導(dǎo)航定位系統(tǒng)與羅盤儀在林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較

摘 要 導(dǎo)航定位系統(tǒng)和羅盤儀在林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中具有重要作用。為探究二者在實(shí)際林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中對(duì)面積測(cè)量和距離測(cè)量精準(zhǔn)度的差別，進(jìn)行了導(dǎo)航定位系統(tǒng)和羅盤儀測(cè)定在林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較試驗(yàn)。結(jié)果顯示，進(jìn)行面積測(cè)量時(shí)，采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值就越小；采用羅盤儀測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值越大。進(jìn)行測(cè)量距離時(shí)，采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差值越小；采用羅盤儀測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差值越大，且在疏林地的準(zhǔn)確率更高。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)林地的類型和面積情況選擇合適的方式進(jìn)行面積測(cè)量和距離測(cè)量，提高林業(yè)調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞 導(dǎo)航定位系統(tǒng)；羅盤儀；面積測(cè)量；距離測(cè)量；廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)

中圖分類號(hào)：S771；P204 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.04.035

導(dǎo)航定位系統(tǒng)和羅盤儀的使用在林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中具有重要作用。導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星信號(hào)獲得位置數(shù)據(jù)，并結(jié)合互聯(lián)技術(shù)及設(shè)備的差分解算功能實(shí)現(xiàn)糾偏，達(dá)到高精度的位置坐標(biāo)[1-4]。森林羅盤儀則是測(cè)量直線磁方位角的儀器，且羅盤儀閉合導(dǎo)線測(cè)量不受地面參照物、面積性狀及大小的影響[5]。為探究二者在實(shí)際林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中對(duì)面積測(cè)量和距離測(cè)量精準(zhǔn)度的差別，進(jìn)行了導(dǎo)航定位系統(tǒng)與羅盤儀測(cè)定在林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本次試驗(yàn)于2016年6月—2020年6月在廣西壯族自治區(qū)國(guó)有高峰林場(chǎng)界牌分場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。林場(chǎng)內(nèi)的地貌以山地和丘陵為主，平均海拔400 m。林地類型包括有林地、疏林地，共計(jì)67個(gè)地塊、108個(gè)線段。

1.2 試驗(yàn)器材與設(shè)備

試驗(yàn)所采用的導(dǎo)航定位系統(tǒng)為千尋位置RTK。羅盤儀采用的是由哈爾濱光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的森林羅盤儀，型號(hào)為DQL-1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分別使用手持導(dǎo)航定位儀和羅盤儀對(duì)有林地、疏林地進(jìn)行多次測(cè)量和數(shù)據(jù)采集，根據(jù)不同地類、不同面積的實(shí)測(cè)距離和實(shí)測(cè)面積進(jìn)行比對(duì)分析。

1）距離測(cè)量方法。采用手持導(dǎo)航定位儀中的導(dǎo)航功能，分別對(duì)有林地、疏林地中的任意一點(diǎn)進(jìn)行定位后，站于線段的另一端，按導(dǎo)航鍵即可求出線段的長(zhǎng)度。羅盤儀則采用定線測(cè)量的方式進(jìn)行測(cè)量。

2）面積測(cè)量方法。在有林地、疏林地面積測(cè)量過程中，采用手持導(dǎo)航定位儀直接繞待測(cè)地一周來求出實(shí)際地塊的面積，即將手持導(dǎo)航定位儀設(shè)計(jì)到“求積”的工選項(xiàng)后繞地一周即可得出測(cè)量面積。羅盤儀則采用導(dǎo)線測(cè)量的方式進(jìn)行測(cè)量。

為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在同一組地塊進(jìn)行不同設(shè)備測(cè)量時(shí)均為在相同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量。

1.4 評(píng)價(jià)方法

采用全站儀對(duì)所有測(cè)量地塊進(jìn)行面積、距離的真值測(cè)量，并分別對(duì)導(dǎo)航定位系統(tǒng)與羅盤儀測(cè)定結(jié)果的誤差進(jìn)行比較。根據(jù)各組數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果，通過公式（1）

計(jì)算相對(duì)誤差，根據(jù)公式（2）計(jì)算平均誤差

（1）

（2）

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 16進(jìn)行整理，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 26.0進(jìn)行面積測(cè)量大小、測(cè)量距離長(zhǎng)短與相對(duì)誤差率的相關(guān)性分析，并對(duì)有林地和疏林地的各組相對(duì)誤差結(jié)果進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 面積測(cè)量結(jié)果比較

由表1可知，在有林地進(jìn)行面積測(cè)量的過程中，手持導(dǎo)航定位儀中的平均測(cè)量面積與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為-0.783，P值為0.037。導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均面積與相對(duì)誤差之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值越小。羅盤儀中的平均測(cè)量面積與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為0.851，P值為0.015。羅盤儀測(cè)量的平均面積與相對(duì)誤差之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明采用羅盤儀測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值越大。

在疏林地進(jìn)行面積測(cè)量的過程中，手持導(dǎo)航定位儀中的平均測(cè)量面積與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為-0.822，P值為0.045。導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均面積與相對(duì)誤差之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值越小。羅盤儀中的平均測(cè)量面積與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為0.885，P值為0.019。羅盤儀測(cè)量的平均面積與相對(duì)誤差之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明采用羅盤儀測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差值就越大。

此外，采用手持導(dǎo)航定位儀進(jìn)行面積測(cè)量，有林地的平均誤差為（2.03±1.78），疏林地的平均誤差為（1.83±1.41），通過對(duì)有林地和疏林地的平均誤差結(jié)果進(jìn)行比較，采用手持導(dǎo)航定位儀進(jìn)行面積測(cè)量時(shí)疏林地的平均誤差更低。采用羅盤儀進(jìn)行面積測(cè)量，有林地的平均誤差為（2.64±1.79），疏林地的平均誤差為（2.20±1.19），通過對(duì)有林地和疏林地的平均誤差結(jié)果進(jìn)行比較，說明采用羅盤儀進(jìn)行面積測(cè)量時(shí)疏林地的平均誤差更低。

2.2 距離測(cè)量結(jié)果比較

由表2可知，在有林地進(jìn)行距離測(cè)量的過程中，手持導(dǎo)航定位儀中的平均測(cè)量距離與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為-0.895，P值為0.006。導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離與相對(duì)誤差之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差越小。羅盤儀中的平均測(cè)量距離與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為0.911，P值為0.004。羅盤儀測(cè)量的平均距離與相對(duì)誤差之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明采用羅盤儀測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差越大。

在疏林地進(jìn)行測(cè)量的過程中，手持導(dǎo)航定位儀中的平均測(cè)量距離與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為-0.896，P值為0.006。導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離與相對(duì)誤差之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差越小。羅盤儀中的平均測(cè)量距離與相對(duì)誤差之間的相關(guān)系數(shù)為0.932，

P值為0.002。羅盤儀測(cè)量的平均距離與相對(duì)誤差之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明采用羅盤儀測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差就越大。

此外，采用手持導(dǎo)航定位儀進(jìn)行距離測(cè)量，有林地的平均誤差為（2.70±2.01），疏林地的平均誤差為（2.23±1.60），通過對(duì)有林地和疏林地的平均誤差結(jié)果進(jìn)行比較，采用手持導(dǎo)航定位儀進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)疏林地的平均誤差更低。采用羅盤儀進(jìn)行距離測(cè)量，有林地的平均誤差為（3.11±1.58），疏林地的平均誤差為（2.69±1.39），通過對(duì)有林地和疏林地的平均誤差結(jié)果進(jìn)行比較，采用羅盤儀進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)疏林地的平均誤差更低。

3 結(jié)論與討論

本次試驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同林地類型的面積測(cè)量過程中，采用導(dǎo)航定位儀測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差越小；采用羅盤儀測(cè)量的平均面積越大，其相對(duì)誤差越大。在測(cè)量距離時(shí)，采用導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差越小；采用羅盤儀測(cè)量的平均距離越大，其相對(duì)誤差越大，且在疏林地的準(zhǔn)確率更高。但在實(shí)際大范圍、大距離林業(yè)勘測(cè)工作中，定位導(dǎo)航系統(tǒng)的準(zhǔn)確率更高，且不易受天氣因素的影響，操作簡(jiǎn)單，方便攜帶。因此對(duì)大范圍、大距離進(jìn)行林業(yè)勘測(cè)工作，使用定位導(dǎo)航系統(tǒng)能有效提高林地測(cè)量的準(zhǔn)確性和野外工作效率。

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（責(zé)任編輯：張春雨）