植被或地形地貌，甚至比在實地調查更可靠，因為調查人員到達實地，也會因視線被遮擋等因素而見不到小班全局，從而影響其調查的可靠性。

2016年金華市婺城區開展二類森林資源調查，采用虛擬森林林進行二類調查預區劃小班54497個，面積139131.4 hm2。具體做法是將二維影像判讀區劃的矢量數據，加載到虛擬森林空間，直接對區劃的地類、權屬、小班界線進行驗證和糾錯，使二類小班預區劃成果更加科學、合理。同時利用虛擬森林，小班內任一點的坡度、坡位和高程等自然因子，就可以很方便的計算和表示。

3.3 重點公益林界定及矢量化完善

二類調查涉及公益林調查界定完善。按照二類調查技術規范要求，公益林管理將與二類調查成果實行“一張圖”管理。原有公益林區劃界定時的一些非林地、經濟林、苗圃地等，都需要調整后重新界定、補充相應面積的公益林。

金華市婺城區在新增的209個小班1500.9 hm2公益林界定和全區51358.2 hm2公益林矢量數據完善界定時均采用了虛擬森林林技術。生態公益林管理部門和鄉鎮林業干部、村干部、村民共同參與，在室內用虛擬森林界定公益林界線，由于不需上山實地確認，極大的提高了工作效率、縮短了時間。而且可以做到相關的幾個村同時開展、一次性完成，避免了以往易出現的權屬界反復確認的弊端。

3.4 山林糾紛處理

金華市婺城區采用虛擬森林技術直接或配合有關部門、鄉鎮調處山林權屬糾紛43宗、面積144.2 hm2,界定山林糾紛爭議山場區域34個，面積257.2 hm2。最為典型案例為金華某靶場與金華市婺城區瑯琊鎮盛村、湯溪鎮陳村等四個村的林地所有權爭議案，這是一個30多年的歷史積案，爭議區域位于四村交界地帶，屬于低山丘陵交界區域，當年的文字記載較模糊，并且四村林地交錯分布，到實地很難進行邊界定位落圖。應金華市山林辦的邀請，2015年11月2日，采用虛擬森林技術在30多人參加的會議室內，完成了4個村與靶場26個小班、爭議區域面積113.0 hm2的界定，爭議各方達成共識并簽字確認，為金華市政府調處該糾紛提供了技術支持和處理依據。

利用虛擬現實森林技術調處糾紛，不受氣候、時間影響，不需實地上山，有更直觀的真實山林現狀視覺效果，權利各方有更多的人參與到糾紛調處工作中，可以充分溝通、解釋，證據可以當場互相映證，從而減少外業工作強度、降低外業確認四至難度，十分有利于林權糾紛山場的四至解讀，有利于糾紛四至的準確落圖，對促進山林糾紛有效調解具有非常實用的現實意義。

3.5 其他應用

2014年以來虛擬森林技術還在征占用林地核查、林地變更調查、林業案件鑒定工作中進行了一些嘗試。針對不同工作任務，事前收集最新的遙感影像，利用虛擬現實森林空間進行定位、地類判讀、工作路線設計、工作計劃安排等。如235國道金華婺城至武義公路使用林地現狀調查中就采用了虛擬現實山林技術。金武路全線長20.5 km，涉及2個縣4 個鄉鎮25個行政村，使用林地面積52.3 hm2，由于事前準備充分，2 d就完成了外業勘測調查工作，效率明顯提高。