ArcGIS與Google Earth結合在林業資源調查與管理中的應用

甘代清

摘要：通過ArcGIS的處理將基礎地理信息、林業資源數據和林業專題數據融入Google Earth，生成以谷歌遙感影像為底圖，疊加林業信息的KML/KMZ格式數據集，探討了通過電腦端和手持終端設備及相關軟件實現融合數據在林業調查設計、森林資源監管、林業“三防”體系建設等方面應用。

關鍵詞：ArcGIS;谷歌地球;林業;應用

中圖分類號：S7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）15-0248-02

1引言

ArcGIS是美國環境系統研究所開發的集成了全面的GIS功能的地理信息處理軟件，廣泛應用于工業、農業、林業、商業等領域，ArcGIS提供了一個可伸縮的、全面的GIS平臺。在林業工作中實現了林業數字化制圖，準確而高效地輸出林業專題信息，彌補了傳統林業制圖工作量大，效率低，精度不高，信息負載量小，更新難度大等不足。目前ArcGIS林業制圖中使用的底圖主要是地形圖，地理信息量少，判讀技術要求高，更新頻率低，而高空間分辨率衛星遙感影像也因成本高、陰影和云層處理困難等原因還未普及。

Google Earth是一款Google公司開發的將衛星照片、航空照相和GIS布置在一個地球三維模型上的虛擬地球儀軟件。Google earth影像是航天遙感影像與航拍數據的整合，其分辨率最低為100m，多數為30m，最高可達0.61m，Google Earth提供了多個時間節點的遙感影像數據，比地形圖和單一時間段衛片擁有更大的信息負載量。目前谷歌地球已廣泛應用于林業領域，可直接使用谷歌地球提供的共享空間影像數據和服務輔助開展林業資源調查設計、輔助鑒定林業案件和營林生產規劃設計活動，或進行二次開發，制作數字化地形圖，輔助開展森林火災撲救和災后損失評估等，與GIS技術、GPS技術結合發展精準林業，與無線通信技術、GPS定位技術結合可實現準確、實時的定位跟蹤，但目前應用多停留在較初級的利用，仍缺乏深度開發利用。

利用ArcGIS強大的地理信息處理能力輸出林業矢量化數據，通過技術處理，將基礎地理信息、林業資源數據與谷歌地球遙感影像數據融合，充分發揮ArcGIS和谷歌地球的各自優勢，形成由數字化地理信息、林業資源數據和谷歌地球遙感影像數據的空間信息共同構成的數字化數據集，結合GPS和北斗導航定位技術，在實際工作中為林業工作者提供準確而直觀的參考數據，可實現快速判讀、定位、測量和精確導航，為林業工作精準而高效完成提供有力保障。

2兼容性可行性分析

2.1軟硬件兼容

經ArcGIS與Google Earth處理的數字化文件占用空間小，信息量豐富，存儲、讀取、處理和攜帶方便，可以在普通的計算機、平板、手機及手持定位終端上讀取和使用，只需設備安裝支持谷歌遙感影像軟件并支持導入KML/KMZ文件，可衛星定位即可。

2.2數據兼容

KML/KMZ文檔框架是基于可標記語言描述架構，兼容大多數導航定位應用軟件，其標注的圖層樣式可保存和轉移，方便展現林業資源信息和專題信息。谷歌地球疊加圖層的屬性特征HTML描述兼容資源檔案數據庫信息。

2.3可行性分析。

目前，ArcGIS軟件已在林業基層單位普及，使用ArcGIS與谷歌地球相結合的技術方法切實可行，整合數據支持在大部分電腦、安卓或OS系統手機、平板及專業導航定位終端上使用，且數據更新與管理方便，可以結合Google Earth APP、兩步路戶外助手、奧維互動地圖等常用移動終端軟件的特點，充分發揮谷歌遙感影像的優勢，輔助開展林業工作。

3在林業調查設計中的應用

3.1在一類調查中的應用

長期以來，采用羅盤儀引點的方式開展一類調查在樣地設立、查找和復位上耗費了大量的人力物力，且精度低。經ArcGIS處理本期及往期布設樣地的數據導入谷歌地球中，通過近期遙感影像和基礎地理信息數據，可初步了解樣地情況，開展路徑規劃，工具配備等前期工作，同時，結合前期采集的角樁GPS坐標、航跡數據，通過手持定位終端導航，在無向導的情況下也可引導定位樣地開展調查工作。

3.2在二類調查中的應用

目前，各地均開發了面向林業二類調查的軟硬件平臺，但在使用過程中普遍存在數據下載分發操作繁瑣、對設備軟硬件要求高、資源底圖繪制時間陳舊，更新速度慢等問題，通過ArcGIS與Google Earth融合前期資源檔案數據和近期谷歌遙感影像，在開展調查前可輔助了解小班資源現狀、變化因子與遙感信息的相似度和小班地理信息等基礎數據，再將KML/KMZ數據導人手持導航定位終端，在現場調查時，通過結合實時定位導航，可以快速確定小班位置，查詢前期小班因子，開展小班區劃調查，更新小班因子變化。

3.3在三類調查中的應用

疊加了GIS信息的谷歌遙感影像提供了在調查前提供了精確的小班資源信息和地理信息，通過移動終端安裝的谷歌地球APP、兩步路、奧維等兼容谷歌遙感影像和KML文件的軟件，野外調查時可及時掌握調查區域前期資源狀況、地形地貌和界限情況，通過實時定位導航和測繪，結合傳統三類資源調查數據和手段，可迅速確定調查區域邊界、核實面積并采集調查區域坐標信息，提高了三類調查的野外調查作業和內業成果制作的效率。

4在森林資源監管中的應用

森林資源監管涉及小班變化因子的及時更新，各地開發的森林資源監測管理軟件在軟硬件要求和底圖更新上存在短板，集合GIS信息和谷歌遙感影像的數據可以更加及時、準確、高效地獲取地物信息，從而有效輔助完成資源信息更新。同時，結合谷歌歷史遙感影像數據，可輔助實現對森林資源的動態監測。

通過對融合的資源數據和影像數據的分析輸出林業專題數據，結合數據模型劃分森林景觀類型，監測野生動植物群落分布，研究與野生動植物密切相關的生態因子與人類活動的關系，可實現對研究區域內野生動植物的監測與保護。

4在林業“三防”體系建設中的應用

4.1在森林防火撲救中的應用

經ArcGIS處理的森林植被、火險監測、資源和地理信息數據，導入谷歌地球進行疊加，結合氣象預報數據、導航定位技術和無人機航拍技術，可輔助實現森林火險預測預報、火點快速精準定位、火情監測、撲火隊挺進和撤退線路規劃、防火隔離帶規劃等森林防火撲火工作。在日常森林防火巡查工作中，配置了融合數據的移動定位終端還可對護林員護林巡護工作進行監管，對異常情況的坐標和圖像信息及時共享上報（需要移動網絡支持）。

4.2在林業司法鑒定中的應用

在疊加經營區森林資源數據的谷歌地球上對最新遙感影像中的異常圖斑進行前期篩查，同時通過谷歌地球小班圖層包含的資源數據庫信息，結合森林經營歷史和谷歌歷史影像數據比對，可初步確定發生林業違法事件的位置、涉及面積和發生時間等基本情況，通過移動終端設備現場核查，快速確定案件發生地點，現場調查拍照并輔助測繪涉及區域，查閱比對歷史經營數據，利用歷史影像和落界數據可輔助鑒定林業違法案件，測繪數據通過疊加91衛圖助手等工具下載的無偏移正射遙感影像可在ArcGIS中快速出圖，輔助案件調查。

4.3在森林病蟲害防控中的應用

當前，森林病蟲害防控的形勢日益嚴峻，特別是松材線蟲、松毛蟲、柳杉毛蟲等重大病蟲害危害面積大、防控困難，采用數字化手段開展森林病蟲害防控擁有顯著優勢。經遙感影像分析和ArcGIS處理的病蟲害發生和防控數據，結合谷歌地球軟件特點，利用現場調查、資源檔案和歷史影像相結合進行研判，可動態分析病蟲害發生情況，輔助決策森林病蟲害防控工作，并開展防治區域的防控成效監測。

5結語

ArcGIS和Google Earth結合在林業工作中的應用是“3s”技術在林業工作中的具體應用。利用KML文檔框架技術，可將森林資源信息、地理信息與谷歌遙感影像進行有機結合，突破了當前林業制圖和軟件應用的障礙，為林業工作開展提供了信息豐富、操作便捷、普及方便的數據管理手段，可在林業調查規劃設計、森林資源監管、林業“三防”體系建設等方面進行廣泛應用，為林業數字化、信息化、智能化提供了有力支撐。