谷歌地球在永平縣新一輪退耕還林工作中的應(yīng)用

馬曉偉,李銀猛

(永平縣林業(yè)局，云南 永平 672600)

谷歌地球在永平縣新一輪退耕還林工作中的應(yīng)用

馬曉偉,李銀猛

(永平縣林業(yè)局，云南 永平 672600)

永平縣自2015年開始實(shí)施新一輪退耕還林工程，按照傳統(tǒng)的林業(yè)工作方法，工作量大、勾繪不準(zhǔn)確、進(jìn)度慢。將谷歌地球與ArcGIS軟件結(jié)合，通過圖層轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換文件格式，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)，通過GPS坐標(biāo)參數(shù)校準(zhǔn)等方法及步驟，得到退耕還林小班圖層文件，即可用于作業(yè)設(shè)計(jì)文件的編制，以及用作檢查驗(yàn)收的基礎(chǔ)材料。采用該方法能提高內(nèi)外業(yè)工作效率和工程管理質(zhì)量。

谷歌地球；退耕還林；ArcGIS；作業(yè)設(shè)計(jì)；小班勾繪；坐標(biāo)參數(shù)；永平縣

退耕還林還草是治理我國(guó)水土流失和土地沙化的重大生態(tài)修復(fù)工程、。工程建設(shè)增加了林草植被，改善了項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境，減少了水土流失，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加了農(nóng)民收入，是一項(xiàng)深受百姓歡迎的民心工程。永平縣2015年開始啟動(dòng)新一輪退耕還林工程，面積為333.3 hm2。新一輪退耕還林還草作業(yè)設(shè)計(jì)地塊是依據(jù)第二次全國(guó)土地調(diào)查以及2013年度土地變更調(diào)查成果和鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃，地塊限定在25°以上非基本農(nóng)田坡耕地。通過對(duì)土地變更調(diào)查成果的分析，永平縣涉及農(nóng)戶多，符合條件的地塊地形破碎，多分布在山區(qū)，交通不便。若按傳統(tǒng)的方式進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)，存在工作量大、勾繪不準(zhǔn)確、易出偏差等問題，加之1∶50 000 地形圖信息陳舊和調(diào)查設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)差異，勾繪精度難以保證。若采用最新的衛(wèi)星航空影像數(shù)據(jù)，則成本較高，難以實(shí)施。谷歌地球在制圖方面簡(jiǎn)單直觀，但無(wú)法直接求算面積(免費(fèi)版)，將其和ArcGIS10.0軟件結(jié)合，則能提高工作效率，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 谷歌地球簡(jiǎn)介

谷歌地球(Google Earth)是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個(gè)地球的三維模型上。Google Earth的衛(wèi)星影像并非單一數(shù)據(jù)來(lái)源，而是衛(wèi)星影像與航拍數(shù)據(jù)的整合。由于不同區(qū)域的數(shù)據(jù)來(lái)源不同，影像的分辨率同時(shí)會(huì)存在差異，大多數(shù)情況分辨率至少100 m，通常為30 m,最高可達(dá)0.61 m。且谷歌地球軟件中可查看部分區(qū)域的歷史衛(wèi)星影像?；诠雀璧厍虿杉瘜?shí)施退耕還林作業(yè)地塊的數(shù)據(jù)，特別是實(shí)施地塊的四至界線，其精度已能滿足作業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求。

2 第一次退耕還林作業(yè)設(shè)計(jì)方式

永平縣2002年啟動(dòng)退耕還林工程 1 600 hm2，涉及7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，農(nóng)戶 2 730 戶。當(dāng)時(shí)的作業(yè)設(shè)計(jì)方式是采取人工用皮尺丈量實(shí)施作業(yè)地塊，利用GPS定位地塊中心坐標(biāo)位置，利用坡度儀測(cè)出地塊坡度進(jìn)行坡度改平，從而計(jì)算出實(shí)施地塊的作業(yè)面積。當(dāng)時(shí)以比例尺1∶50 000 的地形圖為底圖，若作業(yè)地塊相對(duì)集中連片，且面積大于1 hm2，內(nèi)業(yè)制圖時(shí)用比例尺符號(hào)勾繪成圖；若作業(yè)地塊零星分散的，內(nèi)業(yè)制圖時(shí)用非比例尺符號(hào)示意點(diǎn)標(biāo)注成圖。傳統(tǒng)方式調(diào)查設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度大，往往一塊作業(yè)地塊要進(jìn)行多角度、多方位的丈量，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)。工作人員在檢查或施工過程中，在沒有明顯的地物點(diǎn)作參考的情況下，對(duì)地塊判讀不準(zhǔn)確，對(duì)小班界線辨別不準(zhǔn)確，易造成作業(yè)設(shè)計(jì)小班位移，使作業(yè)小班的施工與實(shí)際不符。

3 谷歌地球軟件的應(yīng)用

3.1 圖層轉(zhuǎn)換

土地變更調(diào)查成果為shp格式文件，而谷歌地球默認(rèn)打開的是kmz/kml格式文件。利用ArcGIS 10.0-Toolbox中的轉(zhuǎn)換工具，將shp格式文件導(dǎo)出為kmz/kml格式文件保存，并添加到谷歌地球中默認(rèn)保存。由于坐標(biāo)不同，所轉(zhuǎn)換的土地變更調(diào)查成果與實(shí)際地塊界線有差距。因此，土地變更調(diào)查成果只能為25°以上非基本農(nóng)田坡耕地提供參考。

3.2 勾繪小班地塊

谷歌地球影像非常直觀，以村民小組為單位，將村民小組全體戶長(zhǎng)通知在一起，打開谷歌地球軟件，在群眾共同參與指認(rèn)的條件下，用添加多邊形工具勾繪符合作業(yè)設(shè)計(jì)要求的實(shí)施小班地塊界線，同時(shí)錄入相應(yīng)的地塊信息。若地塊邊界不清晰，則需用GPS輔助進(jìn)行現(xiàn)地調(diào)查。待整個(gè)村民小組涉及的群眾自愿將地塊納入退耕還林管理，且符合作業(yè)設(shè)計(jì)要求的小班地塊勾繪結(jié)束后，將勾繪的kmz/kml格式文件保存到指定位置。

3.3 使用ArcGIS 10.0軟件進(jìn)行后續(xù)操作

谷歌地球(免費(fèi)版)的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS-84坐標(biāo)系，勾繪的小班地塊信息保存為kmz/kml格式文件，不能進(jìn)行更為細(xì)致的編輯，不能達(dá)到新一輪退耕還林作業(yè)設(shè)計(jì)的要求，需進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。

3.3.1 kmz/kml格式文件轉(zhuǎn)換為shp格式文件

打開ArcGIS10.0—Toolbox中的轉(zhuǎn)換工具—由kml轉(zhuǎn)出—kml轉(zhuǎn)圖層，確定后,在電腦指定位置產(chǎn)生名為“永平縣2015年度退耕還林.gdb”文件夾和一個(gè)名為“永平縣2015年度退耕還林.lyr”的ArcGIS圖層文件。

在ArcMap中,以“添加”方式將“永平縣2015年度退耕還林.gdb”文件夾目錄下的Placemarks polygon打開，然后打開Toolbox中的數(shù)據(jù)管理工具—投影和變換—?jiǎng)?chuàng)建自定義地理(坐標(biāo))變換，在窗口對(duì)話框中輸入地理坐標(biāo)變換名稱(Geographic Transformation或Custom WGS84 to xian80)，輸入地理坐標(biāo)系(GCS-WGS-84)，輸出地理坐標(biāo)系(GCS-Xian-1980)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)(圖1)，確定。打開Toolbox中的數(shù)據(jù)管理工具—投影和變換—要素—投影，在打開的對(duì)話框中輸入相關(guān)內(nèi)容，確定(圖2)，將會(huì)在指定位置產(chǎn)生名為“永平縣2015年度退耕還林” 的文件夾和能在ArcMap中打開和編輯的圖層文件“永平縣2015年度退耕還林”(圖3)。至此，kmz/kml格式文件已轉(zhuǎn)換為shp格式文件。

這里需要注意的是坐標(biāo)參數(shù)問題。由于谷歌地球的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS-84坐標(biāo)系，把WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)是在不同坐標(biāo)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換，需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，但其涉及的轉(zhuǎn)換參數(shù)是國(guó)家機(jī)密。地形圖多采用的是西安80坐標(biāo)系，退耕還林作業(yè)設(shè)計(jì)地塊需要進(jìn)行坐標(biāo)投影變換后才能配合地形圖進(jìn)行再編輯。在知道當(dāng)?shù)谿PS坐標(biāo)參數(shù)時(shí)，可用當(dāng)?shù)氐腉PS坐標(biāo)參數(shù)dx、dy、dz的數(shù)值；在不知道GPS坐標(biāo)參數(shù)時(shí)，可以在外業(yè)的時(shí)候用GPS定出1～3個(gè)明顯的地物地貌坐標(biāo)點(diǎn)(用于在ArcMap編輯狀態(tài)下的參考)，打開ArcMap的編輯器—開始編輯—移動(dòng)，彈出增量x、y對(duì)話框，輸入x和y值即可，使用平移工具(只能是局部的，如以村委會(huì)或村民小組為單位)，需要注意的是平移方向，從而確定平移參數(shù)的正負(fù)。

圖1 輸入地理坐標(biāo)系和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)界面

圖2 輸入相關(guān)內(nèi)容界面

圖3 轉(zhuǎn)換而成的退耕還林圖層文件

3.3.2 對(duì)shp格式文件進(jìn)行編輯

在ArcMap中打開“永平縣2015年度退耕還林.shp”圖層文件，點(diǎn)右鍵打開圖層屬性表，添加鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村委會(huì)、村民小組、小班號(hào)、小班面積等作業(yè)設(shè)計(jì)要求的字段。在圖層編輯狀態(tài)下，計(jì)算各農(nóng)戶退耕還林地塊面積(導(dǎo)出屬性表，作為退耕還林補(bǔ)助資金公示、兌補(bǔ)依據(jù))，然后將相鄰?fù)烁貕K合并為一個(gè)小班進(jìn)行管理。

3.4 退耕還林工程管理

退耕還林工程政策性強(qiáng)、檢查驗(yàn)收嚴(yán)，往往要經(jīng)過國(guó)家、省、州、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的層層驗(yàn)收，在工程施工或檢查過程中，通常使用地形圖進(jìn)行判讀，由于工作人員識(shí)圖水平不一致，易造成作業(yè)小班與實(shí)際有偏差。為了能準(zhǔn)確定位退耕還林工程實(shí)施地塊，可將已編輯整理好的退耕還林矢量圖層通過ArcMap轉(zhuǎn)換為谷歌地球默認(rèn)打開的kml格式文件：打開Toolbox中的數(shù)據(jù)管理工具—投影和變換—?jiǎng)?chuàng)建自定義地理(坐標(biāo))變換，在窗口對(duì)話框中輸入地理坐標(biāo)變換名稱(Geographic Transformation)、輸入地理坐標(biāo)系(GCS-Xian-1980)、輸出地理坐標(biāo)系(GCS-WGS-84)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)(與上述參數(shù)相反)，確定；打開Toolbox中的數(shù)據(jù)管理工具—投影和變換—要素—投影，在打開的對(duì)話框中輸入相關(guān)內(nèi)容，確定；打開ArcToolbox—轉(zhuǎn)換工具—轉(zhuǎn)為kml—圖層轉(zhuǎn)kml,會(huì)在指定位置產(chǎn)生名為“永平縣2015年度退耕還林. kmz/kml” 的格式文件。將文件疊加到谷歌地球上，可下載影像圖或在筆記本電腦上進(jìn)行緩存，工程管理人員便可到現(xiàn)地進(jìn)行準(zhǔn)確定位，這樣可極大地提高項(xiàng)目管理的質(zhì)量和效果。

4 結(jié)語(yǔ)

使用傳統(tǒng)的林業(yè)作業(yè)設(shè)計(jì)方式，作業(yè)設(shè)計(jì)不僅粗放且不夠直觀，特別是作業(yè)設(shè)計(jì)小班的界線易受到調(diào)查人員技術(shù)水平因素的影響，直接影響到作業(yè)小班的準(zhǔn)確性。利用谷歌地球影像圖判讀比用地形圖判讀方便、簡(jiǎn)單且接近實(shí)地而準(zhǔn)確，基本上解決了傳統(tǒng)林業(yè)外業(yè)調(diào)查工作量大、調(diào)繪難、進(jìn)度慢、費(fèi)用高的問題，極大地節(jié)省了人力、物力、財(cái)力及時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了林業(yè)“數(shù)字化”管理。

[1] 云南省退耕還林辦公室.云南省退耕還林文件匯編[Z]. 2015.

[2] 永平縣林業(yè)局，永平縣志辦公室.跨世紀(jì)的永平林業(yè)[M].潞西：德宏民族出版社，2002.

[3] 梅志杰.淺談Google Earth在林業(yè)制圖中的應(yīng)用 [J].陜西林業(yè)科技，2015(3):90-93.

[4] 熊安華. Google Earth在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].綠色科技，2012(11)：267-268.

[5] 姚美玲，環(huán)正國(guó).Google Earth和ArcGIS軟件在賓川縣新一輪退耕還林工程中的應(yīng)用[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2015，40(5)：9-14.

[6] 沈飛，田云峰.谷歌地球在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用[J].新疆林業(yè)科技，2013(2)：57-58.

Application of Google Earth in Retuning Farmland to Forest Project of Yongping County

MA Xiaowei, LI Yinmeng

(Yongping Forestry Bureau, Yongping, Yunnan 672600, China)

The returning farmland to forest project has been conducted since 2015 in Yongping County, but the traditional method come up with big workload, inaccurate drew, slow progress etc. This study integrated the Google earth and ArcGIS software, through the layer conversion, file format conversion, coordinate system transformation, GPS coordinates parameters calibration, we obtained sub-compartment layer files which could use for case design file, and the basis material inspection. This method can improve the efficiency and project management quality of inside and filed works.

Google Earth; retuning farmland to forest; ArcGIS; case design; sub-compartment drawing; coordinate parameter; Yongping County

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.02.004

2017-01-19.

馬曉偉(1978-)，男，云南永平人，高級(jí)工程師.從事森林經(jīng)營(yíng)工作.

S76.9；F301.24；TP39

A

1671-3168(2017)02-0016-04