全 文 ：第 wu卷 增刊 t
u s s y年 | 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1wu o≥³qt
≥ ³¨qou s s y
基于嵌入式 ŠŒ≥的森林资源二类调查数据采集系统
许等平t 唐小明u 毕于慧v
kt1 国家林业局调查规划设计院 北京 tssztw ~ u1中国林业科学研究院资源信息研究所 北京 tsss|t ~
v1 北京林业大学信息学院 北京 tsss{vl
摘 要 } 利用嵌入式地理信息系统的基础开发模块 o研究开发基于个人数字助理的森林资源二类调查数据采集
系统 ∀根据我国森林资源二类调查的特点和需求 o利用 „µ¦°¤§实现了对森林资源空间 !属性数据采集 !外业定位和
导航等功能 o从而达到了森林资源无纸外业调查的目标 o提高外业调查精度 !节省费用 !提高效率 ∀
关键词 } 嵌入式地理信息系统 ~二类调查 ~Š°≥ ~个人数字助理
中图分类号 }×°vsu1t ~≥zxz1un z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussyl增 t p stxt p sw
收稿日期 }ussx p sy p uw ∀
tl北京市林业勘察设计院 qussw q北京市森林资源规划设计调查操作技术细则
Ινφορµατιον Χολλεχτιον Σψστεµ φορ Φορεστρψ Ρεσουρχεσ Βασεδ Ον Εµ βεδδεδ ΓΙΣ
÷∏⁄¨ ±ª³¬±ªt פ±ª÷¬¤²°¬±ªu …¬≠∏«∏¬v
kt1 Αχαδεµψοφ Φορεστρψανδ Πλαννινγ o Στατε Φορεστρψ Αδµινιστρατιον Βειϕινγ tssztw ~
u1 Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστ ΡεσουρχεσΙνφορµατιον Τεχηνιθυεσo ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|t ~
v1 Ινφορµατιον Χολλεγε οφ Βειϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Βειϕινγ tsss{vl
Αβστραχτ} ׫¨ ³∏µ³²¶¨ ²©·«¨ ³¤³¨µº¤¶·² §¨√¨ ²¯³¤± ¤³³¯¬¦¤·¬²± ¶¼¶·¨° ¥¤¶¨§²± °⁄„ k³¨µ¶²±¤¯ §¤·¤¤¶¶¬¶·¤±·l º¬·«·«¨
°²§¨¯²© °¨¥¨§§¨§ ŠŒ≥ q ≤²±¶¬§¨µ¬±ª·«¨ §¨ °¤±§¤±§¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦²©©²µ¨¶·µ¼ µ¨¶²∏µ¦¨ ¶∏µ√¨ ¼o «¤§¬°³¯ °¨¨ ±·¨§·«¨ §¤·¤
¦²¯¯¨ ¦·¬²± ²©©²µ¨¶·µ¼ µ¨¶²∏µ¦¨ ¶³¤·¬¤¯ ¤±§¤·µ¬¥∏·¨§¤·¤o¤¯¶²¦¤µµ¬¨§²∏··«¨ ²µ¬¨±·¤·¬²±¤±§±¤√¬ª¤·¬²± º¬·«„µ¦°¤§o¦²±¶¨ ∏´¨±·¯¼
·«¨ ³¤³¨µ¤µµ¬√¨ ¶¤··«¨ ·¤µª¨·²©±²³¤³¨µ²©©²µ¨¶·µ¼ µ¨¶²∏µ¦¨ ¶∏µ√¨ ¼ º¬·««¬ª«³µ¨¦¬¶¬²± !¯²º ¦²¶·¤±§°∏¦« ©¨©¬¦¬¨±¦¼q
Κεψ ωορδσ} °¨¥¨§§¨§ŠŒ≥ ~©²µ¨¶·µ¼ µ¨¶²∏µ¦¨ ¶∏µ√¨ ¼~Š°≥ ~³¨µ¶²±¤¯ §¤·¤¤¶¶¬¶·¤±·k°⁄„l
森林资源二类调查是以县级行政区域为调查单位 o以满足森林经营 !编制森林经营方案 !总体设计 !林业
区划与规划设计需要而进行的森林资源清查 ∀通过二类调查 o把主要森林资源数据和各类土地面积按小班
落实到山头地块 o以便建立森林资源档案 !搞好资源管理 !进行合理经营 !实现永续利用 o为制定林业方针政
策 !编制发展规划 !落实森林经营措施等提供较为可靠的依据tl ∀
采用手工作业进行野外数据调查和更新存在以下问题k许等平 oussx ~聂祥永等 oussul }tl野外画草图的
精度不高 o如果对地形不了解 o很难进行位置的确认 ~ul野外人工卡片填写工作量较大 o很不方便 ~vl对调查
数据的完整性和调查因子之间的逻辑错误等问题得不到有效控制和及时解决 ~wl室内数据录入可能出现错
误 ~xl批量数据录入工作量大 o时间长 ~yl不同人员 !不同地域小班调绘 o往往会出现边界重叠或缝隙 ∀
基于此 o需要寻找一种新的方法或技术来代替传统的手工作业方式 o这种技术不仅要能够减轻劳动量 o
而且要能提高效率 o经济上也要可行 ∀嵌入式 ŠŒ≥在其他行业的成功应用k冯宝红等 oussvl为林业二类清查
提供了思路和借鉴 o本文即从这方面进行探讨和研究 ∀
t 系统设计
111 系统用户需求调研
二类调查一般要充分利用上期调查成果和小班经营档案 o以提高小班调查精度和效率 o保持调查的连续
性 ∀从 u方面入手 }一方面调查空间数据如居民点 !小班界线的变动状况等信息的采集 ~另一方面要进行小
班调查因子记载 !林网 !四旁树调查以及散生木调查等 ∀
结合嵌入式 ŠŒ≥应用的一些特点 o提出基于嵌入式 ŠŒ≥二类调查的用户需求 }能够实现林业二类点 !线 !
面空间数据的采集 ~能够实现与上述点线面相对应的属性数据的采集 ~能对地图数据进行管理和简单操
作 ~能够实现用数据库来记录小班的各个调查因子 ~能通过 Š°≥对所调查地区进行定位和导航 ∀
112 系统的总体架构
本系统包括基于移动端的/二类数据调查系统0和桌面端/森林资源管理系统0u大块 o以二类调查数据
为纽带 o相互支持 o从而完成数据的采集和更新 ∀系统的总体框架如图 t所示 ∀
113 系统的功能设计
功能模块是二类调查系统功能的执行单元 o彼此之间相对独立 ∀通过对林业二类调查数据的流程和用
户的需求分析 o设计出了系统的功能结构 o如图 u所示 ∀
114 系统运行环境
系统运行的硬件环境掌控着嵌入式系统的强大功能如运算能力 !存储功能 !扩充功能等 o一个好的嵌入
式 ŠŒ≥系统都需要事先完整的硬件规划才可能具备达到所需的功能条件 ∀对于运行系统的设备而言 o可以
添加 ≥⁄存储卡 o将数据存储到卡中 o但相对于 ≥⁄卡而言 o地图数据还是比较大的 o须考虑矢量数据的组织
问题 ∀
在本系统中 o运行环境配置如下 }tl硬件环境 }‹°uuts °⁄„ o ≤ƒ 卡式 Š°≥ o≥⁄存储卡 ~ul操作系统 }
•¬±≤∞~vl运行程序 }„µ¦°¤§∀
图 t 系统总体框架图
ƒ¬ªqt ׫¨ ·²·¤¯ ©µ¤°¨ ²©¶¼¶·¨°
图 u 系统功能模块图
ƒ¬ªqu ׫¨ ©∏±¦·¬²± °²§¨¯²©¶¼¶·¨°
u 基于 „µ¦°¤§的功能开发
211 系统界面的开发
根据界面设计要求 o在 „µ¦°¤§≥·∏§¬²中创建存储为 „µ¦°¤§÷ 格式的 „µ¦°¤§q¤³¬文件来完成系统界面
的定制 ∀ „µ¦°¤§启动时根据 q¤³¬文件中的配置自动装载 ∀
在本系统中 o界面包括工具条 !菜单 !显示区 !状态栏等 ∀
212 系统功能的开发
系统功能的开发实现由 u部分完成 }一部分由 „µ¦°¤§…∏¬¯§¨µ提供的内置功能模块来完成 ~另一部分是
由 „µ¦³¤§提供的 „³³¯ ·¨技术 !对象模型及相关的脚本语言来完成的 ∀
u1u1t 内置功能的开发 在 „µ¦°¤§中 o提供一些内置的功能模块 o只要根据功能设计中的内容 o通过
„µ¦³¤§…∏¬¯§¨µ的开发发环境 o可完成相应的功能 ∀
根据二类调查外业移动系统功能设计的要求 o功能实现如下 }tl地图的管理功能主要有增加数据 !图层
新建 !打开地图 !保存地图 !图层设置以及退出等功能 ~ul地图操作功能主要完成放大 !缩小 !漫游 !放大到指
定图层 !下一屏显示 !上一屏显示 !全屏显示等 ~vl图形编辑功能主要完成增加点 !增加线 !增加面 !徙手画 !
uxt 林 业 科 学 wu卷
徙手量测功能 ~wlŠ°≥管理功能主要完成 Š°≥激活 !Š°≥测试 !Š°≥选择 !Š°≥流数据 !Š°≥日志轨迹等功能 ∀
图 v 航片数据管理
ƒ¬ªqv ׫¨ °¤±¤ª¨ ° ±¨·²©¤¨µ²¬°¤ª¨
u1u1u 自定义功能的实现 在森林资源二类调查中 o往往要用到一些
特殊的功能 o它是针对应用和数据的 o故需要开发自己的程序来实现某
一应用 ∀根据不同的应用 o可完成非常丰富的内容 ∀
v 系统的应用实例
311 二类调查数据的准备
对于存储在数据库中的数据 o可以使用 „µ¦ŠŒ≥ ⁄¨ ¶®·²³的 „µ¦³¤§工
具条进行检出保存为供 „µ¦°¤§外业调查使用的数据文件 ∀本文只从库
中调出与二类调查相关的数据如部分基础数据 !前期二类成果数据 !航
片数据 !地形图数据等 ∀
312 Π∆Α空间数据的组织管理
由于 °⁄„的 ≤°˜运算速度 !存储空间和屏幕显示等因素的限制 o在
空间数据相对较大时数据的启动和显示将很慢 o因此采用如下方法对数
据进行了处理 }第一 o对航片 !扫描地形图进行分块管理 o并在减少信息
损失的情况下进行压缩 o如图 v ~第二 o对基础数据k如河流 !水系 !道路 !
居民点l !林相数据 !扫描地形图等进行图层比例控制显示 o以取得较好显示效果和较快的运行速度 ∀如 }tl
在启动二类调查系统时 o只显示行政区界 !道路 !河流 !山峰点等数据 o如图 w ~ul根据要调查地点 o在 Š°≥的
辅助下 o进行数据的显示 o如图 x ~vl调查地点背景数据的显示 o如图 y ∀
图 w 启动数据界面
ƒ¬ªqw ׫¨ ¬±·¨µ©¤¦¨ ²©¶·¤µ·¬±ª§¤·¤
图 x 调查数据检索
ƒ¬ªqx ׫¨ ¬±§¨¬²©¬±√¨ ¶·¬ª¤·¨ §¤·¤
313 二类外业调查
对于从 „µ¦ŠŒ≥桌面软件中检出的要调查的二类数据 o使用同步软件将其拷贝到 °⁄„的存储卡中 o使用
„µ¦°¤§软件进行数据采集工作 ∀
在外业调查中 o根据 Š°≥导航定位到调查地点 o然后进行二类数据的调查 ∀如 }tl空间数据的采集 o如
边界的修改 o如图 z ~ul小班数据的采集 o如调查因子的输入 o如图 { ∀
314 二类数据的入库
当完成二类数据收集后 o需要把检出的数据入库 ∀入库时需要在桌面系统中预先启动编辑 o检入按钮就
会激活 o进而完成数据的入库和更新 ∀
vxt 增刊 t 许等平等 }基于嵌入式 ŠŒ≥的森林资源二类调查数据采集系统
图 y 地形数据显示
ƒ¬ªqy ׫¨ §¬¶³¯¤¼ ²©§¤·¤
图 z 空间数据修改
ƒ¬ªqz ׫¨ §¨¬·²©¶³¤¦¨ §¤·¤
图 { 属性数据采集
ƒ¬ªq{ ׫¨ ¦²¯¯¨ ¦·¬²± ²©¤·µ¬¥∏·¨ §¤·¤
w 结论
实现基于 °⁄„二类调查数据的组织 !管理及操作 o通过对底图的管理 o提供背景数据 o有助于新的数据
的采集 ~
集成 Š°≥ o实现二类调查时外业导航功能 o使二类用户清楚身在何处进行数据采集 ~
在底图的基础上和 Š°≥的辅助下 o实现小班界线现地的编辑和修改 o从而实现数据采集的正确性 ~
通过可视窗口界面 !使二类小班属性数据录入方便 o提高效率 o降低度出错率 ~
通过同步软件与室内数据库连接 o实现了数据库的及时更新 ~
已调查过数据进行标注 o使二类野外调查的检查验收工作更加简便 ∀
参 考 文 献
许等平 o唐小明 o王金增 o等 qussx q基于 °⁄„的森林资源规划设计调查数据采集系统的研究 q林业资源管理 oktl }x| p yu
聂祥永 o张 敏 qussu q关于实现森林资源调查工作全程信息化问题的探讨 q林业资源管理 okvl }t p u
冯宝红 o郑小元 o王 庆 o等 qussv qŠ°≥2°⁄„在土地变更调查中的应用研究 q测控技术 ouuk{l }uv p uw
k责任编辑 朱乾坤 石红青l
wxt 林 业 科 学 wu卷