淺談GPS技術在森林資源連續(xù)清查中的應用

1、    淺談gps技術在森林資源連續(xù)清查中的應用    樊志偉【摘 要】“3s”技術在森林資源連續(xù)清查中應用的研究，是以提高gps定位精度，解決森林資源監(jiān)測體系中因總體樣本單元空間定位有誤而產生有偏估計的問題為重點。其意義在于將gps定位儀引入森林資源調查工作中，提高定位精度，使監(jiān)測對象準確無誤，并最終實現(xiàn)森林資源連續(xù)清查分布信息的數(shù)字化、圖像化、動態(tài)化管理?！娟P鍵詞】森林資源；定位精度；gps國家森林資源連續(xù)清查也簡稱一類調查，是國家森林資源調查體系的重要組成部分，是以掌握宏觀森林資源現(xiàn)狀與動態(tài)為目的，以省為單位，利用固定樣地為主進行定期復查的森林資源

2、調查方法，其成果是制定和調整林業(yè)方針政策、規(guī)劃、計劃，監(jiān)督檢查各地森林資源消長任期目標責任制的重要依據(jù)。為了提高地面樣地定位的準確性和樣地的復位率，保證森林資源連續(xù)清查的抽樣精神和固定樣地的連續(xù)性，我省復查普遍使用了先進的gps定位技術。在我國林業(yè)調查工作中大面積、大范圍內使用gps定位技術并獲得成功，達到了提高工效和樣地定位精度的目的，大大提高了樣地復位率，有效地解決了地形圖比例尺小、地形圖誤差大、引線測量樣地定位誤差大、樣地難以復位等問題。1.gps簡單介紹全球定位系統(tǒng)gps是由美國建立的一個衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，由空間部分、地面監(jiān)控部分以及用戶接收機三大部分組成，包括24顆衛(wèi)星（21顆主用，

3、 3顆備用）。gps定位技術具有精度高、速度快、成本低的顯著優(yōu)點，成為目前世界上應用范圍最廣泛、實用性最強的全球精密授時、測距、導航、定位系統(tǒng)。這幾年在我國的一類清查中得到了廣泛的應用，取得了很好的效果。1.1 gps的工作原理gps工作過程可分為5個邏輯步驟：利用gps衛(wèi)星做后方交會測量；gps接收機用無線電信號的傳輸時間來測量距離；測量時間，精確地定時；利用gps高軌運行，獲得衛(wèi)星在太空中的確切位置；改正信號在經過大氣層時造成的延遲。1.2 gps參數(shù)設置gps衛(wèi)星是以wgs84坐標系為根據(jù)建立的，gps單點定位坐標屬于wgs84坐標系，而在森林資源清查工作中使用的是大地坐標系（北京54坐

4、標系）。由于坐標系與我國國家大地坐標系之間存在著平移和旋轉關系，在實際應用中，根據(jù)已知公共點在兩個坐標系中的坐標，用大地坐標系與直角坐標系的關系式，計算兩套坐標系之間的轉換參數(shù)，實現(xiàn)將gps接收的信息轉換為北京54坐標。2.gps在森林資源連續(xù)清查中的主要應用2.1尋找復位樣地的位置，充分利用gps的導航功能樣地復位是連續(xù)清查成敗的關鍵，怎樣提高樣地的復位率一直是連續(xù)清查工作存在的沒很好解決的問題，在連續(xù)清查工作中，總有樣地沒有復位，這大大影響我們連清數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可比性。自從gps技術的廣泛應用后，復位率大大提高， 我省森林資源復查工作中，取得了非常好的效果，樣地復位率達到100%。具體做法

5、是將復位樣地西南角坐標作為航點，把其上次復位時的坐標輸入手持gps接收機，利用gps的導航功能，尋找樣地的位置，是樣地復位有效途徑。2.2對樣地直接定位森林資源清查工作中，地圖上沒有明顯地物點，就連現(xiàn)地也找不到明顯地物點，于是我們采用了先進的gps定位技術（只有樣地中心點附近50m范圍內是同一地類時才允許直接定位），對樣地進行直接定位，比傳統(tǒng)的找引點、用羅盤儀引線定位的方法，節(jié)省了大量的人力、物力，極大地提高了工作效率。對一些用gps直接定位的樣地進行了檢查驗證，樣地中心點定位誤差均小于10m。3.測量實際坐標樣地復位后或新設樣地定位后，用gps測出西南角的實際坐標，下期用gps導航即可復位樣

6、地，提高樣地的復位率。特別是新設樣地對下期復位非常有用。下期調查隊員只要用本期回采的gps實際坐標就可以尋找到樣地。在這幾年的一類清查中得到了很好的證明。3.1新設樣地的輔助定位有的地圖上沒有明顯地物點，只好在固定樣地附近選擇永久性的明顯地物點（向電線桿，大石頭，橋涵等）作為引點，用gps測出引點的坐標，根據(jù)引點和樣地西南角（或者中心點）的理論坐標計算出引線的方位和距離，引線連測確定樣地的位置。3.2遙感判讀的實地驗證樣地室內遙感判讀結束后，對判讀結果要進行實地驗證，計算出正判率?，F(xiàn)在我們都利用gps的導航功能來確定遙感樣地的位置，可將抽中的判讀樣地的理論坐標輸入gps，到現(xiàn)地根據(jù)處理好的衛(wèi)星

7、數(shù)據(jù)找到遙感判讀樣地進行實地調查，將調查結果再與遙感判讀結果對比，從而可以計算出遙感判讀的正判率。3.3有效對調查人員進行監(jiān)督管理，檢查gps的軌跡gps具有航跡顯示，航點存儲的功能，可以把野外調查人員開展工作的活動路線以及應該到達的航點記錄在gps內，從而監(jiān)督控制調查人員是否按要求到達樣地現(xiàn)場，有效杜絕了調查隊員敷衍了事、弄虛作假等情況的發(fā)生，提高了調查隊員的責任心，保證了連清的工作質量。4.在森林資源連續(xù)清查中應用gps的優(yōu)點（1）減少了工作量，提高了工作效率，大大節(jié)省了工作經費，森林資源連續(xù)清查固定樣地都采用引線連測定引點都選擇樣地附近圖上有現(xiàn)地能找到的固定的明顯地物點作為引點。地形地貌

8、復雜多樣，有平地、丘陵、低山、中山、高山，在地形復雜，人煙稀少的中低和大面積沙漠地區(qū)，地圖上永久性的明顯地物很少，選擇引點常常非常困難，即使找到了明顯地物點，引線距離往往是好幾百米，距離太長，在山區(qū)測量工作量很大，且非常困難，常常要翻山越溝。用gps輔助定位，可在樣地附近選擇圖上沒有而現(xiàn)地有的永久性明顯地物點作為引點，引線距離短，可減少工作量，大大提高工作效率。由于充分利用gps的導航和定位功能，以前找一個樣地要幾天，現(xiàn)在幾個小時就找到。（2）提高樣地復位的精度：利用gps輔助定位，引線的方位和距離是用公式進行計算，且引線的距離小，一方面可以避免由于地形圖的收縮變形引起的引線距離的誤差，也可避

9、免在圖上量測由于人為因素引起的誤差，另一方面又可減少測量引起的誤差，從而大大提高樣地定位的精度。在樣地附近找現(xiàn)地的明顯地物作為引點，提高了樣地定位精度，又有利于下期樣地復位。在森林資源連續(xù)清查工作中應用gps技術，可直接按坐標確定樣地位置，解決了小比例尺地形圖找明顯地形地物為引點的難題，克服了地形圖本身有誤差、傳統(tǒng)的羅盤儀引線測量引起誤差以及其他因素造成樣地定位不準的問題。實踐證明，gps定位精度高于羅盤儀引線定位。提高了樣地的復位率，使連續(xù)清查的系統(tǒng)更加連續(xù)穩(wěn)定，大大減少了改設樣地的發(fā)生，樣地復位率都很高，基本都達到了100%。5.結論通過研究分析發(fā)現(xiàn)，影響工作效率的主要原因有2個方面：一是調查樣地客觀環(huán)境條件，如：道路網(wǎng)密度、居民點密度，相對海拔高度地形地物的明顯程度，引點至樣地引線距離；二是調查員素質高低。經過對全省54坐標系及80坐標統(tǒng)一進行坐標轉換求取參數(shù)，使手持式gps定位誤差由原來60多m，