一种基于RTK技术开展复杂森林植物群落样方调查的方法

本发明涉及森林调查实用，具体为一种基于rtk技术开展复杂森林植物群落样方调查的方法。

背景技术：

1、rtk（real time kinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分 gps（rtdgps）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。在基准站上安置一台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站 gps接收机在接收 gps 卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度。作为一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现极大地提高了野外作业效率。

2、森林植物群落样方本底调查，是开展物种系统发育及演化、森林群落结构分析、种间关系判别、群落演替进程以及全球气候变化背景下森林植物群落变化及响应等研究工作的基本前提。目前国际通用调查方法为热带森林研究中心（ctfs）制定的国际标准，国内也采用中国生态系统研究网络（cern）以及国家林业和草原局（cfern）制定的相关标准执行。上述标准在执行调查工作时，均在选定样方内进行每木调查，其中立木的坐标定位往往至关重要，且占据了样方调查的大量工作时间。传统的调查方式，多采用森林罗盘结合测尺定位，但耗时久远，人力成本过高。近十年内，随着现代测绘技术的发展，全站仪也被广泛用于样方立木坐标调查，但往往需要测绘专业人员操作使用，普通工作人员难以熟练操作。通过十余年的样地建设及调查工作，在复杂森林植物群落，特别是林下杂木密集、灌草丛生，视线受阻的情况下，全站仪面临多次搬站，系统误差大大上升，工作效率急剧下降。

3、现今，森林植物样方调查技术的应用已经不仅局限于传统的林业调查，在开展环境保护评估、森林生长及健康功能评价、生态系统服务价值确立、森林碳储估算等多方面被大量应用，因此亟需引入一种新的技术方法，提高森林植物样方调查的效率，提高使用便利性；特别是在复杂群落下，有效减少系统误差，降低调查成本；同时降低操作的专业技术门槛，便于更多机构、研究所、院校使用。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于rtk技术开展复杂森林植物群落样方调查的方法，该方法能够有效提高森林植物样方调查的准确度，特别是在视距不足，林下成分复杂的森林群落调查中，减少系统误差，降低调查成本，节省人力、物力。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

3、所述方法包括如下步骤：

4、s1样地选取：根据专业监测的目的、任务及需求，选择拟建立森林样方的具体区域，进行现场踏勘。现场踏勘主要针对监测地点的可达性、工作开展的安全性进行评估，完成选址。

5、s2确定样方大小：根据实际监测任务，样方大小通常为0.1ha-25ha不等，样方通常为空间垂直投影四边相等的正方形，或可根据实际需要调整为长方形。

6、s3基准站设置：选择基准站点位，在基准站设置过程中，选择“china cgcs 2000”坐标系，选择投影，并获取中央子午线。通过连接基站，设置发射功率和信道。

7、s4确定样方起始点：基准站设置完成后，靠近基准站设置移动站。设置完成后，移动站链接成功并固定后，可移动至样方西南角进行打点定位。

8、s5确定样方边界：样方西南角确定后，使用移动站设置该点为固定点，向东或北进行点放样，开始确定样方四角，每个角点与起始点距离根据实际设置的样方大小发生变化，四角确定后可通过样方绳围拢样方边界。

9、s6确定区域5m间隔投影点：从西南角开始，自西向东，用点放样的测量方式把样方南侧边线每间隔5m的投影点确定。基于每个5m间隔投影点，向北放样，把整个样地的5m间隔投影点全部测出并定桩标记。该标记点也将作为样方地形图（分辨率5m的等高线图）的生成依据。

10、s7每木坐标调查：在每个投影5m×5m的小方格内，按顺时针方向标记所有立木，挂牌；使用移动站对其进行坐标记录。

11、s8树图整理：根据每木调查获取的全部坐标点位，系统导出后生成样方树图。

12、进一步地，s2中，在样方选取时应尽量选择森林植被均一性较高的区域，避免样方内出现大量水体面积、通行道路、砍伐破坏面、地质灾害易发点等。

13、进一步地，s3中，基准站位置通常位于距离森林样方最远端2km以内，视距可达的山脊或开阔地，保障基准站信号强度满足需要。

14、进一步地，s4中，移动站信道设置必须与基准站的信道完全一致，移动站支撑杆杆高需与基准站一致

15、进一步地，s5中，样方边界确定后，通过移动站针对四角进行1-2次位置校正，保障四角点位误差在空间垂直投影距离上小于10cm。

16、进一步地，s7中，在移动站单杆定位时，应保持其水平，接地点位于立木基部。

17、进一步地，s8中，于群落内出现较多攀援藤本、乔木状灌木、附生植物时，针对攀援藤本，移动站单杆定位于其露地基部；针对乔木状灌木，移动站单杆定位于其株丛中心点；针对附生植物，移动站单杆定位于其空间垂直投影区域中心点。

18、本发明有益效果：

19、（1）rtk技术应用于测绘领域其技术已经较为成熟，测量均为单点测量，误差均匀、独立，不存在误差积累，精度可靠程度较高。相较于森林罗盘，rtk携带更方便，不容易损坏，减轻了调查人员野外调查中的负担。从寻找样方到确定样方四角及边界，rtk大大缩短了作业时间，切实提高了野外作业效率。

20、（2）在复杂森林植物群落中，其测量不受通视影响，大大优于全站仪的使用。

21、（4）无论是边界确立亦或每木调查，其定位误差可降低至厘米级，对于空间垂直投影面积16ha以上的大型样方，其误差不足万分之五，有效满足了调查需要，并填补该领域的技术空白，对于无论森林基础资源调查亦或相关部门开展研究、评估等工作具有领先的借鉴和指导意义。

技术特征：

1.一种基于rtk技术开展复杂森林植物群落样方调查的方法，其特征在于：所述的方法包括：

技术总结
本发明公开了一种基于RTK技术开展复杂森林植物群落样方调查的方法是以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术，由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。森林植物群落样方本底调查，是开展物种调查、系统发育及演化、森林群落结构分析、种间关系判别、群落演替进程以及全球气候变化背景下森林植物群落变化及响应等研究工作的基本前提。通过基于RTK技术开展森林植物群落样方调查，能有效提高森林植物样方调查的效率，提高使用便利性；特别是在复杂群落下，有效减少系统误差，降低调查成本；同时降低操作的专业技术门槛，便于更多机构、研究所、院校使用，填补了领域内技术实际操作空白，拓展了技术实用空间。

技术研发人员：范中玉,刘维暐,杨开业,李金,明升平,许琨
受保护的技术使用者：中国科学院昆明植物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15