摘 要： 在森林資源監測、調查工作中先后引入了GPS, GIS和PDA等技術(shù)， 結合軟硬件技術(shù)的進(jìn)步， 以?xún)惹禛PS的安卓平板為平臺， 以java和C++為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言， SQLite為數據庫， 提出了森林資源監測外業(yè)采集軟件的開(kāi)發(fā)方案， 軟件具有效率高和攜帶方便的特點(diǎn)。在總結、分析軟件優(yōu)缺點(diǎn)的基礎上， 通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐， 證明了軟件在年度森林資源監測中使用的可行性。
　　
　　關(guān)鍵詞： 平板電腦； 森林資源； 年度監測； 軟件； 開(kāi)發(fā)；
　　
　　此項研究以江蘇省年度森林資源監測為目標， 旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)以森林資源外業(yè)調查為主， 同時(shí)解決部分內業(yè)工作， 方便使用的林業(yè)移動(dòng)GIS軟件， 為森林資源信息數字化采集提供解決方案。這樣就能協(xié)同處理森林資源調查內、外業(yè)工作， 將繁瑣復雜的外業(yè)調查和內業(yè)處理工作變得高效簡(jiǎn)單。
　　
　　1、 軟件整體設計
　　
　　江蘇省年度森林資源監測以監測全省森林面積為主， 依據全省營(yíng)造林數據完成年度森林資源數據更新工作[1], 為降低使用成本， 提高工作效率， 在工作中先后引入了GIS技術(shù)[2]和PDA （掌上電腦） 技術(shù)[3].為進(jìn)一步整合“3S”技術(shù)[4], 提升現有資料使用率， 方便加載海量數據， 本研究以?xún)惹禛PS模塊的安卓系統平板為軟件開(kāi)發(fā)硬件平臺， 整合GIS, RS和GPS各自?xún)?yōu)勢[5], 利用GPS動(dòng)態(tài)定位功能， 提供在特定坐標系中遙感影像上的實(shí)時(shí)坐標， 使用軟件的地理信息數據處理功能， 達到野外調查數據與遙感影像數據相互關(guān)聯(lián)的目的[6].同時(shí)， 通過(guò)平板錄入外業(yè)調查內容 （小班邊界及屬性） , 并自動(dòng)保存至數據庫中， 利用預設的約束條件對入庫的數據進(jìn)行邏輯檢查， 及時(shí)修改錯誤數據， 減少內業(yè)工作量。軟件結構及功能如圖1所示。
　　 　　 　　
　　該軟件支持常見(jiàn)的柵格數據， 如TIF, BMP, IMG等， 在平板聯(lián)網(wǎng)后， 可以緩存Goo Gle Earth[7]數據， 能直接讀取Arc GIS的Shp數據， 并能根據屬性字段進(jìn)行圖層渲染。在GPS捕捉信號后， 屏幕可以跳轉到當前位置， 并顯示當前坐標系下的地理坐標， 調查人員可以利用GPS采點(diǎn)繪制小班， 也可以根據影像圖上地物地標繪制成圖， 然后直接求算小班面積。使用GPS定位后， 依據高分辨率影像圖勾繪小班， 可以避免由于GPS精度誤差引起的小班勾繪錯誤， 能提高外業(yè)工作的精度和效率。
　　
　　2、 軟件功能模塊設計
　　
　　軟件由系統設置、數據管理、菜單工具、基礎工具和高級工具5個(gè)模塊組成。
　　
　　2.1、 系統設置
　　
　　該模塊主要進(jìn)行軟件基礎功能設置， 包括GPS信號采集方式 （距離、時(shí)間） , 小班面積單位 （平方米、公頃、畝等） 、長(cháng)度單位 （米、公里等） , 坐標系統 （地理坐標、投影坐標等） , 勾繪小班的操作模式 （間斷勾繪、連續勾繪） , 柵格影像數據存儲目錄等。
　　
　　2.2、 數據管理
　　
　　該模塊主要負責柵格、矢量、屬性和照片等數據的管理， 如：柵格數據和矢量數據的導入導出， 對軟件拍攝的照片進(jìn)行管理， 編輯數據字典并應用于新建圖層文件中， 調查底圖的選擇 （導入的柵格圖、Google Earth圖、Opencycle等高線(xiàn)圖等） .
　　
　　2.3、 菜單工具
　　
　　該模塊類(lèi)似于PC軟件的菜單欄， 主要功能是：控制GPS的開(kāi)與關(guān)， 設置采集航點(diǎn)或航跡， 小班或小班屬性的復制， 截屏和操作的撤銷(xiāo)與恢復等。
　　
　　2.4、 基礎工具
　　
　　“基礎工具”是整個(gè)軟件最重要模塊， 負責編輯圖層的設置， 小班選擇、邊界勾繪、屬性錄入和查詢(xún)等。為保證平板界面的美觀(guān)、簡(jiǎn)約， 該模塊設置為2級工具按鈕， 平時(shí)顯示一級按鈕， 只顯示“編輯、完成、屬性、選擇、取消選擇”等按鈕。勾繪小班時(shí)， 通過(guò)“編輯”按鈕控制彈出二級菜單， 二級菜單包含GIS圖形主要編輯工具， 并根據平板的特性細分為“點(diǎn)采集、線(xiàn)采集、點(diǎn)勾繪、線(xiàn)勾繪、撤銷(xiāo)繪點(diǎn)等”.
　　
　　由于平板的特性與操作限制， 相較PC端的GIS軟件， 專(zhuān)門(mén)設計開(kāi)發(fā)了如下工具：
　　
　　（1） 取消選擇：由于平板上對點(diǎn)選、框選小班和選擇空白區域在小班密集時(shí)難度稍大， 容易出錯， 因此單獨設計該按鈕， 功能是取消所有小班的選擇；
　　（2） 完成：PC端GIS軟件通常使用雙擊鼠標完成小班勾繪， 在平板端很難實(shí)現雙擊這一操作， 并且容易出現誤操作， 因此單獨設計“完成”按鈕， 功能是完成小班勾繪；
　　（3） 反向勾繪：在實(shí)地勾繪小班時(shí)， 經(jīng)常會(huì )遇到無(wú)法通行的溝、渠等地貌， 需繞回起點(diǎn)反向完成小班勾繪， 通過(guò)該按鈕， 切換小班邊線(xiàn)的起始點(diǎn)與當前點(diǎn)， 完成勾繪方向的重置。
　　
　　2.5、 高級工具
　　
　　“高級工具”模塊包括小班節點(diǎn)、邊界、內部孤島挖除等工具， 通過(guò)移動(dòng)和節點(diǎn)修整工具可以完成小班整體移動(dòng)和邊界節點(diǎn)調整， 通過(guò)裁剪、合并、分割等工具可以完成小班邊界的重塑。
　　
　　使用該軟件進(jìn)行外業(yè)調查的操作流程如圖2所示：
　　 　　 　　
　　3、 系統測試
　　
　　軟件使用java和C++作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言， SQLite數據庫作為平板端數據庫。軟件開(kāi)發(fā)從實(shí)用出發(fā)， 所有功能參照PC端GIS軟件， 讓使用者易于上手。
　　
　　為了使軟件得到充分的測試、驗證和評估， 結合2013年中央財政林業(yè)科技推廣示范資金項目“江蘇省森林資源信息管理系統推廣示范”, 軟件在江蘇省29個(gè)縣 （市、區） 中按照江蘇省營(yíng)造林核查標準進(jìn)行了系統的測試和使用， 測試結果表明軟件完全符合該項工作要求， 并大大提高工作效率 （調查前準備時(shí)間約為原來(lái)的5%, 內、外業(yè)調查處理時(shí)間和成本約為原來(lái)50%） .能加載、顯示目標區域的完整影像數據、行政區劃圖， 并根據要求， 依據影像、地形圖反映的地形、色彩、結構， 完成小班勾繪及現場(chǎng)屬性錄入。
　　
　　4、 討論
　　
　　4.1、 優(yōu)點(diǎn)
　　
　　（1） 硬件水平提升。采用安卓平板電腦作為軟件的載體， 相較于蘋(píng)果平板電腦和傳統掌上電腦具有價(jià)格便宜， 可視面積大， 操作簡(jiǎn)單， 待機時(shí)間長(cháng)， 存容量大等優(yōu)點(diǎn)， 便于軟件推廣。
　　（2） 多基礎數據運用。運用軟件， 可以在外業(yè)調查時(shí)將多種影像資料、地形圖、行政界線(xiàn)、已有小班等資料進(jìn)行疊加顯示， 準確區劃新造林小班界線(xiàn)， 可以避免小班偏移、重復上報面積。
　　（3） 實(shí)現無(wú)紙化調查。軟件的運用使得外業(yè)調查中無(wú)需攜帶紙質(zhì)地形圖和遙感影像， 只需在軟件中加載和查看所需數據， 結合GPS數據更可實(shí)現實(shí)時(shí)定位， 優(yōu)化調查線(xiàn)路， 提高外業(yè)效率。
　　（4） 操作簡(jiǎn)便。軟件實(shí)現了在現地完成小班勾繪、修正、整形等操作， 并根據預設代碼， 可以實(shí)現快速準確錄入小班屬性因子， 極大提高小班勾繪、屬性錄入準確率。
　　（5） 拍照功能。軟件提供實(shí)地拍照功能， 保存的照片上記錄著(zhù)拍攝的時(shí)間和坐標， 在對小班進(jìn)行內業(yè)核檢時(shí)， 可以依據照片進(jìn)行二次判斷， 完善小班相關(guān)因子。
　　
　　4.2、 缺點(diǎn)
　　
　　（1） 硬件限制。安卓平板相較于臺式電腦， 提高便攜性的前提下?tīng)奚�了部分使用性能。在加載大數據， 處理復雜數據時(shí)容易出現死機現象。市場(chǎng)上大部分安卓平板是民用設備， 不具備三防功能， 在野外工作時(shí)設備容易損壞， 造成數據丟失。
　　（2） 保密性差。外業(yè)調查時(shí)通常會(huì )加載多種數據， 其中包含有秘密級的影像數據和森林資源二類(lèi)調查原始數據， 但外業(yè)人員普遍保密意識比較差， 會(huì )使用平板電腦聯(lián)網(wǎng)下載數據， 極易使平板電腦中涉密資料泄露。
　　
　　通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明， 使用基于安卓平板電腦的森林資源年度監測外業(yè)采集軟件進(jìn)行年度森林資源監測， 可以提高外業(yè)調查工作效率和結果的準確性。但是， 針對平板電腦諸多不完善的地方， 軟件需進(jìn)一步優(yōu)化， 在硬件不改變的前提下， 提升軟件使用的便捷性、安全性和可靠性。
　　
　　參考文獻：
　　
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