基于地理配準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖輔助森林資源“一張圖”更新方法研究

王 鎧

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，沈陽 110122)

森林資源“一張圖”年度更新是一項(xiàng)全國性的林地和森林資源調(diào)查工作，是及時(shí)地獲取林地和森林資源現(xiàn)狀的重要手段，做好這項(xiàng)工作是林業(yè)和草原主管部門的一個重要職責(zé)[1]。在森林資源“一張圖”年度更新工作中，經(jīng)營資料的更新是主要內(nèi)容之一，其工作效率的高低直接影響整體工作效率。在目前各級林業(yè)部門的軟硬件和技術(shù)條件下，將地理配準(zhǔn)工作方法應(yīng)用于林業(yè)設(shè)計(jì)圖配準(zhǔn)，來輔助“一張圖”更新，可提高經(jīng)營資料更新的工作效率和準(zhǔn)確率。

1 使用設(shè)計(jì)圖輔助更新的背景

目前，森林資源“一張圖”年度更新工作正逐年有序開展，更新成果也在森林資源經(jīng)營管理等方面得到廣泛應(yīng)用，但這項(xiàng)工作任務(wù)量較大，每年耗費(fèi)大量人力物力和時(shí)間成本，尤其是作為該工作重要組成部分的經(jīng)營資料更新更是面臨較大的困難，主要體現(xiàn)在各類數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系不統(tǒng)一方面。

以遼寧省為例，目前基層林業(yè)部門所使用的矢量資源數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系有北京54、西安80和國家2 000三種。其中基層林業(yè)部門開展外業(yè)調(diào)查采集的坐標(biāo)多為北京54坐標(biāo)；開展更新工作所收集得來的使用林地、項(xiàng)目區(qū)調(diào)整等數(shù)據(jù)有些是西安80坐標(biāo)系；更新工作最新下發(fā)的林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為國家2000坐標(biāo)系。這就造成了更新工作中使用的可輔助開展資源數(shù)據(jù)更新工作的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)和森林資源數(shù)據(jù)庫的坐標(biāo)系不一致，沒有準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換工具，無法直接使用，而不應(yīng)用這些基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)，直接根據(jù)紙質(zhì)圖件進(jìn)行轉(zhuǎn)繪，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力、難度大并且準(zhǔn)確度也很難保證，因此坐標(biāo)系不一致問題給內(nèi)業(yè)區(qū)劃工作增加了極大的難度。因此，如果能夠?qū)⒓堎|(zhì)的設(shè)計(jì)圖掃描成電子圖，然后利用地理配準(zhǔn)的方法，將電子圖進(jìn)行配準(zhǔn)，來輔助開展內(nèi)業(yè)區(qū)劃等工作，就可以很好地解決因?yàn)樽鴺?biāo)不一致導(dǎo)致的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料無法直接用來輔助開展內(nèi)業(yè)區(qū)劃更新的問題。

2 地理配準(zhǔn)原理

地理配準(zhǔn)(Georeferencing)是Arcgis中的一種柵格圖像配準(zhǔn)方法，主要應(yīng)用于將一些掃描的地圖或通過一些航空設(shè)備拍攝得到的沒有空間參考信息的柵格數(shù)據(jù)對齊到準(zhǔn)確位置或配準(zhǔn)到地圖坐標(biāo)系[2-4]。通過對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行地理配準(zhǔn)，可將柵格數(shù)據(jù)與其它地理數(shù)據(jù)一起查看、查詢和分析。

地理配準(zhǔn)的一種方式是使用控制點(diǎn)對齊柵格。通常會使用位于所需地圖坐標(biāo)系中的現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)(目標(biāo)數(shù)據(jù)，如地理配準(zhǔn)的柵格或矢量要素類)對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行地理配準(zhǔn)。此過程包括識別一系列地面控制點(diǎn)(已知 x,y 坐標(biāo))，把柵格數(shù)據(jù)集的位置與空間參考數(shù)據(jù)的位置鏈接起來?？刂泣c(diǎn)可與變換結(jié)合使用，把柵格數(shù)據(jù)集從現(xiàn)有位置平移和扭曲到空間正確的位置。將柵格數(shù)據(jù)集變換至目標(biāo)數(shù)據(jù)的地圖坐標(biāo)，常用的是一階多項(xiàng)式變換(圖1)。

3 基于地理配準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖輔助更新方法

圖1 地理配準(zhǔn)圖

為了解決各類數(shù)據(jù)坐標(biāo)系不一致問題，遼寧省在開發(fā)設(shè)計(jì)森林資源年度更新系統(tǒng)時(shí)，將地理配準(zhǔn)的思維引入系統(tǒng)，專門設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)圖配準(zhǔn)的功能，主要是利用小班的外接矩形作為控制線來對齊柵格，以此達(dá)到設(shè)計(jì)圖配準(zhǔn)的效果，來輔助開展更新工作，具體方法如下。

3.1 掃描紙質(zhì)設(shè)計(jì)圖

將紙質(zhì)版的設(shè)計(jì)圖通過掃描設(shè)備變成電子圖備用,圖片格式可以為jpg或tiff等。

3.2 定位更新小班位置

在更新系統(tǒng)的地圖顯示窗口中，通過小班定位功能將地圖顯示窗口顯示的范圍調(diào)整到要變更的目標(biāo)小班區(qū)域附近。

3.3 插入設(shè)計(jì)圖

點(diǎn)擊系統(tǒng)功能列表中的“插入設(shè)計(jì)圖”，將掃描好的設(shè)計(jì)圖插入進(jìn)來(圖2，設(shè)計(jì)圖中紅線區(qū)域?yàn)樾枰趨^(qū)劃的采伐地塊)。

圖2 插入設(shè)計(jì)圖

此時(shí)，地圖顯示窗口的藍(lán)色選中小班與插入的設(shè)計(jì)圖中藍(lán)色小班實(shí)際為同一小班，但在配準(zhǔn)前，并沒有在同一位置。

3.4 設(shè)計(jì)圖配準(zhǔn)

點(diǎn)擊功能列表中的“設(shè)計(jì)圖屬性”功能，打開設(shè)計(jì)圖配準(zhǔn)工具窗口，如圖3所示。

圖3 配準(zhǔn)工具窗口

此時(shí)，在地圖顯示窗口中選中藍(lán)色小班，點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)圖屬性”窗口中的“畫框”功能，在設(shè)計(jì)圖上畫出圖中藍(lán)色小班的外接矩形框，如首次畫的不準(zhǔn)還可以利用“設(shè)計(jì)圖屬性”窗口的移動距離或“↑↓←→”按鈕進(jìn)行大小和位置的微調(diào)，直至畫出的框與圖中藍(lán)色小班外界矩形一致(圖4)。

3.5 利用配準(zhǔn)后的設(shè)計(jì)圖輔助更新

如上圖所示，將配準(zhǔn)后的設(shè)計(jì)圖透明度設(shè)置為半透明，則可以參照設(shè)計(jì)圖中紅線區(qū)域的范圍，對數(shù)據(jù)庫中的小班進(jìn)行采伐區(qū)域的區(qū)劃，區(qū)劃后進(jìn)行相關(guān)屬性的修改，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖輔助小班更新的目的。

此時(shí)，點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)圖屬性”窗口中的“校正”功能，則可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖的一鍵配準(zhǔn)，配準(zhǔn)效果如圖5。

圖4 調(diào)整小班外界

圖5 校正設(shè)計(jì)圖屬性

4 結(jié)語

地理配準(zhǔn)是將無空間位置信息的柵格數(shù)據(jù)(圖片數(shù)據(jù))變換到正確空間位置的一種較為便捷的方法，將地理配準(zhǔn)的思維引入森林資源年度更新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類森林經(jīng)營設(shè)計(jì)圖(如采伐、造林等)的一鍵配準(zhǔn)，利用配準(zhǔn)后的設(shè)計(jì)圖輔助開展森林資源小班更新，可解決因設(shè)計(jì)圖坐標(biāo)系與小班數(shù)據(jù)坐標(biāo)系不一致導(dǎo)致的無法使用問題。遼寧省利用該方法分別于2016年和2017年進(jìn)行了森林資源數(shù)據(jù)更新工作，達(dá)到了森林經(jīng)營設(shè)計(jì)使用效率的最大化，且保證了更新的效率和準(zhǔn)確性。該方法可為其他地區(qū)森林資源更新或其他類似工作提供借鑒和參考。