導航定位系統在林業勘測工程中的應用

孟慶剛 王韻涵

（吉林省林業勘察設計研究院，吉林 長春 130000）

近年來，隨著人們環保意識的不斷提高，林業行業也得到快速發展，社會整體對于自然生態的保護和科學合理的林區建設已經形成較先進的認知。但部分林業防護部門尚未將最先進的技術應用于森林勘測和森林防護工作。傳統的勘測技術無法對森林進行全面監測，嚴重影響了林業管理水平的提升。隨著現代技術的發展，應用先進的科學探測手段加強對林區建設的勘察測繪，對于保護我國林業生態環境和維護土地資源多樣性具有積極意義。由于林業區域的整體面積偏大，多數處于偏遠山區，地形復雜，夏季陰暗潮濕，冬季容易大雪封山，勘測難度較大，采用傳統的勘探方式無法有效深入林區內部。部分林業研究人員在林區內安裝監控設備對林區進行監視，但林區范圍較大，無法有效進行監管，如發生火災等事故時無法及時定位具體位置。針對這一情況，筆者提出借助導航定位系統幫助管理人員對林區進行有效定位和導航，使其掌握林區發展的實際情況，使林區管理規劃工作的開展更高效、更便捷。

1 導航定位系統概述

導航定位技術的不斷發展，有效帶動了我國在地理勘察測繪等方面的發展。在導航系統的應用過程中，可以通過衛星探測更好地了解地表物體的位置信息，基本滿足了我國地理范圍內的全覆蓋勘查與測繪需求，工作精度進一步提高。目前，衛星探測精度可控制在15 m以內［1］。在應用導航定位系統開展測繪工作時，為更好地提升信息的可靠性和變化性，應對衛星的勘測角度等進行及時調整，還需要在地表建立對應的服務控制中心。運用導航系統，可對多個不同運動狀態下的物體進行定位監測，通過實時的數據刷新其運行軌跡，實現全面探測。許多移動終端和客戶設備中也搭載有導航定位系統，通過與移動終端設備的連接，在提升導航定位系統的功能服務多樣性的同時，也進一步擴大了其適用范圍和場景，是導航定位系統現代化與信息化發展的重要體現之一。

2 導航定位系統的應用優勢

利用導航定位系統可對林區位置進行快速定位，輔助管理人員完成林區管理工作。在未采用定位系統前，林業技術人員只能采用傳統的方式對林區情況進行勘測，如定期巡檢、安裝攝像裝備等。但這些傳統方式容易受到自然因素的影響，不能達到對林區及時監測的目的，嚴重影響林業技術人員的管理效率和管理質量。導航定位系統不同于傳統技術，可實現24 h運轉，圖像清晰，可快速定位，林區管理人員可定時利用該系統巡視林區內部情況。目前，導航定位系統已在我國國防建設、電力調度、智慧交通和建筑水利等多行業得到應用，均產生了較大的經濟收益和社會收益。將其應用在林區可幫助林業管理人員完成林業勘測調查工作，保護森林環境。

3 導航定位系統在林業勘測調查設計中的具體應用

3.1 工程測繪

林業工程定位測繪，能夠幫助技術人員更好地掌握林區的地理數據信息，對于保障林區開發方案的制訂具有重要的影響。為切實實現生態資源的有效防護，在林區工程開發的過程當中必須要提前規劃出必要的保護范圍，特別是對于一些存在珍貴動植物分布的區域，不能隨意進行砍伐和其他工程建設。在工程測繪過程中，對于地理圖像信息的應用更加靈活，可以按照林區的保護面積進行有效的分割與定位，快速理清可供進行環保性開發的連續范圍。在導航定位系統的應用過程中，需要嚴格按照不同林區的經緯度參數對檢測設備進行調零和校正，這也是確保系統數據精確度的有效前提。技術人員也可以對一些GPS定位系統等提前進行測量精度的有效檢驗。在定位過程中，若發現設備的誤差超出10 m，則需要重新選擇新的定位設備展開工作。在初訪問一些偏遠林區時可能會出現定位設備信號較弱的現象，技術人員必須要加強關注，并保證設備運行穩定后再進行有效的勘察測量。一旦工程測繪的數據信息不具參考性，制定林區的保護和建設方案時易出現較大誤差，不利于進行詳細統計并明確我國的林業資源狀況。

3.2 導航定位

對林業工程精確定位能夠有效輔助林區開發方案的制定，導航定位系統是幫助研究人員快速了解林區狀況的有效工具［2］。由于林區的分布面積廣闊，在勘察分析過程中，獲得全面的數據信息對保證工程規劃的科學性具有重要意義。而導航定位系統能夠運用地理信息校正和多點測量的方式直接將林區內的實際地理信息反饋給終端平臺，研究人員可更好地根據科研需求調整定位探測裝置獲取信息類別和精確程度，使后續的工程規劃設計更具科學性與全局性。在應用導航定位系統進行林業工程的測繪分析時，導航定位系統能夠根據不同的探測需求對得到的數據信息進行自動校驗，特別是在其飛行航線的確定上可以通過人工干預和既定規劃2種方式實現，提升了其適用場景的多樣性，有效減少了技術人員的工作量［3］。導航定位探測到的圖像和地理信息可以根據林區原有的分布情況制定對應的保護方案。例如，許多珍稀的動植物只能在特定的氣候條件下生長，為有效保護生態多樣性，必須將該區域作為保護區禁止隨意開發建設，在林業勘察與工程規劃方面必須要保證這項工作的有效推進，使森林保護和山區開發之間能夠形成一種有效平衡的狀態。在導航定位系統完成對林區地理數據信息探測后，需要利用移動存儲設備和通信網絡的方式及時進行存儲備份，按照信息采集的時間建立網絡化的數據結構，便于技術人員了解在時間演變的過程當中林區的參數變化，對于驗證保護方案效果具有積極意義。

3.3 林業勘測

森林覆蓋面積是對國家生態文明程度衡量的重要指標之一，在林業勘測的過程當中，應重視對林業面積的動態化測量和對比分析，數據的精準度可為當前我國生態工程發展提供支撐。研究人員需要先在林區內根據測繪需求建立參考點并將其連接到導航定位系統中，科學規劃整個林區的覆蓋面，以便于后續的計算和測繪。參考點的分布疏密選擇必須根據林區覆蓋情況進行科學調整，特別是在森林的邊緣區域要設置得更加密集，以確保最終計算結果的精確性［4］。在不同的經緯度條件下，實際測量的信息和投影面積之間會存在一定的比例差異，將其換算為中央經線后再進行林業面積的測繪計量，同時兼顧不同測繪方向的數據信息偏差，以進一步保證結果的可靠性。在計算機技術飛速發展的影響下，可以根據導航定位系統建立的網格式參考點計算林區的實際覆蓋面積。這種方式可提高測繪的精度，同時可有效減少技術人員的實際工作量。根據導航定位系統的信息反饋直接換算出林業面積的有效數值，減少了人工反復測量與計算過程中產生的各類偏差。根據林業區域面積的規則性和面積大小，在選擇對應的導航測量方式上也有一定的差異。例如，對一些小范圍且呈現矩形分布的區域，可以直接通過規劃好的航線距離代替林區的邊長進行統計。對一些面積大且分布形狀較為特殊的林區，則可以通過GPS定位的方式進行多點測量，規劃出一個更加精確的林區范圍再進行計算［5］。在林區的測繪測量過程中，掌握內部具體分布情況，可以對一些需要穿林建設的鐵路公路等的方案制定提供有效參考。

4 導航定位系統應用存在的問題

4.1 導航系統精度不高

目前，很多行業采用的導航系統均為GPS衛星導航系統，但該系統在我國林業勘測中應用容易出現系統定位精度不高的問題，主要是因為我國森林環境較為復雜。我國屬于林業資源大國，在東北大興安嶺、小興安嶺、西南橫斷山脈地區均有大量的天然林區，在東部及南方地區還有大量的人工林區。相關統計顯示，我國森林覆蓋率高達20.36%，并且還在不斷增加［6］。很多林區較為偏遠，林區環境也較為復雜，GPS衛星導航系統信號易受地形條件和當地氣候環境的影響，導致其定位精度不高。GPS衛星導航系統采用的雙頻信號，也容易受電離層的影響出現信號延遲現象，并且該系統只具有定位功能，如使其完成通信，還需配備專有的通信系統［7］。

4.2 便于應用的終端缺乏

我國林區環境復雜且分布范圍較廣，很多天然林區的林冠層厚度大，不利于定位導航系統進行衛星定位，因此，需要依托定位導航系統終端進行檢測，進而提升對林區森林資源的定位精度和監測力度［8］。很多林區勘測的技術人員需要對森林進行實地勘測，但森林資源的地勢比較復雜，如沒有較好的定位系統極易失去方位，嚴重影響監察效果。為勘測人員配備定位導航的終端系統后，很多導航系統的終端過于笨重，不易攜帶，嚴重阻礙了勘測人員開展森林測繪工作。加之現在很多導航系統的終端具有較強的專業性，部分技術人員短時間內無法熟練應用該系統，嚴重降低了森林管理工作效率。因此，應對導航系統的終端設置進行改進，以提升林區勘測的工作質量和工作效率。

4.3 管理系統不科學

目前，我國森林防護的信息化程度不高，缺乏科學的管理系統對森林資源進行有效防護。隨著科學技術的發展，技術交融、行業交融已經成為現代眾多行業的發展現狀，林業管理也應該采用更多科學的管理系統開展森林資源勘測、森林防護工作［9］。對于森林防護工作而言，最重要的就是防護森林火災，火災一旦發生，不及時處理，會造成嚴重的經濟損失。據相關調查統計，全世界每年發生的森林火災超過20多萬次，特別是澳洲森林的山火爆發使得無數動物失去家園［10］。因此，在對傳統森林勘測技術進行改進時，除添加定位導航系統外，還應加入消防管理、信息技術等。

5 導航定位系統應用問題的解決對策

5.1 提高導航系統定位精度

針對上述提出的GPS衛星定位系統定位精度問題，可采用北斗衛星導航系統提升系統的定位精度。北斗衛星導航系統是我國自主研發的一種衛星導航系統，其覆蓋面積包括全國各個地區，可有效實現定位全覆蓋。同時，我國的北斗衛星定位系統與GPS不同，采用三頻信號避免電離層對信號造成較大影響，其定位更加精準。我國林區比較偏遠，地形復雜，北斗系統可通過有源定位和無源定位相結合的方式，對林區進行勘測。無源定位需要借助四顆衛星定位才能確定位置，而有源定位僅需要2顆衛星即可進行定位，可顯著提高定位的精準度。

5.2 改善導航系統終端設計

智能終端越先進，培訓成本越少，護林及勘測技術人員的學習效率會越來越高。對于林業護林及勘測的工作人員而言，采用合適的定位系統可極大促進其工作的開展。但如果攜帶的終端過于笨重，則會不方便技術人員應用?；诖?，應對終端進行進一步設計，使其能夠向小型化、智能化方向發展，以提升技術人員的工作效率和工作質量。

5.3 加強與管理系統的通信

為加大對森林的防護力度，應建立完善的綜合管理系統，保障森林勘測及防護工作的開展。除將北斗導航系統應用于林業勘測、防護外，還應將更多的輔助技術應用于林業防護中?；谏鲜鰞热?，應加強北斗導航系統與其他管理系統的連接，讓其為各管理系統提供準確的定位信息，幫助技術人員開展林業勘測工作，提高工作質量和工作效率。

6 結語

在林業勘測工程中，利用導航定位技術，進一步了解森林覆蓋程度和生態發展情況，對林區保護方案的制訂起到了重要的參考作用。在對林區內部的面積進行測量計算時，可以結合其所在區域的經緯度數值來科學判定實際的覆蓋率，與計算機系統連接后，整體的計算精度和準確率都有了明顯的提高。在干燥炎熱的氣候條件下，必須要加強對林區的防火監測管理，動態化的導航定位系統在這方面的靈活運用更具實效性，還可以形成實拍圖，以輔助判斷。