山東省森林資源清查系統在第九次森林資源清查中的應用

趙 青，張 芬，張 靖，姜建成，李士江，趙 燕，呂常笑，王一辰

（山東省林業監測規劃院，山東 濟南250014）

森林資源是地球上最重要的資源之一，是生物多樣化的基礎，也是生態文明建設的重要內容。森林資源清查是以掌握宏觀森林資源現狀與動態為目的，利用固定樣地為主要對象進行定期復查的森林資源調查方法，通過森林資源清查可以及時掌握全省森林資源現狀和變化趨勢，對森林資源和生態狀況進行綜合評價，為全國和山東省林業科學決策提供豐富的信息和可靠依據[1-2]。至今，我國共完成九次森林資源清查，隨著經濟發展和科技進步，森林資源清查在優化體系和方法改進等方面逐步提升，根據清查數據采集工作中主要采用的技術方法和手段，大致分為傳統紙質調查、GPS定位找點、PDA調查和基于平板數據采集器調查四個階段，實踐和應用新技術已成為當今資源清查工作的新要求和新常態[3-4]。

按照國家林業局的統一要求，山東省于2017年開展了第九次森林資源清查。本次清查以《國家森林資源連續清查技術規定（2014）》和《第九次全國森林資源清查山東省清查操作細則》為主要技術依據，首次應用了山東省森林資源連續清查系統，大大提高了工作效率和成果質量，示范了3S等高新技術在森林資源清查中的應用，為發展現代林業、建設生態文明提供重要的支撐和保障。

1 系統概況

山東省森林資源連續清查系統是在深入研究山東省九次連清的組織方式、調查方法以及數據匯總方式，結合實際，綜合運用數據庫技術、MIS（Management Information System，管理信息系統）技術和 GIS（Geographic Information System，地理信息系統）技術開發的一套系統[5]。該系統實現了森林資源數據的快速獲取，使圖形、數據等信息的更新、分析和處理更為準確和高效，是集外業調查、內業管理與數據處理分析于一體的綜合平臺。

圖1系統總作業流程圖

圖2 移動端作業流程圖

系統包括桌面端系統和移動端外業系統兩部分，桌面系統用于前期數據導入、樣地分配、數據下發、數據處理、數據檢查、生成樣地調查卡片等工作；移動端用于樣地實地調查，包括樣地導航、錄入調查因子、拍攝實地照片等，同時包含優勢樹種篩選、平均胸徑、平均樹高自動計算和磁方位角、坐標方位角自動轉換等功能。

2 系統運行環境

桌面端系統安裝在臺式或筆記本電腦，要求CPU配置intel core i5以上，內存4G以上，顯示屏最低支持分辨率1024*768；操作系統推薦 Win7 64旗 艦 版；Microsoft.NET Framework4.0；Microsoft Office 2003/2007/2010（推薦安裝）；ArcGIS Runtime 9.3或 ArcGIS Runtime 9.3.1。拷貝“山東省森林資源連續清查系統.EXE”安裝包，按提示完成安裝并注冊。

圖3 桌面端總體界面

移動端系統安裝于平板電腦，要求其系統支持Android 4.0以上系統，CPU 1G雙核或以上，內存8G或以上，支持GPS，系統需安裝第三方連接軟件，建議使用應用寶。點擊安裝包安裝軟件并完成注冊，平板電腦內存位置會自動生成一個名稱為山東省森林資源連續清查系統的工作目錄文件夾，并在該文件夾下產生其他文件夾（包括數據、軌跡、影像等）。

3 樣地外業調查

樣地外業數據采集是整個清查工作的關鍵環節。該系統的移動端，以安卓平臺為基礎，集導航定位、數據錄入、現場拍照等功能為一體，實現了無紙化調查，提高了數據的精度和調查效率；實現了每塊樣地的航跡采集和照片采集，提高了森林資源數據的豐富性和完整性。

圖4 移動端樣地調查界面

3.1 數據準備

將前期數據庫（ZDB格式）導入到桌面端系統內，對各調查組進行數據分配并下發，生成移動端（平板電腦）可以加載的數據。然后將下發數據拷貝到移動端調查軟件的安裝目錄下。

3.2 樣地導航

從移動端（平板電腦）打開數據，首先設置GPS五參數，選擇要去調查的樣地，點擊“導航”功能，可自動獲取選擇樣地的前期GPS坐標，屏幕會顯示目標點與當前位置的距離和大致行進方向，便于調查人員快速的找到樣地所在位置。點擊“軌跡”功能，記錄從出發到到達樣地的移動軌跡。

到達樣地后，利用前期資料和樣地定位物等輔助，找到樣地的西南角點，待GPS信號穩定后采集西南角點坐標，作為該樣地的GPS坐標自動存入數據庫中。

3.3 樣地定位與測設

系統內置有前期數據和位置圖作為參考，坐標方位角錄入時直接填寫實測磁方位角，系統自動換算為坐標方位角，減少了調查人員自行計算的時間和可能造成的錯誤。如定位物發生變化，可根據現地情況增設或改設定位物。

在引線、樣地周界測量中，除提供磁方位角與坐標方位角自動換算、斜距與水平距自動換算功能外，還提供了周界邊長控制、周長誤差和閉合差自動計算等功能，對于超出正常范圍的數據進行提示，便于調查隊員科學合理的控制誤差，準確復位樣地周界。樣地復位后，生成樣地位置圖，進行樣地特征說明，拍攝樣地全景、中景、近景、工作合影等照片。

圖5 樣地位置圖

3.4 樣地因子填寫

系統內置了各項因子的數據字典，填表時直接選擇相應的因子，不需自己錄入文字，避免了不規范數據的產生。樣地因子填寫的核心是地類的確定，調查人員選擇地類后，系統會根據地類渲染必填項（紅色）、不填項（灰色）和選填項（白色），然后根據現地實際情況逐項填寫，其中平均胸徑、優勢樹種、樹種組成由系統自動計算。

系統錄有前期數據，可隨時查看，便于進行兩期比較。同時系統提供了邏輯檢查功能，可提示填寫過程中出現的邏輯錯誤，便于及時更正。此外，系統內置了技術標準和細則，調查過程中可隨時查閱。

圖6 樣地因子調查表

3.5 每木檢尺

系統攜帶了前期樣木數據，并將部分變化不大的主要因子進行了預設置，調查隊員基本只需確定樣木是否為活立木、樹種和編號、本期胸徑和采伐管理類型即可。

調查時要針對每棵樣木進行檢尺和位置核對，并填入系統，可隨時點擊進入樣木位置圖，直觀看到樣地內每棵樣木的相對位置、檢尺情況及當前狀態（紅色標示為未檢尺樣木、綠色為檢尺完成樣木、藍色為多測木、灰色為異常木、橫杠為本期死樹（采枯倒）、五角星為當前選中樣木），便于現地查看樣木復位情況和掌握工作進度。

檢尺完成后，點擊統計，可對樣木、跨角林、株樹等進行統計。系統自動計算優勢樹種、平均胸徑和樹種組成，并在優勢樹種里推薦5株胸徑跟平均胸徑最接近的樣木，調查隊員從其中選3株測量樹高，填寫完成后平均樹高自動計算并填入樣地因子表。

最后，根據樣地情況填寫植被調查、未成林造林、樣地變化、森林災害、下木調查和天然更新等表格。

圖7 每木檢尺調查表

圖8 樣木位置圖

3.6 邏輯檢查

樣地調查完成后，首先進行數據質檢，針對邏輯錯誤項，逐一修改，修改完成后會提示樣地狀態為已完成。移動端的邏輯檢查提示外業調查因子填寫的完整性和正確性，把檢出的錯誤在現地解決，避免以后發現問題造成不必要的返工，大大提高了外業調查的工作效率。

4 成果數據生成

調查小組的所有樣地調查完畢后，通過應用寶將調查數據文件夾（內部存儲/山東省森林資源連續清查/數據目錄下）導出至電腦（建議：D/山東連清數據/小組回傳數據目錄中），在桌面端系統點擊數據上傳，選擇調查數據，將其上傳至桌面系統。在桌面端可以查看樣地的屬性因子、樣木位置圖和照片等，并進行數據邏輯檢查。

各調查小組數據全部上傳回桌面端后，點擊“系統工具”模塊下的“樣地數據合并”，選擇要合并的ZDB文件，進行合并。最后進行成果數據的導出，生成成果數據庫（MDB文件），生成樣地位置圖和樣地卡片。

5 總結

山東省本次清查共復查前期固定樣地9646個、植被調查樣地385個[2]，工作涉及內容多，工作量大，數據精度要求高。山東省森林資源清查系統的應用，實現了調查因子標準化錄入和成果數據的規范性；充分利用了安卓系統平板電腦的特點，內置了數據字典和操作細則，簡單易學、使用方便；系統自動進行磁方位角與坐標方位角轉換、斜距與水平距轉換，優勢樹種、平均胸徑自動計算等，提高了外業錄入速度和數據的準確性；系統的質檢功能及時提示邏輯錯誤，避免錯填、漏填，保證了數據邏輯的正確性和完整性；系統自動生成成果數據庫，生成樣地卡片和樣木位置圖，極大減輕了內業數據處理的工作量，提高了工作效率。

該系統集資源調查、分析、統計和匯總于一體，在本次森林資源清查中提高了工作效率（全省節約調查時間 51天）[5]，節約了調查成本，提升了成果質量，建立了全省森林資源連續清查數據庫和信息管理系統，推進了全省森林資源數字化管理和無紙化、精準化、信息化發展，為全省乃至全國林業信息化建設提供了有力的支撐和保障。