一、引言

伴随林业现代化的稳步推进，对林木采伐设计的精度与效率提出了更高要求。外业调查作为林木采伐设计的关键环节，其数据的准确性与完整性直接关乎采伐方案的科学性与合理性。传统的外业调查方法在定位精度、工作效率以及数据误差等方面存在诸多不足，难以适应现代林业发展的迫切需求。RTK 技术作为一种高精度的卫星定位技术，为林木采伐设计外业调查带来了全新的解决方案。

二、RTK 技术原理及特点

1.RTK 技术原理

RTK（实时动态差分）是一种广泛应用的 GPS 测量技术，它通过测量载波相位的差分值，并经由坐标转换，精确计算出两点之间的距离。其工作原理是接收卫星信号，分别计算出卫星到基准站和流动站的距离，接着通过坐标转换，将流动站的坐标转换至基准站的坐标系下，从而准确得出两点之间的水平直线距离。RTK 技术基于载波相位观测值的实时动态定位技术，通过基准站与移动站之间的实时数据传输和差分处理，可实现厘米级的超高定位精度。

2.RTK 技术特点

  2.1.高精度：能够提供厘米级的定位精度，完美满足林木采伐设计外业调查的高精度要求。

2.2.操作简便：设备轻巧便携，操作流程简单易懂，便于外业人员携带与使用。

三、RTK 在伐区林木采伐设计外业调查中的应用

1.RTK在圆形标准地测树中应用

1.1. 湖南省多山且丘陵众多，伐区普遍存在一定坡度。在伐区设计过程中，坡度对确定标准地边界的准确度产生了一定影响，进而影响标准地内所需测量林木的株数，最终波及林木蓄积量。利用 RTK 技术确定两点之间的距离为水平直线投影长度，可无视坡度大小对水平直线距离的影响，精准确定标准地边界，有效避免了传统方法中边界模糊、误差较大的问题。

1.2. 在实际的伐区采伐设计工作中，相同面积的伐区，标准地调查法比角规调查法所需测量的标准地数量更少，大大减少了工作量。同时，圆形标准地比矩形标准地更容易确定边界。经过对比，在伐区采伐设计工作中基本采用圆形标准地调查法测量标准地蓄积量。

2.利用 RTK 点放样功能对择伐、渐伐、抚育采伐进行伐后检查验收：能够准确测量树木的位置坐标，清晰标记采伐木和保留木，同时记录树木的胸径、树高、树种等属性信息，为伐后检查验收提供详实的数据支撑。

四、实际案例分析

    依据《湖南省伐区采伐技术规程》的规定，在实际工作中，经过对比发现，测量半径为 12.62 米（直线距离）的圆形标准地在操作中具有易操作、任务量小、耗时少的突出优点。因此，在伐区设计工作中通常使用圆形标准地进行测量。下面结合圆形标准地调查法与实践案例，将伐区采伐设计外业调查的整个过程步骤呈现如下：

 1. RTK测量仪的准备

 1.1. RTK测量仪的组成：一般由主机、手簿和对中杆组成。

 1.2.设备连接：将主机安装在对中杆上，手簿支架安装在对中杆上并将手簿固定在支架上，长按手簿和主机电源键开机，点击手簿中测量软件进入，点击左上菜单栏，点击设备连接，点击使用模式-连接主机作业，连接方式选择WIFI，点击搜索，点击选择主机对应SN号，即可将主机与手簿连接上。

2.操作步骤

2.1.新建工程：设备连接后，在测量软件界面上点击工程进入工程管理界面，点击新建进入新建工程界面，工程名默认为当前时间，也可以根据需要修改（如××乡镇××村F01，乡镇、村表示行政区划，F01表示1号伐区），套用工程默认不套用，点击确定项目新建完成。

2.2.进入需设计的伐区内，确定标准地的控制点，连接设备并显示固定解之后，将对中杆放置在控制点位置，使杆上的气泡居中，进行点测量作业。

2.3.点击测量，进入测量界面，点击左上角点名输入框进行点名输入（如F01-1，表示1号伐区第一个标准地），按照实际杆高在杆高输入框输入杆高数值，点击测量图标，进行数据采集，点击确定保存数据，保存的数据可在点库中进行数据查看。

2.4.点击测量界面的点库，点击待放样库，点击左下角的加载，点击库选，进入坐标库，找到采集的点并选定，点击确定，导入到待放样库中。

2.5.点击点放样，进入点放样界面，点击点库-待放样库，点击需要放样的点，点击放样，点击确定。

2.6.以控制点为圆心，顺时针或逆时针方向对位于半径12.62米内的树木进行每木检尺。

 2.6.1.皆伐：

将主机移动到需要测量的林木位置上，将对中杆上的气泡居中，等待手簿的语音提示“固定了”或手簿右上角的设备信息图标显示固定，在放样提示界面上可以看见距离后面的数值，这个数值就是控制点到该林木的水平直线距离，对小于12.62米距离的林木进行测树并将测量结果记录在《伐区林木调查检尺登记表》中，大于12.62米距离的林木表示已超出圆形标准地范围外则不用测量。

2.6.2.择伐、渐伐、抚育采伐：

2.6.2.1.利用点放样功能对标准地中的采伐木和保留木进行标记。在所设置的标准地中，选择2﹣3块有典型代表性的标准地。每木检尺时，对标准地内的林木按照采伐设计要求确定采伐木和保留木，将采伐木和保留木的坐标采集保存在手簿中，采伐木点名修改成C1­n，保留木点名修改成B1­n,并将标准地中相应的采伐木用红色油漆作标记，作为采伐作业时采伐工人选择采伐木的参照模板。

2.6.2.2.利用点放样功能对择伐、渐伐、抚育采伐的伐区进行伐后质量监测验收。采伐方式为择伐、渐伐、抚育采伐的伐区采伐结束后，如果需要对采伐质量进行监测和验收时，可以利用RTK测量仪的点放样功能来达到监测和验收目的。当设备进行固定后，进入测量标签页，点击测量界面的点库，点击待放样库，点击左下角的加载，点击库选，进入坐标库，找到标记为采伐木的点并选定，点击确定，导入到待放样库中，点击点放样，进入点放样界面，点击点库，选定需要放样的点，点击后面的放样，点击确定，根据放样提示进行放样，根据个人习惯可以切换放样指示方式，点击指南针图标，可显示目标方位和目标距离，再次点击指南针可关闭显示，通过放样指示和指南针，放样到指定位置，放样目标在设置的限差范围内会听到“嘟嘟”的提示音，则可确定放样目标。按照顺时针或逆时针方向依次确定所有的采伐木是否按照设计进行了采伐，保留木是否保持完好，有没有过度擦伤、折断等情况，采伐强度是否在合理的范围内。并根据测量结果评估该伐区是否按照采伐设计进行采伐。

五.传统测树与利用RTK测树的数据对比分析

1.表1是6个不同树种不同坡度伐区圆形标准地使用传统测树和RTK测树得到的数据。经过对比发现，RTK测树得到的标准地平均株数、标准地平均蓄积、伐区蓄积的值都比传统测树得到的数值大，并随着坡度增大而增大。

2.原因分析

2.1.根据三角余弦函数公式cos（A）=（A-坡度，b-邻边即所测树木到控制点的水平直线距离，c-斜边即所测树木到控制点的斜线距离）（如图1所示），A越大，cos（A）值越小，在b值不变的情况下，c值越大，即坡度越大，斜线距离越大,使用皮尺测量直线水平距离的误差越大。

2.2.在传统伐区采伐设计中，确定两点之间水平直线距离使用的工具是皮尺，由于地形和标准地内树木及灌木的阻拦，10°以上坡度的伐区，实际操作中很难使皮尺处于绝对水平状态，皮尺是处于一种倾斜的状态，对确定标准地上、下坡边界位置的林木是否处于标准地内产生很大的影响；而使用RTK测量控制点到所测林木的距离是水平直线距离，地形、坡度及标准地内林木、灌木对视线的阻拦对数据测量结果和精度没有影响，导致使用RTK测量标准地内的林木株数比使用传统方法测量的林木株数要多，从而使标准地蓄积和伐区蓄积数值也更大，精度更高。

所以随着坡度的增大，RTK测量距离和皮尺测量距离相差越大（如表2）。在这次对比测量中，对标准地上坡和下坡位置靠近边界的林木，先用皮尺测量水平距离，再使用RTK测量，将数据进行登记，筛选出使用RTK测量距离在12.62米内的林木。经过对比发现,使用皮尺测量距离超过12.62米的林木，但使用RTK测距则在12.62米内。

2.3.RTK测量的距离是水平直线距离，比传统测量方法中使用皮尺测量距离精度更高，确定标准地边界精度更高，测量标准地内林木株数精度更高，标准地蓄积和伐区蓄积精度更高。

六、RTK 应用中面临的问题及解决措施

1.卫星信号遮挡：在密林、山区等野外复杂环境中，卫星信号可能受到遮挡，设备不显示固定解，影响定位精度。解决措施包括选择晴朗的天气，等待设备显示固定解，或者使用最新的设备淘汰老设备。

2.电池续航能力：外业调查工作时间较长，设备电池续航能力可能不足。在作业前确保主机和手簿电量充满，作业中开机，完成作业后关机，基本上可以保证设备使用一天的时间。

七、结论

RTK 技术在林木采伐设计外业调查中的应用，极大地提高了调查工作的精度和效率，为科学合理的林木采伐设计提供了有力的技术支持。现在，有的RTK设备已经具备内置的林业功能包，集计算器、卫星电话、电台等多种功能于一机，确保调查人员轻装上阵、提高效率，卫星电话功能最大程度保障了调查人员的生命安全。

参考文献

[1].湖南省林业厅 《湖南省伐区采伐设计技术规程》2011.5

[2].广州中海达《Haida RTK GPS操作手册》2020.8

[3].司龙伟；李志刚；梁超；张柯.《RTK在河南省林草湿监测森林样地外业调查中的应用》 河南林业科学2024年第一期25-27

[4].贾洪量；丁诗东；周永杰. 《RTK与罗盘仪在林草生态综合监测森林样地调查中的效率比较》 吉林林业科技2024年第三期20-25

[5].邓利；樊振祖.《RTK测量技术在伐区设计上的应用》内蒙古林业调查设计2013.5第36卷第三期126-128