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1、“3S”数据采集系统与MapGIS在新平县天然林保护工程公益林建设规划设计及项目管理中的应用MapGIS在外业调查、内业设计和项目管理中的实际应用过程.“3S”数据采集系统与MapGIS结合，使规划设计实现了内业、外业自动化，提高了工作效率. Application of “3S”Data Collecting System and Map GIS in Planning and Management of Non-commercial Forest of NNFP in Xinping PING Shu-bao （Xinping Forest Bureau, Xingping 653400
2、Yunnan, China） Abstract: Main features, technique route, application method and process of “3S” Data Collecting System and Map GIS is introduced. It is summarized that the practical application process of “3S”Data Collecting System and Map GIS in field investigation, office design and project manage
3、ment in planning and design of Non-commercial Forest of NNFP in Xinping. The integrated application of “3S”Data Collecting System and Map GIS has automated field and office work and increased efficiency. Key words: “3S”DataCollecting System; Map GIS; Non-commercial forest construction; NNFP ; planni
4、ng and design; project management; Xinping County 20002010年，国家下达给新平县天然林保护工程（以下简称“天保”工程）公益林建设项目累计达2.35万 hm2，其中人工造林0.42万 hm2，封山育林1.28万 hm2，人工模拟飞播造林1.14万 hm2.新平县2008年以前的“天保”工程公益林建设外业调查规划主要使用GPS辅助定位在地形图上勾绘公益林建设小班边界，用透明方格纸求算面积，再利用其他制图软件如Photoshop、CorelDRAW、AutoCAD等转绘林班线、小班线，编辑后输出成果图.由于公益林建设地块十分零碎，大多处在交通不
5、便的山区，地形复杂，使用这种方法外业工作劳动强度大，内业重复劳动，消耗的人力、物力、财力及时间多，而且小班界勾绘精度低，受人为因素的影响，面积误差大.2008年开始，新平县使用“3S”数据采集系统从事外业调查规划，使用MapGIS强大的数据制图、数据库管理及空间分析能力来完成内业设计，基本实现了野外调查规划全过程数字化，内、外业一体化，使工程技术人员彻底告别了带手工图上山调查规划的传统模式，不仅省时省力，而且提高了精度. 1 “3S”数据采集系统简介 . “3S”数据采集系统概述 “3S”数据采集系统是以掌上电脑（PDA）为硬件基础，将GPS定位技术、GIS数据库技术、RS影像技术高度集成的一
6、种移动GIS系统，在野外调查规划中用于外业数据采集，还可用于室内数据管理与分析. 新平县使用的“3S”数据采集系统是在安装有GPS系统的PDA中的Storage Card上安装一款测图伴侣（SurveyMate）软件，这款软件其实也是一款GIS软件，只不过它的功能十分简单，只具备点、线、面及属性字段的创建、编辑和数据查询功能，不能直接输出成果图，成果图的输出还需要依赖其他GIS软件帮助才能完成，但它的实用性基本满足了外业规划设计的需要. . SurveyMate的主要特点 1.2.1 支持的数据格式 SurveyMate支持矢量数据、栅格数据和SurveyMate的导航数据等3种数据类型. 1
7、.2.2 支持多种坐标系 支持的坐标系包括北京54坐标系 、西安80坐标系、WGS 84坐标系、自定义椭球坐标系和自由独立坐标系. 1.2.3 数据编辑功能 具有创建、编辑、删除、移动和拷贝空间数据和编辑属性数据的常用功能. 1.2.4 GPS支持 SurveyMate支持GPS或差分GPS，通过与GPS的连接，SurveyMate可以显示当前的地图实时位置、GPS卫星状态、信号质量、地图坐标等信息. 1.2.5 RS支持 SurveyMate支持的RS主要是利用森林资源二类调查中经过处理的卫星影像图，经过扫描、裁剪、配准，通过NaviData把数据转换成SurveyMate支持的.drt格式
8、文件. 1.2.6 查询 SurveyMate支持针对不同类属性数据的多种查询，包括字符型数据、数值型数据查询. 1.2.7 支持多种GIS数据之间的转换 通过使用测图伴侣数据处理软件NaviData把SurveyMate数据转换成MapGIS、MapInfo、ArcGIS等GSI数据格式，实现资源共享. 2 MapGIS简介 MapGIS是由武汉中地信息工程有限公司研制的具有自主版权的大型基础地理信息系统平台.MapGIS是一款集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的空间信息系统软件，具有多源采集不同类型和不同格式的数据、编辑数据地图、建立地图信息系统、空间分析和查询、数据输出等多种用途.M
9、apGIS把地图数据划分为点（.wt）、线（.wl）、区（.wp）3类文件，并采用项目工程（.mpj）文件来管理这3类文件，从而构成一幅完整的地图.MapGIS地理信息系统包括图形处理、库管理、空间分析、图像处理、实用服务五大子系统，子系统提供了DTM分析、空间叠加、BUFFER分析和网络分析功能，支持数字化仪输入、扫描仪输入和GPS输入，实现了对图形、图像进行编辑、修改、定位、校正、配准和对图形、图像的属性进行综合管理，是多源地学信息综合分析中的一款大型GIS平台软件，广泛应用于地质、矿产、地理、测绘、水利、农业、林业、石油、铁道、交通、城市规划和土地管理等领域. 技术路线 林 业 调 查
10、规 划第35卷第5期平树宝：“3S”数据采集系统与MapGIS在新平县天然林保护工程益林建设 规划设计及项目管理中的应用 根据发改委、林业厅下达的“天保”工程公益林建设年度计划任务，结合县级实施单位公益林建设布局情况，收集项目区比例尺为1:1万的地形图和卫星影像图，对图像进行扫描、裁剪、配准，分别转换为支持SurveyMate的.drt图形文件和支持MapGIS系统的.msi图形文件. 外业数据采集时，以SurveyMate为外业操作平台，创建公益林建设小班数据库属性，利用地形图、卫星影像图及GPS定位功能确定公益林建设区的准确范围，用手写笔勾绘“天保”工程公益林建设项目小班线，将小班调查信息
11、输入对应的属性字段. 完成外业数据采集后，内业工作使用测图伴侣数据处理软件NaviData把采集到的外业地图数据导出到MapGIS中，在MapGIS中进行编辑，最后输出成果图. 4 地理信息数据准备 4.1 扫描工作底图 根据天保工程公益林建设项目的布局规划及公益林建设项目作业设计的要求，收集项目区11万的地形图和卫星影像图，以300dpi的分辨率分幅进行扫描，保存为“.bmp， .tif或.jpg”的栅格图像格式文件. 4.2 配准工作底图 打开MapGIS图像分析模块，利用图像分析模块文件菜单的数据输入命令将扫描好的栅格图像文件转换为MapGIS的栅格图像（.msi）文件.利用镶嵌融合菜单
12、中的打开参照文件来生成和保存图框，再使用镶嵌融合菜单来删除原来的控制点，统一使用北京54坐标系依次添加新的控制点，使用校正预览来进行错误检查，检查无误后，最后用影像校正来保存配准的工作底图（.msi图形文件）. 4.3 图形文件格式转换 在外业数据采集时使用SurveyMate系统软件，内业工作时使用MapGIS系统软件，不同的GIS软件使用的地图格式文件并不统一，技术人员在使用SurveyMate系统软件采集外业数据时，需要.drt格式的卫星影像图和地形图2种图形文件，内业工作转入MapGIS时，需要.msi格式的地形图图形文件.在工作准备阶段，把经扫描、配准的地图文件先使用MapGIS中的
13、图像分析模块转换为.msi格式，再利用导航伴侣数据处理软件NaviData把.msi格式的图形文件转换成SurveyMate系统软件支持的.drt文件，以满足外业和内业对图形文件格式的需要. 5 “3S”数据采集系统在外业调查规划和项目管理中的应用 5.1 “3S”数据采集系统在外业调查规划中的应用 5.1.1 创建小班属性数据库 “3S”数据采集系统基于遥感图像和地形图的动态导航定位以空间地理信息为基础，以地理信息系统为核心，调查人员和管理人员可以自定义调查规划的属性数据库.进入项目区实地调查时，打开SurveyMate程序，进入“3S”数据采集系统，选择 “图层控制”进入“图层编辑”，同时
14、加载.drt格式的地形图和卫星影像图作为工作底图，新建一个图层，添加公益林外业调查小班调查因子属性字段，分别按公益林建设不同项目的需要设置小班属性数据库字段，字段主要包括建设年度、村委会、小地名、地类、林班号、小班号、小班面积、经营面积或补播面积、地类、海拔、坡向、坡度、土壤名称、土壤厚度、土壤质地和含石量、土壤侵蚀程度、林种、树种、郁闭度、灌草种类和盖度、立地类型等内容，并选择相对应的字段类型，保存图层文件. 5.1.2 数据采集 利用PDA从事外业数据采集时，在GPS定位功能的引导下，以地形图为勾绘底图，充分利用卫星影像图明显的地貌特征，准确界定公益林建设区的四至界线，以添加面的方式用PD
15、A自带的手写笔勾绘公益林建设项目小班线和农地、水塘、建筑物等范围，或用GPS方式自动勾绘小班线，并以土壤剖面位置、村庄、电杆、公益林建设标碑等空间信息作标记，将小班调查信息输入对应的属性字段.完成小班调查后“3S”数据采集系统会自动计算面积，这极大地方便了技术人员实时查询外业规划面积、坐标和小班信息. 5.1.3 外业采集数据校正 在外业数据采集的实际工作中，由于使用PDA自带的手写笔来勾绘公益林建设项目小班线，难免会使小班线出现一定的偏差.完成外业数据采集后，把外业采集的数据复制到PC中，使用PC版的SurveyMate对小班线、农地范围等数据对照地形图和卫星影像图进行精确校正，以提高外业采
16、集数据的准确性. 5.2 “3S”数据采集系统在公林益建设项目管理中的应用 5.2.1在施工和检查验收中的应用 公益林建设项目规划设计的目的之一就是能更好地指导施工，便于检查验收.把在MapGIS中规划设计好的地图数据通过NaviData逆向转换成“3S”数据采集系统能识别的数据，或直接使用校正好的外业采集数据，利用GPS的定位功能，可为施工人员准确界定施工地块位置和四至界线，帮助检查验收人员判断建设地块的准确性，标记检查样地（带、圆）的位置，查询坐标信息，计算核查面积. 5.2.2 在室内数据管理和数据查询中的应用 以往的公益林建设规划总是要把规划结果与各年度的设计图进行比较，避免公益林建设
17、地块重叠，费时费力，利用“3S”数据采集系统添加各年度的公益林建设项目图层，或用NaviData把各年度的数据合并为一个图层，建立公益林建设项目空间分布信息，便于查看地块是否重叠和及时更新公益林建设项目地块变更信息，利用查询元素功能可极大地方便查询公益林建设项目的各项数据信息.如加载卫星影像图、森林资源二类调查成果图，能比较直观地了解建设项目区的综合情况和未纳入建设项目的剩余林地资源状况，为下一年度的公益林建设项目布局提供决策依据. 6 MapGIS在内业设计和项目管理中的应用 6.1 MapGIS在内业设计中的应用 6.1.1 输出成果图 完成外业数据校正后，利用测图伴侣数据处理软件Navi
18、Data把采集到的外业地图数据（.usp）导出为MapGIS支持的点（.wt）、线（.wl）、区（.wp）地图数据文件，在MapGIS输入编辑模块中添加.msi图像文件和点（.wt）、线（.wl）、区（.wp）地图数据文件，按照公益林建设项目规划设计的目标对点（.wt）、线（.wl）、区（.wp）地图数据文件进行编辑，保存为项目工程文件（.mpj），对工程进行裁剪，直接输出公益林建设项目设计成果图，或利用MapGIS的文件转换模块把地图数据转换到AutoCAD中再次进行编辑，输出设计成果图. 6.1.2 输出小班因子表 利用属性库管理模块把小班属性数据（.wp）转换为外部数据库（.dbf）数据
19、，导出属性数据后，可方便设计人员在Excel中作进一步的编辑，输出符合编制作业设计书需要的小班因子表. 6.2 MapGIS在公益林建设项目管理中的应用 6.2.1 信息查询及属性编辑 在MapGIS中，根据工作的需要，点击任意一个小班，可以很方便地查询小班因子数据，还可以在MapGIS中编辑、修改小班属性以及时更新数据. 6.2.2 制作公益林建设项目分布图 使用输入编辑模块把各年度的公益林建设项目添加到工程中，合并保存为一个区，设置双字段显示，把不同的公益林建设项目小班填充不同的颜色，输出公益林建设分布专题图. 7 存在的问题 1)GPS信号不良时，外业数据采集的数据精度会受到一定的影响；
20、 2)阴坡在卫星影像图上阴影比较多，地物、地貌判断不准，特别是处在陡坡、大箐沟地段的阴坡，由于GPS信号本来就差，地形和地貌又不容易识别，需要用传统方法在PDA中的地形图上进行勾绘，降低了精度； 3)当卫星影像图校正精度低时，与地形图叠加存在着不吻合的现象； 4)勾绘的小班数量多时，小班与小班间的接边处理工作量也随之增大. 8 结论 “3S”数据采集系统是一个外业工具，尽管它功能简单，但它整合了“3S”技术，实现了数据采集自动化，是一个优秀的外业助手，而MapGIS有着强大的数字制图、数据库管理和空间分析能力，弥补了“3S”数据采集系统内业功能不足的弱点，设计人员可以用较短的时间按规划设计的目
21、的制作出各种规划设计图.“3S”数据采集系统与MapGIS 结合，使规划设计实现了内业、外业自动化，提高了工作效率. 此外，“3S”外业采集的数据能够转换成MapGIS、MapInfo、ArcGIS等多种GIS数据格式，便于在多种GIS平台中使用，拓宽了外业采集数据的使用渠道，真正实现了资源共享，彻底改变了传统的林业信息采集方式，极大地提高了外业和内业的工作效率.可以说“3S”数据采集系统是 “3S”技术在林业调查规划中的一次飞跃，它的实用性将会在森林防火、林地征占用、森林资源调查、森林分类经营区划、中低产林改造、伐区调查规划、林权勘查、病虫害防治、林政资源管理、人工造林规划设计及检查验收等领域中得到更广泛的推广和应用.