GPS技术在复杂地形面积测量中的应用
GPS在林业多种作业中的应用将大大提高工作效率,如常规的伐区调查设计中是利用罗盘仪和测绳进行导向测量,测量伐区边界和相关面积,这种方法受自然环境因子(如山场坡度、林分状况、植被盖度、道路因素、气候因素、人为因素等)的影响较大,采伐小班通常是树高林密、灌木丛生,进行常规的测量作业难度较大,工作量也较大,而工作效率低、成本高、精度低、误差大。
一旦采用了GPS的动态定点法进行伐区调查设计等测量工作,可以克服因植被阻挡和坡度造成的通视性困难,较容易地随调查设计人员的运动实时地记录下伐区的边界坐标(方位角),与计算机联接可方便地进行绘图并求算出伐区面积,应用GPS技术与常规仪器相比,不仅能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精密坐标(方位角),成为森林调查与伐区边界勘测与动态管理的有力工具。
1 试验地测区基本概况
试验地测区位于福建省三明市三元区(东经117b16c50d至117b47c40d,北纬26b01c20d至26b26c24d之间)的吉口、白叶坑、楼源、龙泉、中村五个林业采育场的森林资源经营区内,森林总蓄积609万m3,林木平均年生长量为31.6万m3,森林覆盖率82.7%.属中亚热带季风气候区,年均温14~19.4e,\10e的活动积温3900~6200e,年太阳幅射100~120千卡/cm2,全年无霜期225~279d,年均日照时数1786h,年均雾日50d,年均降水量1500~1800mm,大部分集于春夏两季,相对湿度79%,温和湿润的自然条件极有利于中亚热带地带性常绿阔叶林生长。
2 研究材料与研究方法
2.1 研究材料
常规林用罗盘仪和全球定位系统GPS2.1.2供试对象二类调查中的小班区划、迹地更新造林及采伐伐区工艺设计中的面积测量。
2.2研究方法
2.2.1 罗盘仪测量
罗盘仪闭合导线法测出三个变量即测点、测距、测角(方位角),要求相邻点之间必须通视,斜距的倾斜角超过5b时要水平校正,山地测量的闭合差应小于1/150,平地测量的闭合差应小于1/200.
2.2.2 手持GPS测量
选好欲测各类林地面积的闭合边界点,手持GPS沿着待测林地的边缘走到所需测量的点位上停下,使手持GPS至少接收4颗卫星后,并使误差在10m之内,按住输入键,画面自动转为存点画面,并显示该点的经纬度值,将其记录或编辑存储,依此方法测定出其余各点的经纬度值。上机操作时,应注意最后一点的经纬度输完后,应再次输入第一点的经纬度,即可得到所测林地面积。在每次计算面积之前,都要将存储器清零,如面积为负值时,应取绝对值,表明所测图形在投影带左测。
不论应用罗盘仪量测还是手持GPS量测,同一块林地均经三次重复,取平均值后与已知面积对照比较,求算测量误差率和精度。
从表1可看出,GPS与罗盘仪面积测量,其测量精度及误差率存在明显差异,分别不同作业类型的林地测量结果表明:GPS测量其精度在99.1%~99.6%之间,误差率在0.4%~0.9%之间;罗盘仪测量其测量精度在95.3%~96.6%之间,误差率在3.4%~4.7%之间,并存在同一趋势,即地块越大,精度越高,误差率越小,结果还表明GPS面积测量的精度明显高于罗盘仪,误差率明显小于罗盘仪,表明GPS确实是替代森林罗盘仪的一种有力工具。
林业测量的工作实践中,证明采用GPS,2个人在2h内可以完成10hm2的林地面积测量工作,而采用罗盘仪则需5个人工作1d才能完成,按8h工作制折算成工日,前者为0.5个工日,后者为5个工日,从而就可估算出两者之间的模拟成本。从表2可见,若要完成10hm2的面积测量,GPS测量同罗盘仪测量相比,就成本(工资)而言,GPS是罗盘仪的1/10,就工效(工日)而言,是罗盘仪的10倍。结果表明GPS可获得省时、省力、省费用的良好效果,是林业企业降低成本提高经济效益的有效途径,GPS在林农区具有推广应用的广阔前景。
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