基于3S技术的森林防火规划制图过程研究

2024年4月16日发(作者：)

基于3S技术的森林防火规划制图过程研究

毛丽君

【摘 要】为优化森林防火规划制图过程,保证森林防火规划编制工作的高效持续开

展,在总结传统规划制图过程不足的基础上,提出基于谷歌地球、奥维互动地图、

ArcMap等3S技术软件的规划制图过程,实现高效、精准、常态化的数据采集及规

划设计模式.基于3S技术的制图过程应遵循资料收集、底图准备、野外调查、外业

数据导出及分析设计、数据统计、制图输出等步骤.为促进森林防火工程项目的有

效开展和森林防火编制规划工作的可持续进行,应加强全国森林防火基础数据库的

标准化建设并注重及时更新,综合利用国内各种遥感信息源.%In order to optimize

the mapping process of forest fire prevention planning and ensure the effi-

cient and continuous development of forest fire prevention planning, this

paper put forward the mapping process of 3S technology software

integrated Google Earth,Ove Interactive Map and ArcMap based on the

summary for the shortcomings of traditional planning mapping process,

achieving the efficient, accurate and normalized model of data collection

and planning. The mapping process based on 3S technology should follow

the steps of data collecting,base map preparation,field investigation,field

data export and analysis,data statistic and cartographic output. This paper

suggested to strengthen the standardization construction of national

forest fire prevention database in the planning process,and

comprehensively uti-lized the domestic remote sensing information source

to promote the effective development of forest fire prevention project and

the sustainable construction of forest fire prevention planning.

【期刊名称】《林业调查规划》

【年(卷),期】2018(043)001

【总页数】5页(P66-70)

【关键词】森林防火规划;制图过程;3S技术;谷歌地球;奥维互动地图;ArcMap

【作 者】毛丽君

【作者单位】南京森林警察学院 森林消防学院,江苏 南京210023

【正文语种】中 文

【中图分类】S762.2;S771.3

受全球气候变暖和极端天气增多的影响，世界各地的森林火灾呈现高发态势。为了

积极应对严峻的森林防火形势，巩固上一阶段森林防火工作建设成果，全面提升我

国森林火灾综合防控能力，国家林业局组织编制了《全国森林防火规划(2016—

2025年)》(以下简称《规划》)。《规划》中提出，“未来10年，我国规划投资

450.95亿元，重点实施林火预警监测系统、通信和信息指挥系统、森林消防队伍

能力、森林航空消防、林火阻隔系统、森林防火应急道路六大建设任务”[1]。在

《规划》指导下，各级林业主管部门正积极组织编制本地区的森林防火规划，分解

落实各项重点工程建设任务。

编制森林防火规划是全面提升我国森林火灾综合防控能力的重要措施，森林防火规

划制图则是规划编制工作的基础过程和重要依据。森林防火规划编制工作主要遵循

资料收集、实地调查、规划设计和专家评审等步骤[2]。规划成果应包括规划说明

文本、防火措施统计和资金投入概算表以及森林防火规划图三大部分[3]。其中森

林防火规划图的制作贯穿了整个规划编制过程，是设计各项防火措施数量和资金概

算表格的数据来源，图面直观体现了规划说明文本中拟定建设的森林防火基础设施

规划数量及分布地点。科学合理、规范高效的森林防火规划制图是精准落实森林防

火工程项目的有力保障，是分步建设各项森林防火基础设施的重要依据。现有关于

森林防火规划方面的研究比较注重规划编制内容及方法的宏观分析[2-4]，而缺乏

对规划制图的过程研究。本文通过分析传统森林防火规划制图过程中存在的问题，

提出基于3S技术的规划制图流程，为森林防火规划编制工作的高效持续开展提供

借鉴。

1 传统制图过程中存在的问题

传统森林防火规划制图实施过程如图1所示。

图1 传统森林防火规划制图过程Fig.1 Mapping process of traditional forest

fire planning

1.1 地形图老旧，时效性差

外业调查通常采用纸质地形图(1∶10 000比例尺为主)和手持GPS采点相结合的

标绘记录方式。利用地形图进行实地调查主要依赖调查者的用图经验和识图能力。

由林业相关部门提供的地形图成图时间较早(通常为十几年前的测绘成果)，在野外

与现地对照时无法体现近几年发生变化的地形，因此加大了外业调查人员在野外识

别地物和寻找路线的难度。如果购置较新的地形图，则审核周期长且花费成本高。

1.2 外业调查操作不便

由于地形图的图幅限制，在进行外业调查前需要将规划区多幅地形图进行裁剪、拼

接后折叠使用。拼接后的地形图往往体积较大，使用铅笔在地形图上勾绘时操作不

便，精度不高且勾绘失误后不方便修改。使用时要注意防水，防止图纸受潮破损。

在外业调查过程中还要避开人群，严格防止国家秘密基础测绘成果的泄密。

1.3 内业重复标绘，费时费力

内外业数据无法同步，造成重复标绘工作繁琐、效率低下且精度欠佳。外业调查工

作完成后需要将在纸质地形图上标绘的成果数据矢量化到电子平台上。电子底图根

据规划区范围大小及资料收集情况的不同，可选取高分辨率遥感影像或数字化地形

图，内外业工作底图不统一时绘制的调查结果会产生坐标位移。

1.4 手持GPS仪辅助调查结果的不确定性

调查时为提高数据精度，需携带手持GPS仪记录辅助定位数据。受出厂性能和地

形因素等条件的影响，部分手持GPS仪存在信号不稳定、定位精度不高、数据不

能导出到电脑端等问题。GPS使用时需定义为与规划底图相一致的坐标系统，在

未正确定义坐标系统的情况下会导致测量结果发生位置偏移，同一点的坐标可能会

有几十米甚至上百米的差异[5]。

1.5 规划主观性较强

在野外调查中获取实地已有森林防火基础设施的位置和数量后，结合对现有资料、

相关标准、规划区和国内外森林火灾预防和扑救工作建议的综合分析进行规划设计

[2-4]。在规划制图过程中以主观经验为主，缺乏定量化分析。

2 基于3S技术的规划制图过程

3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography

information systems，GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS)

的统称。随着3S技术的不断发展与综合应用，已开发出多种功能强大的3S技术

集成应用软件。本文提出使用Google Earth提供的遥感数据源作为底图，结合奥

维互动地图app进行野外调查，通过ArcMap软件平台的GIS空间分析和制图功

能进行森林防火规划制图的过程。该方法能够有效提高森林防火规划制图的工作效

率、节约设计成本、提高设计成果质量和精度、减少外业工作量。

2.1 软件介绍

谷歌地球(Google Earth，简称GE)是美国Google公司开发的虚拟地球软件，它

把遥感影像和各种地理信息布置在一个地球三维模型上，用户可以通过软件客户端

免费浏览全球各地不同时间段的高分辨率遥感影像。这些影像主要来源于 Digital

Globe、Earth Sat、Blue Sky、Sanborn等公司提供的卫星影像与航空摄影数据

的整合。Google公司一直积极地对其全球影像数据库进行更新，目前在中国大部

分地区已经更新为最近1年的影像数据。目前国内市场上存在如BIGE MAP、91

卫图助手等谷歌地图下载器，能够实现对谷歌地球高清、海量、无偏移影像数据的

下载，已广泛应用于森林资源规划设计调查、森林消防管理等工作中[6]。

奥维互动地图是由北京元生华网公司开发的基于Google API、百度API、搜狗

API的跨平台地图浏览器，同时支持多种知名地图，拥有强大的设计功能与地理信

息展现技术，可满足森林防火规划外业数据采集的需求。同时支持多种矢量数据格

式，能够进行离线地图数据管理，支持多种坐标系并提供信息检索功能等。在电脑

端的各种地理规划设计可以快速同步到手机平台上，在移动端现场采集到的数据也

可快速同步到电脑上[7]。

ArcMap是ArcGIS桌面软件的主要应用程序，拥有地图显示、编辑、查询和分析

等模块，包含着一套功能强大的专业制图和编辑系统，既是对象编辑器，又是数据

表生成器。在 ArcMap中可以进行点、线、面等图层的编辑操作[8]，也可以打印

或输出各种地理信息地图，还可以进行空间分析等。

2.2 制图过程

基于3S技术的森林防火规划制图实施过程如图2所示。

图2 基于3S技术的森林防火规划制图过程Fig.2 Mapping process of forest

fire planning basedon 3S technology

2.2.1 资料收集

除规划区基本情况和图面材料外，重点收集森林防火基础地理信息数据，主要包括

重点火险区、矢量化地形图、森林资源分布、已有森林防火基础设施等矢量数据。

目前许多省市在加强森林防火信息指挥系统建设时都研发了具有地理信息、业务管

理、辅助决策等综合功能的森林防火地理信息系统。系统数据库包含小班信息、森

林防火基础设施、重点保护设施、防火队伍、交通路网、影像底图等丰富的数据图

层(图3)。在实际调查中发现，由于基层防火部门资金和技术条件的限制，已经建

成的森林防火地理信息系统利用率低，数据库得不到及时有效的更新。用

ArcMap软件分析收集到的矢量数据图层，将已有森林防火基础设施数据转换成

kml格式并导入奥维互动地图手机端中。

图3 森林防火地理信息系统包含的数据图层Fig.3 Layers contained by forest

fire prevention GIS

2.2.2 底图准备

奥维互动地图集成有Google地图与卫星图、Bing卫星图、百度地图、搜狗地图

等多种知名地图，其中谷歌地球提供的卫星图未经过彩色增强处理，显示时更接近

地物原本的真实颜色，因而不及其他地图色彩鲜艳，但谷歌卫星图的数据更新速度

最快，能够显示近期林区内基础设施的发展变化，是用作森林防火规划底图的最佳

选择。外业调查前在奥维互动地图手机端下载离线谷歌卫星图以保障影像在林区内

的流畅显示，利用电脑端的地图下载器下载相同的影像图作为规划底图。

2.2.3 野外调查

实地调查时选取合适的调查路线，利用智能手机上的奥维互动地图软件即可展开调

查。软件采用手机运营商基站结合手机GPS定位，借助电子罗盘仪作为辅助工具，

调查者可以将实地情况与卫星图对照，做到实时精准定位且信号稳定不易丢失，并

且能够自动记录调查路线轨迹。操作介质为智能手机，携带方便且触屏勾绘直接精

准，如操作有误，更改简易[7]。奥维地图提供常用的矢量数据编辑工具，可以直

接在谷歌卫星底图上选择不同符号区分表示各种点、线、面状图层并储存基础设施

的多种属性信息，如绘制线状图层(如林区道路、林火阻隔带等)时能够实时显示对

象的长度。软件操作界面如图4所示。

2.2.4 外业数据导出及分析设计

将外业数据导出为kml格式并发送到电脑端。调查数据可以与ArcMap软件无缝

对接，无需繁琐的数据矢量化工作。在ArcMap中转换格式后打开，添加已有矢

量数据及谷歌卫星底图。综合利用GIS的空间分析功能，结合相关标准为森林防

火规划做出科学合理的辅助决策。目前GIS在森林防火规划设计方面的应用范围

非常广泛，例如，耿艳辉等[9]利用GIS的空间分析功能，依据相关的林区道路建

设标准，对广州市白云区下属开发区的林区防火道路进行设计，指导当地的路网规

划建设工作。唐伟[10]在综合考虑可燃物、森林潜在火行为、地理和自然条件、防

火树种与造林技术等因素的基础上，利用GIS平台对北京西山林场生物防火林带

的空间格局进行优化布置。许水燕[11]指出，利用栅格数据邻域分析方法可以从

DEM数据中提取山顶点，通过可视域分析计算出森林防火监测系统的了望覆盖率，

从而实现系统监测点的科学规划和合理布局。

2.2.5 数据统计，制图输出

对于部分基层林业或森林防火部门来说，由于缺乏专业软件应用技能，制图技术水

平有限，在进行日常工程建设规划布局时通常利用谷歌地球截图作为底图，在

Photoshop等绘图软件上进行绘图，操作较繁琐且不能获取准确的地理位置及属

性信息，无法结合空间分析等数据挖掘技术进行辅助规划设计。依据GIS空间分

析结果及标准要求完成规划设计后，在ArcMap软件建立的数据库中分图层统计

各种防火设施规划建设的数量，根据需要输出高分辨率的森林防火基础设施单项规

划图及规划综合一览图。

图4 奥维互动地图软件操作界面Fig.4 Operation interface of Ove interactive

map software

3 结语

随着科学技术的发展，利用3S技术结合少量的地面调查，已成为森林防火规划制

图的主要发展方向。3S技术能够显著提高森林防火规划外业调查工作效率，简化

设计流程并增强规划的科学性。从基于3S技术的规划制图过程中可见，森林防火

基础数据的获取和分析是森林防火规划制图的核心环节。《规划》中提出，要加强

森林防火基础数据库、空间地理数据库和遥感影像数据库等建设，构建全国统一的

森林防火大数据平台[1]。为保证森林防火工程项目的有效开展与规划编制工作的

可持续进行，应建立健全森林防火基础数据库并注重数据库的维护与动态更新，从

而及时地把握森林防火工程项目的实施进度。此外，文中提出的规划制图过程主要

依靠国外的谷歌卫星图作为遥感数据源。在我国航天遥感事业飞速发展的今天，应

深入挖掘国内遥感数据源在森林防火方面的应用潜力，在建设森林防火地理信息系

统时广泛采用国产高分辨率遥感卫星数据、航空摄影测量飞机及无人机航拍数据，

减弱对国外数据产品的依赖性。

参考文献:

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