遼寧省森林資源信息處理技術

先文娟

(遼寧省林業調查規劃監測院，遼寧 沈陽 110122)

1 研究背景

國家對森林資源信息化建設工作高度重視，近年來國家林業局頒布了多個森林資源信息化工作相關文件，如《全國林業信息化建設綱要(2008-2020年)》、《全國林業信息化建設技術指南(2008-2020年)》、《全國林業信息化發展“十二五規劃”(2011-2015)》、《全國林業信息化“十三五”發展規劃(2016-2020)》[1-2]等；出臺了森林資源信息化相關標準，如LY/T 2184-2013《森林資源數據庫分類和命名規范》、LY/T 2893-2017《林地變更調查技術規程》等。

遼寧省自2005年建立森林資源調查數據庫以來，森林資源信息量日益增大。2011年森林資源數據庫中共有1 668 250個小班，2017年遼寧省年度林地變更結果顯示，森林資源小班數量增至2 100 091個，相比2011年森林資源二類調查結果，遼寧省森林資源在總體數量和質量上都有了顯著的提高。如此龐大的森林資源必然需要高效合理的信息處理技術。

現有森林資源信息化工作多是一項工作配備一套方案，一套方案配備一套軟件，造成了資源的極大浪費。因此，有必要根據遼寧省森林資源信息處理流程研制一套可執行性強的通用森林資源信息處理方案，并開發一款集各類調查規劃監測設計核查工作于一體可擴展性好的森林資源信息處理系統，方便地實現數據轉換、處理、同步更新及共享等任務，為遼寧省各類森林資源調查、征占用林地、采伐作業設計、營造林作業設計、營造林核查、森林督查等林業調查規劃監測設計及核查工作提供技術保障。

2 技術路線與關鍵技術

遼寧省森林資源信息處理技術包含森林資源信息處理方案和森林資源信息處理系統，囊括了本省森林資源信息處理的所有技術，包括數據批量預處理、外業數據采集、桌面端數據管理等多項技術內容，其技術路線如圖1所示，涉及的關鍵技術主要包括移動端數據讀取及關鍵技術兩部分。

圖1 遼寧省森林資源信息處理技術路線

2.1 移動端數據讀取

考慮到設備成本及系統通用性，本技術使用安卓移動設備作為外業采集平臺，移動端數據主要包括柵格數據和矢量數據，技術難點主要是柵格及矢量數據的讀取。

移動端柵格數據主要使用Tiff文件。安卓SDK雖然支持利用BitmapFactory.Options通過對原始圖像進行重采樣的方法快速加載高分辨率的圖片，但只支持對JPEG、PNG、GIF等各種位圖文件的快速加載，不支持GeoTiff格式等遙感影像文件的快速加載。因此，我們使用GDAL(Geospatial Data Abstraction Library)讀取影像文件，以在安卓移動設備上快速加載GeoTiff影像。為配合柵格數據的快速讀取，我們使用GDAL的分支ORG(OpenGIS Simple Feature Reference Implementation)模塊來實現移動端矢量數據的讀取[3-4]。

2.2 關鍵技術

關鍵技術主要涉及數據批量預處理、移動端數據庫選擇、外業采集字段自定義。我們使用Python語句完成數據的批量預處理，選用SQLite數據庫作為移動端數據庫，通過將調查字段的屬性信息存儲在SQLite數據庫的方式來完成外業采集字段的自定義工作。

其中，Python作為一種開源軟件被封裝在ArcGIS軟件中，通過對ArcGIS多個地理處理工具集的調用，可快速完成數據的批量預處理工作。SQLite數據庫占用資源非常低，存儲容量足夠大，能為外業采集字段自定義技術提供工具。通過對SQLite數據庫的字段控制，我們可根據需求自定義移動端的外業采集業務。

3 功能實現

功能實現包括數據批量預處理、移動端功能實現、桌面端功能實現3部分。

3.1 數據批量預處理

數據批量預處理包括柵格數據鑲嵌壓縮、Python實現影像裁切、Python實現tpk制作。

柵格數據鑲嵌壓縮主要使用ArcGIS工具集，包含新建鑲嵌數據集、添加柵格影像、去黑邊、精細去黑邊、導出鑲嵌數據集數據。

使用Python實現影像裁切時，我們只需提供縣區1∶10 000標準圖幅框的Shapefile圖層、需要裁切的柵格影像存放路徑、裁切后圖幅框shp文件存放路徑、裁切后柵格tif文件存放路徑，即可完成影像的自動裁切。實踐表明，圖幅裁切速度平均為1張·s-1左右，全省6 483張1∶10 000標準圖不到2 h即可裁切完成。

使用Python制作tpk時，我們先批量制作1∶10 000標準圖的mxd文檔，然后利用mxd文檔批量生成tpk文件。實踐表明，利用三臺工作站制作全省6 483張1∶10 000圖幅的tpk文件共用時20 h，tpk切片等級為17級，單張切片平均用時3 min。

3.2 移動端功能實現

通過對SQLite數據庫的控制，移動端系統可適用于造林設計、采伐設計、造林核查、征占用林地設計等多種森林資源外業調查工作。

移動端系統的基本模塊有工程管理、地圖操作、矢量數據編輯、屬性數據編輯、應用工具、設置等。除地圖縮放、影像批量加載、點位采集、數據分割合并修邊挖面等基本功能外，移動端系統還包含屬性因子復制、行政樹定位查詢、在線地圖離線加載、影像糾偏、Google影像自動糾偏、調查軌跡記錄、現地拍照等便捷輔助功能，部分功能見圖2、3。

圖2 屬性因子復制、填寫

3.3 桌面端功能實現

桌面端系統基于Windows系統實現，利用C#、ArcGIS engine開發，除基本的移動端數據接收分發功能外，還可導出調查所需的各類圖件、調查表，并根據業務需求進行各項分析工作。

森林資源信息處理桌面端系統可對接多種現有的桌面端森林資源處理軟件，如遼寧省森林經營方案輔助設計系統(獲遼寧省林業科學進步獎一等獎)、遼寧省森林資源數據整合系統(獲遼寧省林業科學進步獎一等獎)、遼寧省森林資源年度更新系統(獲遼寧省林業科學進步獎一等獎)等，從而完成對移動端采集數據的處理分析及成果統計匯交工作，實現從外業采集到內業接收分析處理的一體化工作流程。

圖3 設置功能及底圖糾偏

4 結 論

遼寧省森林資源信息處理技術是我省開展森林資源信息化管理工作以來形成的一套完整的、程序化的技術體系。由于該技術體系的實施，我們能為各級部門提供更加迅速、準確、科學的森林資源信息服務，服務效率較數字林業最初實施階段有很大提高。例如，省級森林資源信息統計匯總在技術發展初期需要1～2個月，目前技術可以在3～5天內完成，并且成果信息豐富。

本技術綜合了森林資源信息(圖形、屬性)從數據預處理、外業采集到內業數據處理及統計分析的全過程管理。整個處理過程實現數據的標準化和程序化的質量控制。在每個環節中，都有自主研發的程序模塊做支撐，實現了全省森林資源的動態管理，最重要的是系統設計的開放性、可擴展性，使其能適應不斷增加的業務需求，如2018年新增的國家公益林界定工作、2019年新增的退耕還林落界工作，我們的管理系統在3～5天內完成了新模塊定制，立即投入使用，大大提高了工作效率和質量。

森林資源信息管理工作的發展空間無限，技術日新月異。未來我們設想不斷豐富數據庫，整合林、草、濕地、沙化荒漠化土地的一體化管理，深度挖掘數據潛力，立足林業調查規劃監測工作，向政府、公眾提供優質高效的森林資源信息服務。