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    圖新地球軟件在基層林業(yè)工作中的應(yīng)用

    2022-05-30 17:31:36楊興肖永翔
    南方農(nóng)業(yè)·上旬 2022年8期

    楊興 肖永翔

    摘 要 為了豐富基層林業(yè)部門(mén)的調(diào)查手段和方法,分析了圖新地球在林業(yè)工作中應(yīng)用的可行性,介紹了圖新地球的基本操作,并探討了圖新地球在造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì)、森林資源管理、森林防滅火等基層林業(yè)工作中的具體應(yīng)用,指出圖新地球的應(yīng)用能降低作業(yè)強(qiáng)度、提高勾繪精度,為林業(yè)工作提供有力的技術(shù)支撐。

    關(guān)鍵詞 圖新地球;LocaSpace Viewer;基層林業(yè);軟件應(yīng)用

    中圖分類(lèi)號(hào):S771 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.15.044

    圖新地球(LocaSpace Viewer,簡(jiǎn)稱(chēng)LSV)是中科圖新(蘇州)科技有限公司開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)業(yè)的三維數(shù)字地球軟件,它具備便捷的影像、高程、傾斜攝影數(shù)據(jù)閱讀功能。用戶使用圖新地球軟件,能夠快速地瀏覽、測(cè)量、分析和標(biāo)注地理信息數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的飛行瀏覽和多視角瀏覽,快捷地進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。圖新地球是一個(gè)集在線地圖資源查看、影像及地形數(shù)據(jù)快速下載、傾斜數(shù)據(jù)極速瀏覽、模型數(shù)據(jù)多樣展示、操作分析便捷等優(yōu)點(diǎn)于一身的輕量級(jí)軟件[1]。

    1 ?圖新地球軟件應(yīng)用在林業(yè)的可行性

    與同類(lèi)軟件相比,圖新地球軟件具有以下5個(gè)特點(diǎn)。

    1)圖新地球?yàn)閲?guó)產(chǎn)軟件,蘇州中科圖新網(wǎng)絡(luò)科技有限公司擁有該軟件的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán),完全自主可控,而前幾年在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃行業(yè)有較多應(yīng)用的谷歌地球軟件,因不符合國(guó)家測(cè)繪政策,目前已退出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)[2-4]。圖新地球作為一款輕量級(jí)的電子地圖軟件,集成了多種合規(guī)的在線地圖資源,能夠滿足用戶對(duì)于衛(wèi)星影像的需求。

    2)圖新地球軟件支持多種通用格式的矢量、柵格數(shù)據(jù)的瀏覽和輸出,包括KML、KMZ、SHP、DWG、DXF、VEC等格式的矢量數(shù)據(jù),TIF、IMG、MBT、LRP等格式的柵格數(shù)據(jù),TIF、IMG、HGT、DEM等格式的數(shù)字地形數(shù)據(jù),OSGB格式的傾斜攝影數(shù)據(jù),OBJ、3DS等格式的三維模型數(shù)據(jù)等。

    3)圖新地球軟件具備點(diǎn)、線、面的繪制、裁剪、分割、合并等矢量數(shù)據(jù)的圖形編輯功能,以及增加、刪除字段、修改字段內(nèi)容等屬性數(shù)據(jù)編輯功能。

    4)圖新地球軟件有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。通過(guò)制作自定義LRC圖源文件,能將豐富的互聯(lián)網(wǎng)地圖和影像資源在圖新地球中加載、瀏覽、分析;能加載航拍的高清影像和高精度地形數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖1);支持各種圖源的在線地圖、地形等無(wú)水印、無(wú)偏移下載,滿足日常工作的需要。

    5)圖新地球軟件已廣泛應(yīng)用于土地調(diào)查、公路勘測(cè)設(shè)計(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、長(zhǎng)輸油氣管道無(wú)人機(jī)巡檢、公共衛(wèi)生、疫情防控指揮地圖制作等領(lǐng)域[5]。相對(duì)于Arcgis軟件,圖新地球軟件占用計(jì)算機(jī)資源更少,操作更為直觀便捷,對(duì)軟件使用者專(zhuān)業(yè)性要求不高,適合在技術(shù)能力相對(duì)較弱、計(jì)算機(jī)硬件配置相對(duì)較低的基層林業(yè)部門(mén)推廣應(yīng)用[6-7]。目前,圖新地球軟件已逐漸在基層林業(yè)單位普及,逐步應(yīng)用于森林資源管理、造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林防滅火等領(lǐng)域[8]。

    2 ?圖新地球軟件的基本操作

    2.1 ?矢量數(shù)據(jù)編輯

    在圖新地球軟件中,通過(guò)編輯菜單欄中的“地標(biāo)”“線”“面”等按鈕,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面等矢量數(shù)據(jù)的采集和勾繪;通過(guò)“要素平移”“插入節(jié)點(diǎn)”“刪除節(jié)點(diǎn)”“分割線”“分割面”“合并”“線面互轉(zhuǎn)”等按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量數(shù)據(jù)的平移、節(jié)點(diǎn)的插入刪除、分割、裁剪、合并、線面要素類(lèi)相互轉(zhuǎn)換等矢量數(shù)據(jù)的圖形編輯功能;對(duì)于新建或者導(dǎo)入的SHP格式的矢量數(shù)據(jù),可以通過(guò)“增加字段”“刪除字段”等按鈕實(shí)現(xiàn)字段的增加、刪除等矢量數(shù)據(jù)的屬性編輯功能。在圖新地球軟件中采集和勾繪的數(shù)據(jù),可以導(dǎo)出成各種通用格式的矢量數(shù)據(jù),以方便數(shù)據(jù)交換、共享及在其他GIS軟件中進(jìn)行分析和應(yīng)用。

    2.2 ?文件格式轉(zhuǎn)換

    圖新地球軟件支持加載各種通用格式的矢量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)加載方式直觀簡(jiǎn)潔,可通過(guò)菜單欄中的“加載圖層”按鈕或者直接拖拽的方式加載數(shù)據(jù)。同時(shí),支持各種格式的矢量數(shù)據(jù)之間相互轉(zhuǎn)換,特別是對(duì)于SHP文件格式的支持,極大地方便了林業(yè)從業(yè)人員。SHP文件格式是ESRI公司開(kāi)發(fā)的一種空間數(shù)據(jù)開(kāi)放格式,目前已成為地理信息軟件界的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),是一種重要的交換格式,大部分GIS軟件都支持對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)和編輯操作。在圖新地球軟件中,通過(guò)在需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換的矢量圖層上單擊右鍵,然后選擇“另存為”,保存類(lèi)型選擇“矢量數(shù)據(jù)(*.SHP)”,即可完成各種格式矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SHP文件。

    GPS數(shù)據(jù)采集儀器已在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中廣泛應(yīng)用,但其采集的野外調(diào)查數(shù)據(jù)導(dǎo)出和轉(zhuǎn)換一直比較繁瑣,若不掌握相關(guān)技術(shù),則難以將采集的數(shù)據(jù)與地形圖、衛(wèi)星影像匹配使用[9]。而圖新地球軟件可以快速簡(jiǎn)便地將GPS采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)出成KML、SHP、DXF等格式的矢量數(shù)據(jù),首先在Excel表格中將GPS采集的數(shù)據(jù)整理成標(biāo)準(zhǔn)的格式:經(jīng)度在一列,對(duì)應(yīng)緯度在另一列,標(biāo)注名稱(chēng)在第三列,高度在第四列(若采集有)。然后在“數(shù)據(jù)處理”菜單欄中,點(diǎn)擊“Excel轉(zhuǎn)KML”按鈕,彈出對(duì)話框,點(diǎn)擊打開(kāi)XLS,選擇要轉(zhuǎn)換的Excel文件,讀取完成后,可在上方的表格里看到Excel表格中的信息。在Excel表格內(nèi)容的下方分成了兩塊,左側(cè)是經(jīng)緯度、標(biāo)注、描述內(nèi)容等的選擇,右側(cè)是對(duì)要生成的KML圖層的風(fēng)格設(shè)置(見(jiàn)圖2)。相應(yīng)設(shè)置完成后點(diǎn)擊“生成點(diǎn)”按鈕(也可生成線和面),設(shè)置保存的KML路徑,點(diǎn)擊“保存”,即可將GPS采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成KML格式的矢量數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖3),SHP、DXF等格式可以通過(guò)“另存為”方式轉(zhuǎn)換。目前,大多數(shù)GIS軟件都支持動(dòng)態(tài)投影。動(dòng)態(tài)投影技術(shù)可將導(dǎo)出的SHP等格式的GPS數(shù)據(jù)精確匹配到相應(yīng)的衛(wèi)星影像和電子地形圖上,若實(shí)際工作中確需將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)投影到相應(yīng)的坐標(biāo)系,則只需在ARCGIS中,使用數(shù)據(jù)管理工具箱中的“投影”工具,即可將矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到需要的坐標(biāo)系[10]。

    2.3 ?加載和下載各類(lèi)影像

    圖新地球軟件集成了多種合規(guī)的互聯(lián)網(wǎng)地圖資源,包括百度地圖、影像、標(biāo)注,天地圖地圖、影像、標(biāo)注等,同時(shí)支持加載無(wú)人機(jī)采集的高清航拍影像,也支持通過(guò)制作LRC圖源文件的方式加載近幾年的多期影像和及時(shí)影像。

    同時(shí)圖新地球軟件可下載天地圖影像、百度影像;可下載通過(guò)自定義LRC圖源文件方式載入圖新地球軟件的各年度的資源三號(hào)衛(wèi)星影像,下載級(jí)別最高可至19級(jí),能滿足林業(yè)調(diào)查規(guī)劃的精度要求,輸出格式可導(dǎo)出為T(mén)IFF、MBT、瓦片等,以便于在其他GIS軟件中進(jìn)行加載、分析和應(yīng)用。在圖新地球軟件中,通過(guò)點(diǎn)擊“地圖數(shù)據(jù)”菜單下的“影像/地圖”按鈕,選擇需要的影像輸出格式,在地圖類(lèi)型中選擇需要下載的底圖影像和疊加圖層,然后設(shè)置下載級(jí)別,點(diǎn)擊“開(kāi)始下載”按鈕,即可自動(dòng)下載影像(見(jiàn)圖4)。

    因影像資源為互聯(lián)網(wǎng)地圖資源,所以下載影像的坐標(biāo)為WGS 1984 Web墨卡托輔助球投影,該坐標(biāo)系支持動(dòng)態(tài)投影,在ARCGIS等主流GIS軟件中直接加載下載的影像即可動(dòng)態(tài)投影到正確的地理位置上,若需變更下載影像的坐標(biāo),則在ARCGIS中使用數(shù)據(jù)管理工具箱中的“投影柵格”工具,即可將影像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到需要的坐標(biāo)系。

    2.4 ?集成各種分析工具

    圖新地球軟件集成了各種實(shí)用的分析工具,可實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量、面積測(cè)量、高度測(cè)量、三角測(cè)量等。在進(jìn)行林業(yè)相關(guān)專(zhuān)題的規(guī)劃時(shí),可便捷地對(duì)各要素的空間距離、各地塊的面積進(jìn)行測(cè)量和分析;在開(kāi)展森林防火規(guī)劃時(shí),通過(guò)使用通視分析、可視域分析等工具,可科學(xué)高效地進(jìn)行防火瞭望塔選址;在進(jìn)行造林規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),使用等高線分析工具,可在三維場(chǎng)景中的選定區(qū)域內(nèi)顯示并標(biāo)注等高線,以便于不同海拔段造林樹(shù)種的選擇和造林地塊的勾繪。

    各類(lèi)分析結(jié)果可直觀地顯示在三維場(chǎng)景中,同時(shí)可疊加高清衛(wèi)星影像和調(diào)查規(guī)劃所區(qū)劃和勾繪的各類(lèi)要素,通過(guò)點(diǎn)擊“視圖”菜單下的“高清截屏”按鈕,可輸出高清圖片,便于外業(yè)復(fù)核、規(guī)劃階段性成果展示等工作。

    3 ?圖新地球軟件在基層林業(yè)工作中的具體應(yīng)用

    3.1 ?造林規(guī)劃設(shè)計(jì)

    造林是基層林業(yè)部門(mén)的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容,在內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)階段,通過(guò)對(duì)外業(yè)調(diào)查階段現(xiàn)地材料的整理,并結(jié)合森林資源一張圖、國(guó)土三調(diào)等檔案數(shù)據(jù),利用圖新地球軟件加載最新影像,落實(shí)造林地塊、區(qū)劃造林小班,規(guī)劃設(shè)計(jì)灌溉設(shè)施、網(wǎng)圍欄等配套設(shè)施,制作造林規(guī)劃相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙初稿,然后由技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)并修改,最終完成造林規(guī)劃設(shè)計(jì)工作(見(jiàn)圖5),設(shè)計(jì)工作完成后,可導(dǎo)出SHP文件,形成造林規(guī)劃設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)庫(kù),必要時(shí)可以加載三維植被模型,模擬成林后的三維效果。利用圖新地球軟件進(jìn)行造林規(guī)劃設(shè)計(jì),可直觀便捷地統(tǒng)計(jì)出規(guī)劃設(shè)計(jì)的造林面積、灌溉管道和防護(hù)圍欄的長(zhǎng)度等相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),提高了內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)和方案編制的效率。

    3.2 ?林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì)

    傳統(tǒng)的林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì)工作一般使用地形圖深入擬采伐區(qū)域進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,然后利用地形圖采用對(duì)坡勾繪等作業(yè)方法勾繪伐區(qū),但擬采伐地塊通常四至不規(guī)則且缺少明顯地物參照,地形因素和伐區(qū)林木高大、植被茂密等植被因素導(dǎo)致伐區(qū)內(nèi)通視性較差,從而導(dǎo)致勾繪伐區(qū)作業(yè)強(qiáng)度大、精度低,直接影響到伐區(qū)的面積、蓄積量、出材量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖新地球軟件支持加載天地圖影像,也支持通過(guò)自定義LRC圖源文件方式加載資源三號(hào)衛(wèi)星影像,多源的高分辨率衛(wèi)星影像能清晰地展現(xiàn)地形、地貌、地物等信息,必要時(shí)可以導(dǎo)入無(wú)人機(jī)航拍的實(shí)時(shí)高清影像。使用圖新地球軟件進(jìn)行林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì),可以先打印出加載高清影像的外業(yè)調(diào)查圖進(jìn)行實(shí)地調(diào)查勾繪,然后在室內(nèi)在圖新地球軟件的三維場(chǎng)景下,結(jié)合外業(yè)調(diào)查手圖,進(jìn)行伐區(qū)的矢量勾繪,從而確保伐區(qū)面積的準(zhǔn)確無(wú)誤,提高林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì)工作的效率和精度。

    3.3 ?森林資源管理

    森林資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和常態(tài)化管理是基層林業(yè)部門(mén)的一項(xiàng)日常工作,通過(guò)自定義LRC圖源文件方式加載近幾年的多期影像和及時(shí)影像,能直觀地反映轄區(qū)內(nèi)各年度林地的動(dòng)態(tài)變化情況(見(jiàn)圖6),通過(guò)加載林木采伐、建設(shè)項(xiàng)目使用林地和造林更新等森林資源檔案數(shù)據(jù),對(duì)比各年度影像動(dòng)態(tài)變化情況,可以在室內(nèi)初步分析出是否超范圍采伐、超審核審批范圍使用林地及是否按照經(jīng)審批的造林規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行造林。對(duì)于超范圍采伐、使用林地地塊,可以進(jìn)一步使用無(wú)人機(jī)航拍影像導(dǎo)入圖新地球軟件,區(qū)劃出超范圍的違法面積,為林業(yè)行政、刑事處罰提供依據(jù)。

    3.4 ?森林防滅火工作

    防滅火工作中,需要收集并分析森林防滅火區(qū)域的多種空間數(shù)據(jù)[11],而圖新地球軟件集成了較為詳細(xì)的道路、河流、湖泊、行政區(qū)劃、高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),再導(dǎo)入防滅火區(qū)域的森林致災(zāi)信息數(shù)據(jù)、重要承災(zāi)體信息數(shù)據(jù)、歷史森林火災(zāi)信息數(shù)據(jù)等矢量數(shù)據(jù),結(jié)合氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)航拍影像,可以較為精確地分析判斷森林防滅火區(qū)域的森林資源現(xiàn)狀、地形地貌、城鎮(zhèn)分布、河流湖泊等與森林防滅火相關(guān)的重要數(shù)據(jù)。圖新地球軟件對(duì)于森林防滅火規(guī)劃、森林防滅火應(yīng)急預(yù)案的制定、森林火災(zāi)損失評(píng)估等森林防滅火工作的各個(gè)方面,都能起到重要的輔助決策作用,從而更好地促進(jìn)森林防滅火工作的開(kāi)展。

    4 ?結(jié)語(yǔ)

    圖新地球軟件在基層林業(yè)工作中的使用是“3S”技術(shù)在林業(yè)工作中的具體應(yīng)用。其豐富的在線地圖資源、支持多種格式的矢量和柵格數(shù)據(jù)、便捷的圖形用戶界面終端,可在造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、林木采伐作業(yè)設(shè)計(jì)、森林資源管理、森林防滅火等林業(yè)工作中進(jìn)行廣泛應(yīng)用,較好地解決了傳統(tǒng)林業(yè)工作作業(yè)強(qiáng)度大、精度低的問(wèn)題,提高了林業(yè)部門(mén)的工作效率與質(zhì)量,為林業(yè)工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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    (責(zé)任編輯:敬廷桃)

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