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北斗卫星导航定位系统在数字林业的应用


2016-05-25

  [摘 要]当前林业信息化建设的重点是数字林业。数字林业从应用方面划分,包括火灾监测、自然灾害监测、林业资源管理(含林业资源经营管理分系统和林业资源调查规划分系统)等多个分系统。北斗卫星导航定位系统集定位、导航和报文通信为一体,相比GPS更适合于林业开展各类林业勘测、态势监控、应急指挥、数据传输等应用,可有效解决数字林业多种信息的数字化问题,大幅度提高林业管理的工作效率。

  [关键词]北斗卫星导航定位;数字林业;态势监控;应急指挥;数据传输
  中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)08-0296-01
  引言
  数字林业建设以提高林业资源综合监管、营造林管理、林业灾害监控和应急响应能力为主线,通过加强移动采集终端、网络基础设施、基础数据库和应用系统建设等,实现林业各种信息的数字化采集、传输、存储、处理和应用[1]。北斗卫星导航定位系统集定位、导航和报文通信为一体,特别适合于林业开展各类林业态势监控、应急指挥、数据传输等应用[2]。
  1.北斗在数字林业的应用系统
  卫星导航定位系统在数字林业的应用包括自然灾害监测、林业资源管理(含林业资源经营管理分系统和林业资源调查规划分系统)等多个分系统。[3]
  1.1森林自然灾害监测分系统
  森林自然灾害包括火灾、森林病害、虫害以及干旱等。目前,森林病虫害尤为严重,严重制约了林业生产发展和生态环境建设。
  造成森林病虫害严重的原因,除重视程度不够,资金和人力不足,基础设施薄弱等主客观因素外,监测预警技术手段落后,可预见性不强等也是非常重要的原因。传统的调查手段在广袤的原始林区有着非常大的局限性,很难做到对病虫害的及时、有效、准确的监测。而北斗终端确可方便的实现对病虫害的监测。
  森林自然灾害监测分系统由森林自然灾害监测中心(含森林自然灾害监测平台、自然灾害监测数据处理系统)、数据采集传输系统组成。
  自然灾害数据采集传输系统可运用北斗终端进行定位,采集到的信息可通过北斗终端短消息的形式实现传输。巡查作业人员采集火灾、森林病虫害、干旱等自然灾害信息及其精确位置,通过北斗终端将这些信息传送到管理平台的指挥型北斗终端,指挥型北斗终端将信息推送至GIS数据库,数据库将灾害信息与其位置、时间等信息融合后推送至森林自然灾害监测平台,再以业务流形式呈现到用户界面[4]。
  北斗终端可采用北斗手持型用户机、车载型用户机,两者都可完成森林自然灾害的野外调查。
  1.2林业资源管理分系统
  林业资源管理分系统分为林业资源调查区划平台和林业资源经营管理平台。
  ●林业资源调查区划平台
  林业资源调查区划平台的业务为森林资源一、二类调查。其调查数据的采集采用北斗终端设备实现,并以短消息的形式传输信息。
  利用北斗终端可以测定森林分布区域。当研究野生树种的生长区域或生长地点时,利用北斗终端将这些地点定位并储存后,可以研究某些树种在某些区域的分布,以及这些树种的生存条件如地理位置、地貌、气候、湿度,同时也可以研究该林区的整个生态系统的不同组成的分布。
  利用北斗终端的航迹记录和求面积功能,林业工作人员很容易对树种的分布和大小进行记录整理,对各林业类型进行标注,方便了林业资源开采利用的有效管理。
  在二类调查中对已区划的局、场、林班、小班等各种界线可采用北斗终端进行现场核实和修正。记录的数据可用GIS属性数据表示,并加载北斗终端进行修正或补充,事后进行数据的后处理,供规划平台做出决策。
  概括来说,北斗终端设备在森林资源一、二类调查中的作用是:
  ・利用动态定位功能完成固定样地的定位于复位测量(一类调查);
  ・利用准确定位功能确定林地位置和形状;
  ・利用航迹计算获得林地面积;
  ・利用准确定位功能确定林场经营单位的境界线,完成经营区划;
  ・利用北斗短报文通信传输森林林木种类、蓄积、生态环境、地理环境、经营条件等。
  ●林业资源经营管理平台
  林业资源经营管理平台的业务为林地管理(包括营造林、乱砍乱伐监控治理)。
  ・营林
  在采伐设计中,可以使用北斗终端定位、求面积、分割采伐小班。将GNSS采集的数据提供给林业资源管理系统,绘制采伐设计图,对占用的林地,通过GNSS进行初步定位、测量,以决定是否审批。
  使用北斗终端对准备采伐的伐区、小班进行踏查,初步确定小班及伐区的位置、面积、运材线路等,经过内业进一步筛选后,确定采伐小班;伐区采伐后,对采伐的小班进行验收,使用北斗终端可快速、准确地测定所采伐的小班位置是否正确、面积是否准确、是否超边超界等多项内容。
  ・造林
  飞播造林在未采用北斗终端进行导航作业前,经常会出现重播和漏播情况,效率很低。采用北斗终端进行导航作业后,可合理布设航线准确引导飞机,有效避免了重播和漏播,且播种精度高,作业难度小,大幅降低飞机作业费用。
  ・乱砍乱伐监控治理
  乱砍乱伐监控数据通过巡查采集获得。巡查采集作业采用北斗终端进行定位,采集到的信息可通过北斗终端短消息的形式实现传输。巡查作业人员采集森林乱砍乱伐信息及其精确位置,通过北斗终端将这些信息传送到管理平台的指挥型北斗终端,指挥型北斗终端将信息推送至GIS数据库[5],数据库将乱砍乱伐信息与其位置、时间等信息融合后推送至林业资源经营管理平台,由林业经营管理者调阅,制定治理决策。
  根据信息采集手段的不同,信息采集端北斗终端可选用机载形式、车载形式和手持形式。管理平台端北斗终端采用指挥型北斗用户机,目的是可与多个信息采集端形成指挥控制网络,实现管理部门通过规划平台对调查规划作业实施管理。
  北斗终端设备在林地管理中的作用是:
  ・利用准确定位功能确定林地位置和形状;
  ・利用航迹计算获得林地面积;
  ・利用北斗短报文通信传输合法及非法采伐信息;
  ・飞播造林的规划和导航功能;
  ・巡查人员、车辆的导航功能。
  2.结束语
  总之,北斗卫星导航定位系统适合林业开展各类林业勘测、态势监控、应急指挥、数据传输等应用,可有效解决数字林业多种信息的数字化问题,大幅度提高林业管理的工作效率。
  参考文献
  [1] 朱颖芳.广州数字林业多系统集成研究[D].长沙:中南林业科技大学,2012.
  [2] 闫忠文.中国卫星北斗导航应用产业发展思路[J].卫星应用.2014(4):7-10.
  [3] 唐金元,于潞,王思臣.北斗卫星导航定位系统应用现状分析[J].2008(2):26-29.
  [4] 胡翔.北斗在水文监测系统中的应用[J].无线电工程,2009,39(10):62-64.
  [5] 秦洁.基于GIS的生态环境保护决策支持系统研究[J].无线电工程,2007,37(9):48-50.

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