浅谈移动GIS在林业数据采集的应用

【摘 要】分析了移动GIS理论及其应用的研究现状，介绍了移动GIS的概念、产生和体系结构，并对涉及到的相关技术进行研究，以满足林业资源调查工作者的需求。

【关键词】移动GIS；数据采集；林业

大部分地区，林业野外数据采集、管理仍然采用传统的办法。一般操作流程为：首先，数据采集人员携带纸笔和一些测量工具到采样地点进行数据调查与记录；然后，进行内业整理、统计分析和数据建库等工作。虽然这种工作模式在林业野外数据调查时发挥过巨大作用，但是随着调查技术的发展，也造成数据后处理的工作量大，而且程序复杂，很难保证数据的精度，复杂的数据后处理操作流程极浪费时间，影响了调查数据的时效性，显然有些跟不上林业信息化发展的要求。少部分地区已经开发了基于移动智能终端PDA系统之上的林业数据采集与记录系统，将GPS和PDA相结合。但是这种方式只是将PDA作为一种单纯的数据采集终端，每次野外数据采集结束后，都需回到室内，拷贝采集的数据，对外存容量要求高；切换采集地点时，需要重新回到室内更新基图。

基于Web的林业GIS的出现为上述问题的解决提供了新的思路和方案，成为森林资源动态监测和信息的有力手段，具有无线通讯功能的PDA成为获得信息的移动客户端，而单纯作为数据采集终端的PDA则无法与林业WebGIS有效的集成。

1.概述

“数字林业"就是信息化的林业，它包括了林业大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全过程，是指在数字地球大框架指导下，应用遥感技术、计算机技术、数字化技术、网络技术、智能技术和可视化技术，把地球上的各种林业信息用地理坐标确定与连接起来，实现标准化规范化采集与更新数据，实现数据充分享用的过程。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是以计算机为手段，用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的信息系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术，同时它也是一门集成地球科学、空间科学、环境科学、地理信息学、自动制图技术等最新成就的新兴边缘学科。

林业部门是重要的政府部门之一，自从2001年国家林业局提出了“数字林业”的概念，移动GIS越来越广泛应用于林业资源调查中，大大加快和简化林业资源的数字化，促进“数字林业”系统的建立，为政府全国林业政务信息化建设发挥着重要的作用。

2.数据采集系统的分析与设计

2.1系统需求分析

在进行系统的功能需求分析之前，先藉由以下的情景描述，来帮助我们了解数据采集系统在移动终端上所扮演的角色，以及所需提供的基本功能，从而大致了解林业野外数据采集的流程与操作。

假设一名林业资源调查工作者手持移动终端，到野外采集数据：首先要打开所调查地区的地图（背景地图），背景是事先存储在移动终端上的，也可以是上次调查后的结果。由于对所调查地区不太熟悉，通过启动了GPS导航功能和路径查询功能，顺利的来到了工作地点。平移地图，使当前位置基本显示在地图窗口中央，选择需要显示的图层和合适的显示比例，方便自己的工作。然后可以开始采集数据了，选择采集的数据类型，启动GPS，由GPS自动生成点、线、面空间数据，并显示在地图上，输入和空间数据对应的属性数据。数据采集结束后，新采集的数据可以添加到背景地图形成新的背景，用于下次数据采集，也可保存为文本文件，用于数据传输。此地区任务完成后，该名工作者来到下一个地区，若此处资源分布和上次相比基本没有什么变化，则为了节省工作时间，没有必要对所有的资源重新采集了，打开背景地图，也就是上次调查的结果，直接修改有变动的地方。当调查工作完成后，是汇报成果的时候了，打开GPRS连接通讯，上传保存有的采集数据的文件，或者通过Microsoft ActiveSync与桌面系统保持通讯，保证数据的更新。

2.2系统逻辑结构设计

系统由移动终端与桌面系统构成，移动终端负责野外数据采集、GPS定位与导航、其他GIS相关操作，桌面系统负责地图数据追加、分析和处理，并实现简单的移动目标监控功能，两者通过无线通讯、USB接口和串口连接。

2.3系统环境设计

本系统选择Microsoft Windows Mobile 5.0作为移动平台的操作系统。掌上电脑等个人数字助理PDA是实现移动GIS的载体，作为移动GIS的移动终端设备。PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）集电脑、通讯、消费等功能于一体，是具备记事、计算、上网、电话等功能的嵌入式设备。PDA可随身携带，并随时随地使用，较强的可移动性，真正实现移动GIS。本系统选用的PDA是“华硕ASUS632N”，作为数据采集系统的GIS终端，采用ESRI公司的产品作为GIS的应用平台。

本系统主要涉及到的林业资源数据包括，如：小班号、林界、林带地类、保护级别、树种组成、蓄积、树龄、生长情况、经营意见、林业所有权、林业使用权、灾害类型、受灾时间、灾害等级等数据。综合考虑林业数据的以上特性，本系统选用Oracle l0g作为数据采集的后台数据库管理软件。在Oracle 10g内可以通过Oracle Spatial和Oracle Locator以本地类型来管理空间数据和属性数据。考虑到数据采集系统主要应用于野外工作，通讯距离比较长，因此选用了属于广域无线网络的GPRS作为系统的通讯模块。

2.4 基础GIS操作模块

地图数据的最基本操作（放大、缩小、全图显示、移动等图形显示操作），是通过坐标变换来实现地图的变化。通过转换地图显示上的地理坐标与屏幕坐标，开发者可以更快、更方便地创建移动程序，来减少相关的代码编写量。在预先设定的工具条按钮上，对每个按钮设置一个Tag，将每个按钮的点击事件设定到对应的地图操作上。

const int USER ACTION_ZOOMIN=O，//放大地图的操作

const int USERACTION_ZOOMOUT=1；//缩小地图的操作

const int USER_ACTION_PAN=2；//保持比例尺不变的情况下移动当前视图范围

const int USER_ACTION_WHOLEPAGE=3；//全图显示：地图以1：1的比例显示

const int USER_ACTION_ZOOMlNFIXED-4；//放大倍

const int USER_ACTION_ZOOMOUTFIXED=5；//缩小一倍………

Map.CurrentMapAction=Map.Map.MapAction（button.Tag）.

总之，将移动计算机技术、空间信息技术、无线通讯技术、GPS技术和嵌入式技术集成下的移动GIS技术，用于林业资源调查中，在智能终端设备上实现移动GIS技术的林业数据采集系统，为林业地理数据的采集提供全新的模式，做到数据实时采集、现场修改并提交，整个生产流程融为一体，内业自动成图的无纸化，减少地图存储介质的缺陷，减轻扫描数字化的分辨率和失量化的精度等诸多因素影响，加快了资源调查的速度和精度，为林业数据采集人员提供了一个集数据处理、、采集、管理于一体的整体解决方案。

【参考文献】

[1]吴修文，魏富奎，袁修坤.农用GPS导航数据采集系统的设计[J].农业装备与车辆工程，2008（09）.

[2]贺俊伟，孟卫，周冬梅.移动GIS在城市规划中的应用[J].地理空间信息，2011（01）.

[3]车艳双，李民赞，郑立华，邓小蕾.基于GPS和PDA的移动智能农田信息采集系统开发[J].农业工程学报，2010（S2）.