刘 璐

（辽宁省林业调查规划监测院，辽宁 沈阳110122）

辽宁省自2005年形成二类调查数据库[1]以来，森林资源外业采集工作方法大致可以分为两个阶段：第一阶段，借助GPS和指南针，结合纸质地形图和现地地貌进行定位，利用纸制卡片记录调查属性数据，并在纸质的地形图上调绘，再由内业工作人员将采集的卡片和图纸数据录入计算机实现对数据库属性的更新和图形的区划[2]；第二阶段，随着PDA（Personal Digital Assistant）、平板电脑等移动设备的出现，为移动GIS（Mobile GIS）发展的带来了新的机遇，根据不同的工作需求，开发基于PDA或者平板电脑等具有不同功能的外业采集软件，例如占地软件、造林软件、采伐设计软件等。目前，辽宁省依然存在技术落后的县区采用第一阶段的工作方法进行外业数据采集，而第二阶段的工作方法虽然在效率上有了质的提升，但是各类采集软件并存不但是对开发资源的极大浪费，更因为平台不同、操作习惯不同、数据格式不同造成数据之间难以进行转换、共享。

2019年3月，国家林业与草原局发布了《国家林业与草原局关于开展2019年森林督查暨森林管理“一张图”年度更新工作的通知》[3]要求各类资源数据融合成一套“一张图”数据，强调协同工作，实现“四个一”即共用一套遥感数据、一次判读区划、一次验证核实、一次现地复核加。“一张图”的概念体现了不仅体现了数据统一的重要性，也体现了森林资源外业采集方法和平台统一的重要性。因此，根据辽宁省森林资源外业采集特征开发一款可扩展性强的采集系统将推动辽宁省外业调查手段进入新的阶段。

1 需求设计

随着新科学技术的诞生，基于PDA的森林资源采集系统的不足之处也暴露了出来，例如屏幕太小、操作系统过时、设备价格较高等[4]，即便研究人员们对利用PDA进行外业采集的研究成果已趋于成熟，但在PDA上的应用势必会被淘汰。近年来研究方向逐渐偏向基于Android操作系统的平板电脑设备，本文就是基于Android移动端进行开发。

1.1 需求分析

根据辽宁省森林资源调查规程，森林资源调查基本类型分为：森林资源连续清查（一类调查），调查的基本单位是样点或者小班；森林资源规划设计调查（二类调查），以小班为对象调查；作业设计专项调查三类（三类调查），根据调查需要确定样点或小班为对象[5]。

无论针对哪类调查对象，采集系统都需要实现这些基本需求：支持加载大型的高精度的航片和卫片的遥感影像，实现栅格数据的快速浏览和缩放；在遥感影像上各类矢量数据，与遥感影像同步浏览；利用移动设备本身携带的GPS芯片，开发基于GPS的导航和定位功能，记录外业人员的调查轨迹；根据外业调查的实际情况编辑矢量图斑：合并、分割、面积测算、因子输入等。各类调查在这些基本功能的基础上再进行其他业务拓展。

1.2 功能设计

根据需求分析，森林资源外业采集系统功能可以分为六部分：工程管理、底图操作、矢量数据编辑、属性数据编辑、应用工具、设置，具体功能设计如图1所示。

图1 系统功能设计图

2 实现与测试

目前采集系统设计实现了辽宁省各类森林资源调查及征占用林地、采伐作业设计、营造林作业设计、营造林核查等林业调查规划设计核查模块，本文测试以沈北新区造林核查工作为例。

2.1 工程管理

启动软件后选择工程类型和作业区，点击登录，在地图配置中设置工作单位、转换参数、坐标投影等并保存，如图2所示。

2.2 地图操作

遥感影像与矢量数据的叠加显示效果如图3所示，支持双指缩放、滑动浏览、单击选中小班的操作。右侧的图层栏可以实现个图层的标注、渲染等操作，控制图层的显示编辑状态。

图2 系统登录及工作单位、转换参数、坐标投影的设置

图3 遥感影像与矢量数据的叠加显示效果

2.3 矢量数据编辑

（1）采集点位绘图

选择编辑图层后，点击右上角“画笔”的功能开启图层编辑，新建图斑时可以选择采集或手绘两种方式。其中，采集方式又可以使用GPS采点、十字采点、实时采点、输入坐标点定点采点，采点的过程中可以捕捉已有节点。如图4，正在用十字采点构建图形，点击保存绿色起始点位和红色结束点位即可连接完成闭合。

图4 采集点位绘图

（2）创建删除图斑

打开图4右上角“小笔”按钮 ，可以实现创建、删除图斑，如图5，删除图斑前需要用使用“箭头”工具选中要删除小班。

（3）分割矢量图斑

点击“编辑工具条”的“分割”按钮，将图斑进行分割，分割时提示选择保留原属性的小班。

图5 开启编辑工具条

（4）合并矢量图斑

先选中需要合并的两个或多个相邻小班，点击“编辑工具条”的“合并”按钮，合并时提示选择合并到哪个小班。

（5）挖面矢量图斑

类似于分割效果，点击“编辑工具条”的“挖面”按钮，在矢量图斑内部画图实现挖面，选择删除则实现挖洞。

（6）自动计算面积

选择右侧“属性”栏，点击“面积“功能即可计算小班面积，出现提示对话框点击确定后即可填入核实面积字段中。

2.4 属性数据编辑

将红色十字叉放入小班内，点击右侧二调数据图层中的“属性”按钮即可打开该小班的属性，点击“复制属性”就可以将它的相关同名字段属性全部复制到上层造林小班中，减少手动输入的工作量并避免输入错误。其他属性再根据现地核实情况填写，非数字类属性因子挂接数据字典，点击选择正确因子即可。

2.5 应用工具

（1）GPS 定位

左上角的“定位”按钮打开即可打开GPS定位功能。使用前，需开启移动操作系统的位置服务，再开启平台的GPS定位功能，软件开始搜索GPS卫星信号。

（2）轨迹记录

点击左侧“轨迹记录”按钮打开轨迹记录功能。

（3）现地拍照

点击右侧“照片”选项卡下的拍照，有近景和远景两种拍照类型可供选择，拍好的照片会显示在下面的列表当中，点击可以选择浏览照片、移除照片、拍摄点定位和删除照片，如图6。

（4）测量工具

点击“编辑工具条”的“测量”按钮，计算采集或手绘线段的长度。

图6 现地拍照功能

2.6 设置

此功能在右上角“设置”按钮当中。

（1）底图偏移、自动纠偏

当矢量数据与遥感影像存在偏移时，可以使用这两个功能进行纠偏。点击“地图纠偏”在现地采集偏移前和偏移后的坐标，计算偏移量并保存，然后点击“自动纠偏”即可实现。

（2）小班定位

当需要查看底层二类数据（“一张图”数据）指定小班的位置或属性信息时使用，点击 “小班定位”，输入该小班的县、乡、村、林班、小班信息立即定位到该小班位置。

（3）地图导航

在地图中指定目标点进行地图导航。点击“地图导航”，出现如图7的界面，目标点可以选择直接输入坐标或取地图中红十字叉点位坐标的方法，点击“目标定位”测算目标距离，点击“开始导航”会出现当前定位点到目标点的导航路径。

图7 地图导航功能

（4）数据字典

点击“数据字典”，可以查看因子代码表、行政代码表、图层参数表。

3 结论与展望

3.1 结论

本文开发在Android移动设备开发的森林资源外业采集系统，良好的可扩展性不仅能够满足当前的工作需求，也能应对未来可能出现的各类外业调查工作。采集系统解决了辽宁省目前存在的各类采集工作平台不同、操作习惯不同、数据格式不同的现象，节约了开发资源，节省了开发成本。

3.2 展望

系统是以县区为单位进行应用的，没有配套的空间数据管理服务器，难以大规模地应用于大范围的森林资源外业调查，如市级、省级的空间数据，数据量之多、之大，不可能使用人工直接管理。搭建空间数据管理服务器可以在采集前直接从网上下载栅格和矢量空间数据，调查结束后再将调查结果通过网络上传到服务器。这种方式不但节省作业成本，也将推进“互联网＋林业”的发展。