利用衛(wèi)星遙感技術(shù)調(diào)查林業(yè)資源工作中的地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題探討

趙 忠

(黑龍江省同江市勤得利農(nóng)場(chǎng)，黑龍江 佳木斯 156429)

森林蘊(yùn)含著巨大的生態(tài)價(jià)值，具有凈化環(huán)境、釋放氧氣的能力，還具有防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)氣候、保存物種等作用，同時(shí)，森林也是陸地主要碳儲(chǔ)庫(kù)和種質(zhì)庫(kù)，維護(hù)了地球氣候穩(wěn)定和陸地生物多樣性，是人類生存和發(fā)展不可或缺的重要資源。林業(yè)資源調(diào)查是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，掌握區(qū)域內(nèi)林業(yè)資源現(xiàn)狀，對(duì)林業(yè)發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃決策提供依據(jù)。當(dāng)前，衛(wèi)星遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查工作中，提高了資源調(diào)查工作的精度和廣度，減少了野外調(diào)查的頻度和強(qiáng)度，可有效節(jié)省人力與財(cái)力。利用衛(wèi)星遙感影像判讀地類屬性和主要林分特征因子，需要用到地形圖、林相圖，而我國(guó)有北京54、西安80、WGS84、CGCS2000等多種測(cè)量坐標(biāo)系，由于坐標(biāo)原點(diǎn)不同所以需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。本文對(duì)這一問題進(jìn)行了研究，以更好地將衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用于林業(yè)資源調(diào)查，進(jìn)一步提高林業(yè)資源調(diào)查的數(shù)字化水平，推動(dòng)我國(guó)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 林業(yè)資源調(diào)查及衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)的必要性

林業(yè)資源是非常寶貴的自然資源，雖然屬于可再生資源，但再生速度十分緩慢。如果森林遭遇大規(guī)模火災(zāi)和病蟲害等突發(fā)性災(zāi)害，附著在林木上的生態(tài)價(jià)值快速喪失，很容易引發(fā)多種氣象與地質(zhì)災(zāi)害。林業(yè)工作者運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行資源清查，在不同調(diào)查地進(jìn)行不同比例尺地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，更精確地掌握森林邊界、立地條件和資源情況，進(jìn)行更加全面和細(xì)致的監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注森林邊界發(fā)生變化情況。通過開展高質(zhì)量的森林資源清查與實(shí)際作業(yè)，發(fā)現(xiàn)廣大林區(qū)內(nèi)火情和蟲情頻發(fā)的地區(qū)，防止森林資源受到長(zhǎng)期損害[1]。

除了森林火災(zāi)和病蟲害之外，濫砍濫伐也是森林資源的重大威脅，應(yīng)該加以禁止。雖然《森林法》中明確規(guī)定了非法砍伐的法律責(zé)任，但在實(shí)際的林業(yè)資源管理之中，由于我國(guó)林地面積廣大，且多處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，如果出現(xiàn)了濫砍濫伐的情況，很難在短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)并予以制止，很容易導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受到破壞。如前不久甘肅敦煌市陽(yáng)關(guān)林場(chǎng)萬(wàn)畝防護(hù)林遭到非法皆伐，通過2018年至2019年間衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了林地破壞圖斑，調(diào)查組在進(jìn)行現(xiàn)地核查后明確了毀林事實(shí)。在這一事件中，如果沒有基于地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的衛(wèi)星遙感調(diào)查，將很難在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)毀林事實(shí)，造成的資源和生態(tài)損失將難以估計(jì)。因此，采取不同比例尺的地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以利用不同時(shí)期資料，對(duì)比森林資源變化情況，維護(hù)我國(guó)森林資源健康與穩(wěn)定發(fā)展，充分發(fā)揮林業(yè)資源生態(tài)和社會(huì)價(jià)值[2]。

2 衛(wèi)星遙感調(diào)查林業(yè)資源的基本步驟

運(yùn)用衛(wèi)星遙感進(jìn)行林業(yè)資源監(jiān)測(cè)，主要是對(duì)于兩個(gè)不同監(jiān)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的遙感影像進(jìn)行對(duì)比，建立動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，匯總各種不同類型的匯總表、流量表和專題圖片等。這個(gè)過程可以分成幾個(gè)不同的階段，一是制作出本底數(shù)據(jù)；二是對(duì)本底數(shù)據(jù)與影像做檢測(cè)；三是對(duì)衛(wèi)片的影像做套合；然后是檢測(cè)和分析，并形成各類調(diào)查成果[3]。

基于地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)有一定的方法步驟。在調(diào)查范圍內(nèi)布設(shè)清晰顯著的地物點(diǎn)，通過衛(wèi)星影像建立和地面一致的解譯的標(biāo)志，之后再做好分類工作，進(jìn)行野外抽查與檢驗(yàn)。在蓄積量計(jì)算的時(shí)候，將系統(tǒng)布點(diǎn)作為主要的判定，建立好區(qū)級(jí)的連清的體系，通過縣級(jí)的連清點(diǎn)進(jìn)行判讀，對(duì)于各個(gè)地區(qū)的總蓄積做好計(jì)算。之后，再通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和各個(gè)森林分類測(cè)量的結(jié)果，來進(jìn)行模擬，再做小班與割線機(jī)的森林蓄積。在建立好各個(gè)地區(qū)班級(jí)的連清體系之后，結(jié)合相應(yīng)的判讀結(jié)果，對(duì)整個(gè)地區(qū)的森林總蓄積進(jìn)行計(jì)算，之后再利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與各個(gè)森林分類結(jié)果來進(jìn)行計(jì)算。

3 地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)要點(diǎn)

3.1 地物點(diǎn)布設(shè)

將調(diào)查地區(qū)作為總體，更好建立地區(qū)級(jí)的連清體系，在該地區(qū)1∶5萬(wàn)比例尺的地形圖上，來按照相關(guān)比例做好地物點(diǎn)布設(shè)，并且布設(shè)好地物點(diǎn)。這樣能更好地做好地形地物的識(shí)別，保證能夠做到引線起點(diǎn)的選擇，減少引線方面的人工勞動(dòng)，并且加強(qiáng)野外地物點(diǎn)的調(diào)查精度，將1∶5萬(wàn)的比例尺地形圖轉(zhuǎn)換到1∶1萬(wàn)比例尺的地圖之中[4]。

3.2 地物點(diǎn)轉(zhuǎn)換

為了做好各種林地類型的面積和蓄積計(jì)算，需要進(jìn)行影像圖片套合，需要保證做好地物點(diǎn)比例尺轉(zhuǎn)換，首先要滿足1∶5萬(wàn)的比例尺，之后再依照特征明顯的地物，可以線裝地物(公路、鐵路、河流等)為主，與衛(wèi)片完全套合之后，再根據(jù)樣地的位置來進(jìn)行數(shù)據(jù)判讀[5]。

3.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

在過去的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)踐中，通常采用將所有的地物點(diǎn)坐標(biāo)值輸入計(jì)算機(jī)，求算出其坐標(biāo)對(duì)應(yīng)值，然后對(duì)照坐標(biāo)值標(biāo)上地形圖的方法，勞動(dòng)量一般較大。當(dāng)前，隨著數(shù)字時(shí)代的到來，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件已經(jīng)普及，如LGO、TGO、COSA、Coord、SurveyTools坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件等。其中，SurveyTools功能強(qiáng)大、操作便捷，它可以進(jìn)行高斯投影正算和反算、不同橢球間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、抵償高程面的建立及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。利用SurveyTools進(jìn)行平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，不需要掌握橢球參數(shù)，適合任何形式的平面直角坐標(biāo)系，將自由坐標(biāo)系中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

4 坐標(biāo)偏差解決方法

在不同地理坐標(biāo)系統(tǒng)中，地形圖比例尺存在著一定的差異，在不同地區(qū)境內(nèi)同時(shí)存在1∶1萬(wàn)和1∶5萬(wàn)比例尺地形圖，在公里交叉點(diǎn)處容易發(fā)生偏差，這對(duì)地物點(diǎn)的布設(shè)和轉(zhuǎn)換帶來了很大困難。如不能做好對(duì)照地物點(diǎn)的布設(shè)與轉(zhuǎn)換，容易導(dǎo)致整個(gè)記錄時(shí)間被拉長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)外業(yè)調(diào)查的時(shí)間滯后，對(duì)于整個(gè)地區(qū)的遙感調(diào)查進(jìn)度造成負(fù)面影響[6]。為了解決坐標(biāo)偏差的問題，需要綜合考慮地物點(diǎn)布設(shè)情況和地物點(diǎn)轉(zhuǎn)換情況，再采用有效的軟件工具進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

雖然多種不同比例尺地形圖地理坐標(biāo)系統(tǒng)不同，但是每種地形圖坐標(biāo)是一定的，多種坐標(biāo)之間有著一定規(guī)律性，不同的坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)著不同的回歸關(guān)系。為了能夠滿足地形地物點(diǎn)的不同比例尺的地形圖，需要按照相應(yīng)的比例與坐標(biāo)值，針對(duì)不同的要求與任務(wù)的需求，針對(duì)當(dāng)?shù)氐牧值亍⒘址忠约吧汁h(huán)境展開綜合評(píng)估，充分掌握當(dāng)?shù)貐^(qū)域的氣候條件、植被情況以及水土環(huán)境等，防止重復(fù)工作，做好坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。

如果完全脫離實(shí)地調(diào)查，單純調(diào)用地形圖進(jìn)行對(duì)接與轉(zhuǎn)換，往往會(huì)出現(xiàn)效率低與速度慢的情況，即使采用了SurveyTools等高性能轉(zhuǎn)換軟件也是如此。因此，需要充分掌握當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件和立地狀況，更新現(xiàn)有林地環(huán)境數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于在轉(zhuǎn)換時(shí)容易發(fā)生人為操作誤差，需要采取典型地物表示明確的標(biāo)志點(diǎn)，來進(jìn)行回歸的分析法，建立好不同坐標(biāo)之間的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換公式，盡量減少人為操作誤差發(fā)生的可能性。這種情況下，轉(zhuǎn)換速度比較快，轉(zhuǎn)換精度比較高，這種方法值得在衛(wèi)星遙感調(diào)查工作中推廣。

5 結(jié)論

在森林資源調(diào)查工作中，不同比例尺地物點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是不可或缺的基礎(chǔ)性工作，只有將多個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的地形圖轉(zhuǎn)換到同一標(biāo)準(zhǔn)下，才能進(jìn)行下一步驟。當(dāng)前，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以在應(yīng)用SurveyTools等軟件工具完成，但軟件也具有一定的計(jì)算邏輯，是基于不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的回歸關(guān)系來工作的，而工作基礎(chǔ)還是地物點(diǎn)布設(shè)和轉(zhuǎn)換，要加強(qiáng)這些方面的工作，重視實(shí)地調(diào)研，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，找到顯著地物并準(zhǔn)確測(cè)量，盡量減少人為誤差的發(fā)生。