RFID技术在林业一类清查样木复位中的应用

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1、RFID技术在林业一类清查样木复位中的应用1 引言森林资源连续清查采用系统抽样方法估计总体蓄积，需要布设固定样地， 埋设样地中心桩和角桩， 定期对固定样地施行复位调查。固定样地复位与增设， 传统的方法是通过罗盘仪引线定位或目视判图定位，由于仪器误差或技术人员地形图判图能力不同，一些样地难以复位，影响调查质量。而采用GPS定位导航技术进行样地复位调查，能快速方便的找到复位中心桩，确定样地位置；同时利用RFID技术可以快速得到样木信息，大大提高工作效率，节省时间与精力。2 一类连清样地样木传统定位、复位方法2.1样地样木传统的定位复位方法我国全国森林资源连续清查体系采用公里网交叉点或公里网加密方法

2、布设样地（北方比南方样地要多一些），在样地实地定位时，传统方法是采用罗盘仪引线定位，具体做法是：（ 1）在11万地形图上样地周围（最好在100m的范围内）寻找一个在图上和实地都能准确定位的明显地物点，如交叉路口、 山峰最高处、三叉河沟、桥梁两端等，此明显地物点称为引点，在地图上量测该明显地物点到样地中心的方位角和水平直线距离；（2）在实地准确找到该引点，将罗盘仪架设在引点上，按图上量测出的磁方位角和水平直线距离换算成地面的实际距离引线定位样地中心。 罗盘仪引线定位确定样地实地位置要达到定位精度，需要较高的地形图识图能力， 能够在实地准确找到引点位置。能熟练操作罗盘仪， 准确瞄准引点到样地中心的

3、方位角， 准确量测引点到样地中心的实地水平直线距离。在实际样地定位工作中， 由于技术人员地形图判图能力不同， 造成引点位置判错，由于罗盘仪操作熟练程度不同， 仪器误差以及引线所过之处地形陡峭或植被茂密，造成方位角测错或引线距离难以准确量测的现象时有发生。由于上述原因， 在一些地区的森林资源监测体系少数样地定位误差超过10米，甚至有引点判错， 出现样地定位误差高达几百米的现象。确定样地实地位置，埋设样地中心桩和角桩， 建立森林资源连续清查体系后，需要定期对固定样地时行复位调查。森林资源连续清查每隔5年复查一次（有的地区10年一次），复查时要求先找样地中心桩和样木，此项工作称为样地复位。寻找样地中

4、心桩，传统的方法主要有：（1）利用标记有样地位置的地形图结合历次复查记录为依据目视判图寻找。（2）用罗盘仪按初查或复查记录的引点、方位、距离引线定位寻找。采用上述方法寻找复位样地，前者需要较高的地形图识图能力， 后者在引线所过之处地形陡峭或植被茂密时，罗盘仪导向与测绳量距误差大，费时费力，工作量很大。一些样地要反复搜寻才能找到，少数样地经过反复搜寻数日仍无法找到。样地找不准确， 样木就更加难以复位。 传统上在找准样地的时候，样木只能靠一些标记来进行寻找，然后通过测量样木的数据，加以记录， 来得到样木的信息属性。 由此可见， 传统的样地样木定位复位方法工作时间长，难度大，效率低。因此，要提高固定

5、样地样木的定位复位精度，就必须改进调查手段， 增加科技含量，提高监测效率， 才能把我国森林资源连续清查工作推向一个新的发展阶段， 对于样地样木的定位复位技术研究将是森林资源连续清查工作长期研究的课题。2.2影响样地样木定位复位的主要因素1）向导问题：前期向导有的年迈已故，有的经常外出，有的是外地民工，有的前期调查时为了节省开支而不雇向导，有的怕错漏项目要扣款而伪造向导姓名、住址，影响了后期调查的样地复位2）原设样地移位：初查时有的调查员由于责任心不强，遇到远的、难的地段不到位， 随意更改地方； 有的调查人员由于技术水平问题，引点精度超出允许误差范围，造成偏离原位较远，甚至位移了山头；有的引点测

6、量前，仪器没有校对，使磁方位角与坐标方位角相差较大，造成样地不能落在真正的位置上，给后期调查带来了样地复位的困难。3）项目记载不完整：如土名记载，有的只写大地名，而不写脊、沟、凹等具体小地名 ,，记载，有的只写姓而不写名，有的写了姓名却不写住址和工作单位，使后期调查时难以查找。有的“样地概况说明栏”填写不完整, 如样地的具体位置，引点的具体位置、坐标方位、水平距离，跨2个以上地类的示意图，复位样地复位的条件（如找到角标、树号牌、定位树、土壤坑等）。4）样地位置图调绘不详细： 个别调查员为了应付了事， 只画12条山脊线和1个小正方形，除此之外，没有任何其他地物标，完全不起示意作用，后期调查员难于

7、用此图进行判读。5）土壤坑不标准：有的调查员上山不带锄头，在外业时随便用柴刀代替挖几下，有的甚至不挖。使后期复查时少了1个查找样地的依据6） 样地定位树的设置不标准： 样地外围定位树用油漆编写的号码容易退色。有的调查员所测的距离、方位不准确，无法反测定位7）胸高位置线不明显：有的调查员划胸高位置线不用油漆而用蜡笔，时间长了模糊甚至没有痕迹8）固定标志 (水泥桩) 被拔、被毁：由于开荒、采伐、造林、砍柴等人为活动，而造成水泥桩丢失。另外，由于当地群众不了解情况，以为是纠纷山界或者是矿场标记，也会使水泥桩遭受破坏丢失。9）辅助标志 (木桩) 腐烂：在外业调查时有的调查员用的木桩过小，易于腐烂10）

8、树号牌 (铝片) 脱落、丢失：由于复查间隔期较长，钉树号牌的铁钉生锈腐蚀使树号牌脱落丢失。 另外，随着树木直径的生长， 也会逐渐把铁钉包进去 , 而把挂在铁钉上的树号牌推出直至脱落。3 RFID技术在森林资源连续清查样木复位中的应用3.1RFID 3.1.1RFID概述RFID (Radio Frequency Identification )的全称是无线射频识别技术, 其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止或移动中的待识别物品的自动机器识别，是一种非接触式的自动识别技术。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识

9、别技术无法企及的。它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准； 可自由工作在各种恶劣环境下；可进行高度的数据集成。 另外，由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。3.1.2RFID组成结构RFID组成结构RFID电子标签（ Tag）是RFID主要核心部件，用于存储生产厂家及商品的识别信息。包含一个电子芯片和一个微型天线。RFID阅读器（ Reader ）的作用是非接触、快速读取标签内容。典型的阅读器包含有高频模块 (发送器和接收器 )、控制单元以及天线。此外，阅读器还有附加的接口 (RS232、RS485、以太网接口等 )，以便将所获得的数据传送给 R

10、FID信息处理计算机或从信息处理计算机接收命令。RFID标签写入器的用途是给RFID电子标签写入厂家及商品的电子信息，并可在标签的背面打印条形码。3.1.3RFID优势快速扫描条形码一次只能有一个条形码受到扫描；RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。体积小型化、形状多样化RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。 此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。抗污染能力和耐久性传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。 此外， 由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以

11、特别容易受到折损； RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。可重复使用现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除 RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。穿透性和无屏障阅读在被覆盖的情况下， RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。 而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。数据的记忆容量大RFID最大的容量则有数兆字节。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。 未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。安全性由于RFID承载的是电子式信息，其数

12、据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。近年来，RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。 它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。3.1.4RFID使用频率和应用领域在操作中有 4种波段的频率，低频（ 125KHz），高频（ 13.54MHz），超高频（ 850-910MFz），微波（ 2.45GHz）.每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。典型工作频率典型应用优势特点识别距离低 频 标签125KHz ，133KHz 动物识别、

13、容器识别、工具识别、电子闭 锁防盗等省电、廉价；工作频率不受无线电频率管 制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用等阅读距离一般情况下小于1米中 高 频率标签13.56MHz 木材储运 、数据传输、电子闭锁防盗（电 子遥控门锁控制器）等省电、廉价；工作频率不受无线电频率管 制约束；可以穿透水、有机组织、木材等； 非常适合近距离的、较高速度的、数据量要求较大的识 别应用等阅读距离一般情况下小于1米微 波 射频标签433.92MHz，862(902)928MHz，2.45GHz，5.8GHz 移 动 车 辆 识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭

14、锁防盗（电子遥控门锁控制器）等是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否 适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，射频标签及读写器的价格等方面。对于可无线写的射 频 标 签 而言，通常情况下，写入距离 要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量相应的射频识别系统阅读距离 一 般 大 于1m ， 典型情况为 46m ， 最大可达10m以上。3.2GPS在样地复位中的应用利用GPS导航功能寻找样地中心桩，其操作方法如下：1)在地形图上计算样地中心桩的坐标。由于全国森林资源连续清查体系采用地形图的公里网交叉点或公里网加密方法布设样地，而地形图上每条横纵公里网线都标有其横坐标和纵坐标，因此样地

15、坐标可以从地形图上很容易查定和计算。2)在GPS接收机中进行坐标转换参数的设置。一是坐标位置格式设置，要将位置格式设置为用户自定义格式。二是坐标系统设置， 要将坐标系统设置为用户自定义坐标系统。3)将从地形图上计算出的样地中心桩坐标存入GPS接收机内，建立航点。4)建立导航，寻找样地。用目视判图法接近样地时，在GPS接收机导航页面为存入机内的样地航点建立导航， 此时导航页面会提供当前点与目标点的方位角和距离，根据 GPS提供的方位角确定寻找方向，如果你行走方向正确，导航页面提供的当前点与目标点的距离会逐渐缩小，当两者距离接近0米时，仔细寻找即可轻松发现样地中心桩。 在实际工作中，利用 GPS接

16、收机导航技术寻找有 GPS 实测坐标的样地中心桩， 只要中心桩不被人为或自然灾害破坏，复位率可达 100%。3.3RFID技术在样木复位中的应用利用RFID技术进行样木复位，操作非常简单。方法是：在前期GPS定点的时候，将数据点信息制作成RFID电子标签，然后贴在对应的样木位置（电子标签要给予保护，以防被破坏），在进行样木复位时，最好采用GPS进行导航到样地附近，然后用 RFID进行扫描识别即可，设备会把该样地的信息全部记录下来并传输给后台服务器，然后和以前的数据库对比，即可发现样木信息的准确性。当发现数据不一致的情况下， 可以对数据库的数据进行修改， 即更新数据库信息。同时使用 RFID技术避免了样木没有卫星信号导致无法进行信息采集的无奈局面，给外业作业队伍提高了很大的工作效率，节省了很多的外业时间。4结论随着3S 技术的普及，在森林资源连续清查中，GPS全球卫星定位导航技术和RFID自动识别技术的应用也会越来越广泛。对于GPS的应用，在 2003年广西区直各国有林场森林资源规划设计调查以及2005年广西森林资源连续清查第七次复查均使用了 GPS定位导航功能对样地进行定位、复