一种国家森林资源连续清查云平台及样地监测方法

摘要

本发明涉及一种国家森林资源连续清查云平台及样地监测方法，云平台包括感知层、网络层、平台层、数据层、应用层和用户层，并提出一种样地监测方法，通过执行清查样地复位及设备布设，清查样地数据自动采集，清查样地动态监测管理，数据汇总统计分析和成果评价可视化的步骤，运行国家森林资源连续清查云平台，实现以自动监测代替人工调查，改变国家森林资源连续清查工作组织方式，以实时监测代替固定时间间隔调查，实现国家森林资源连续清查全域、全天候实时连续监测，大幅降低森林样地调查工作的组织和保障难度，降低调查工作危险性，降低调查工作和人员技术要求，降低调查工作质量把控难度，大幅减少调查和质检工作重复劳动。

说明书

技术领域

本发明属于物联网及地理空间数据采集、计算、处理技术领域，具体涉及一种国家森林资源连续清查云平台及样地监测方法。

背景技术

国家森林资源连续清查是森林资源调查体系中级别最高的宏观森林资源调查监测，是以抽样调查的方法对设置的固定样地进行复测调查，用数理统计的原理和方法对调查取得的数据进行分析，其中使用成数抽样方法估计总体内的各类型面积，使用系统抽样方法估计各类型蓄积量，使用复位样木计算生长量及消耗量。通过开展固定样地重复与对比调查，取得土地利用与覆盖、森林资源与生态状况的全面信息，为国家级层面掌握森林资源现状及其消长动态等宏观信息，提供客观、准确的森林资源基础数据。

现在国家森林资源连续清查工作纳入全国森林、草原、湿地调查监测工作中，命名为森林样地调查工作，作为全国森林、草原、湿地调查监测工作的重要组成部分。原国家森林资源连续清查每5年开展一次，现在森林样地调查工作仍使用国家森林资源连续清查固定样地，每年调查数量为总样地数量的1/5，加上其余4/5样地数量中遥感判读变化明显的样地，保证5年对国家森林资源连续清查固定样地完成一轮调查，调查方法仍由人工进行样地复位、样木测量，主要存在以下缺点：

（1）时间间隔长，无法真正做到年度出数要求。全国有41.5万个固定样地，由于工作量巨大，国家森林资源连续清查每5年才能完成一次，只能采用联合估计等方法，统计计算全国及各省（区、市）的森林面积、森林覆盖率、森林蓄积量、森林单位面积蓄积量、单位面积生长量等森林资源总量数据，无法真正做到年度出数，不能满足政府和社会对森林资源动态监测需要。

（2）调查投入大，组织和保障难度大。全国有41.5万个固定样地，采用系统抽样布设，对于实测样地均需调查人员到达现地进行测量，国家森林资源连续清查工作从组织、培训、试生产、生产、检查、汇总和成果统计，需要消耗大量人力物力，全国工作组织和保障投入巨大，如若做到年度监测，组织和保障难度较大。

（3）调查工作艰辛，危险性高。国家森林资源连续清查采用系统抽样布设，部分清查样地处于无人区，加之实测样地需要人工进行样地复位、样木测量，必须要到达实地，所以调查人员要置身险地才能完成任务，工作艰辛，危险性高。

（4）调查技术和素质要求高。调查工作集测绘学、生态学、森林经理学等知识一体，1个清查样地的调查记录表有14个，填写因子超过200个。随着技术手段的升级，调查人员还必须熟练使用移动数据采集软件，调查工作不仅要求调查人员技术好，同时必须身体素质过硬，意志过硬才能完成工作。

（5）调查质量把控难度大。调查工作由于调查员素质和客观情况，在调查中会出现样木复位失败、错测、漏测等偏差，影响调查成果精度，由于质检工作采取抽检方式，无法做到全面质检，有调查人员存在侥幸心理，在没有到达清查样地位置就开始样地调查，或甚至完全在室内编造数据情况，调查质量把控难度大。

（6）调查和质检工作重复劳动。样地复位、样木复位、每木检尺是清查调查最主要的工作，但实际工作中大部分清查样地是稳定连续存在并生长，仅是存在个别的进阶木发生变化，但仍然需要重复样地复位、样木复位和每木检尺工作，并且质量检查工作也是对抽取检查清查样地，再次进行样地复位、样木复位和每木检查，调查和质检工作中存在较多重复劳动。

（7）无法及时掌握清查样地变化信息。只有调查人员再次对清查样地调查的时候，才能发现清查样地是否发生变化，调查无法及时获取清查样地变化原因和变化时间。

综上所述，亟需提供一种监测精度和监测时效性高，大幅降低工作组织、质量控制、技术要求、生产安全风险，并可及时掌握清查样地变化信息的国家森林资源连续清查云平台及样地监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种监测精度和监测时效性高，可大幅降低工作组织、质量控制、技术要求、生产安全风险，并可及时掌握清查样地变化信息的国家森林资源连续清查云平台及样地监测方法。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种国家森林资源连续清查云平台，包括：

感知层：采集和获取样木类型、样木径向生长、清查样地温湿度环境因子，并将采集的信息存储并传输入网络层，并对感知层和网络层设备进行配置和管理；

网络层：在清查样地布设通信中继装置，汇集感知层采集的数据，并将数据传输入平台层；

平台层：为国家森林资源连续清查云平台提供计算、存储和网络资源，通过虚拟化管理平台进行统一管理；

数据层：对感知层采集的数据进行存储管理，完成数据处理和汇总，并通过平台层将数据发布为地图服务实现数据共享；

应用层：对感知层采集的数据以及设备进行管理，向用户层提供清查样地及设备动态监测、设施设备维护更新，以及监测成果评价、共享及可视化服务；

用户层：负责清查样地首次复位调查和设备布设，以及监测期中清查样地巡查任务和设备维护工作，开展森林资源动态监测、评价、考核和研究工作。

进一步的技术方案是，所述感知层包树径测量传感器、环境传感器、倾角传感器和数据采集终端，所述数据采集终端用于用户层完成数据采集和设备管理，以及信息通信、清查样地及感知终端设备巡查维护管理，所述网络层包括通信中继设备、通信基站、通信接收装置以及完成光纤通信和互联网传输的设备。

进一步的技术方案是，所述应用层包括：

移动数据采集系统：获取服务器端信息，调查现场连接通信中继装置和树径测量传感器进行清查样地样木复位、数据采集、录入和计算，以及现场对通信中继装置和树径测量传感器进行配置管理，同时用于巡护人员接收设备维护信息，进行清查样地变化情况勘测和设备更新；所述移动数据采集系统部署在所述数据采集终端上；

数据汇总统计分析管理系统：汇总、统计数据采集终端调查采集，以及监测设备自动采集获取的清查样地数据，并检查调查卡片逻辑关系，分析总体抽样精度，统计成果报表，以及提供移动数据采集系统需要下载的调查表格模板和相关数表配置功能；

动态监测管理系统：用于所有清查样地布设的通信中继装置和树径测量传感器的状态进行监管，并建立调查员和护林员网格化管理体系，开展清查样地巡查任务和确认设备维护更新结果；

成果评价可视化系统：开展森林资源监测、生态系统评价及指标考核，并基于基础数据和评价结果提供可视化的数据展示和共享服务。

进一步的技术方案是，所述移动数据采集系统包括：

用户登录模块：用于登录移动数据采集系统；

地图操作及定位、导航、航迹、拍照模块：用于为用户提供基于地图操作的交互模式，提供平移、放大、缩小、分层显示的基本地图操作功能、也包括定位、导航、航迹采集、拍照在内的高级地图操作功能；

清查样地样木调查数据下载模块：用于下载包括前期国家森林资源连续清查样地卡片、清查样地数据库、外业调查记录表格在内的调查表格，以及包括卫星遥感影像、清查技术细则、优势树种图谱、一元材积表在内的基础资料和数表；

清查样地样木卡片因子录入模块：用于录入清查样地基本信息、样地定位与测设、样地因子调查记录、固定样木实测图、树高测量记录、森林灾害情况调查记录、植被调查记录、下木调查记录、天然更新情况调查记录、复查期内样地变化情况调查记录、未成林造林地调查记录、毛竹检尺记录表、杂竹样方调查记录表、经济树种调查记录表、航迹照片记录信息；

移动通信、北斗卫星信号测试模块：用于测量现场移动信号类型，选择通信中继，测试移动信号或是北斗信号强弱，并通过同通信接收端进行通信，测试数据传输成功率；

通信中继装置连接、测试和配置模块：用于使用数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长，并根据用户设置的数据采集频率和电池容量，预估出理论监测时间长度；

树径测量传感器连接、数据录入模块：用于使用数据采集终端连接树径测量传感器，确认连接正确后，录入调查样木的样木号、立木类型、检尺类型、树种名称、树种代码、前期胸径、林层、跨角地类序号、方位角、水平距信息；

树径测量传感器同通信中继装置数据传输模块：用于在完成调查样木信息录入后，触发树径测量传感器同通信中继装置后台通信事件，树径测量传感器通过无线通信模块将设备编号，以及调查录入样木信息传输于通信中继装置存储；

清查样地实测调查数据查看和检查模块：用于完成所有样木调查后，使用数据采集终端连接通信中继装置，获取通信中继装置中存储的所有树径传感器数据到数据采集终端，对比上期调查监测数据，查看是否存在缺项数据，检查核实异常变化数据，并查看本期安装树径测量传感器是否存在电池容量偏低情况；

清查样地巡查任务接收模块：用于在接收到省级或是国家用户发出的清查样地巡查任务时，查看巡查任务信息，包括巡查清查样地编号和主要巡查内容，确认后提交巡查任务人员和时间安排，以及巡查结束后接收省级或国家任务完成确认信息；

清查样地巡查结果反馈模块：用于在现地巡查完清查样地后，填写巡查任务完成情况，对需更新设备填写更新信息因子，或是重新复测清查样地和布设监测设备，并提供现地巡查结果和照片。

进一步的技术方案是，所述数据汇总统计分析管理系统包括：

用户登录模块：用于登录数据汇总统计分析管理系统；

调查表格和基础数表配置模块：用于配置包括前期国家森林资源连续清查样地卡片、清查样地数据库、外业调查记录表格在内的调查表格，以及包括卫星遥感影像、清查技术细则、优势树种图谱、一元材积表在内的基础资料和数表；

清查样地调查数据汇总模块：用于汇总各通信中继装置通过接收装置回传的树径测量传感器数据，计算清查样地实测调查结果；

清查样地调查卡片逻辑检查模块：用于检查国家森林资源连续清查样地卡片内调查因子的逻辑关系，包括必填项检查、不填项检查、字典项检查以及逻辑关系检查；

总体抽样精度和特征值计算模块：用于统计生成各监测对象的总体抽样精度和特征值，其中总体抽样精度和特征值内容至少包括样本单元数量、样本平均数，变动系数、抽样精度、估测中值、估测区间、样地复位率和样木复位率；

清查样地实测结果计算模块：用于获取清查样地的每木检尺数据后，计算标准地实测调查结果；

清查成果报表统计模块：用于统计生成国家森林资源连续清查成果统计表。

进一步的技术方案是，所述动态监测管理系统包括：

用户登录模块：用于登录动态监测管理系统；

通信中继装置设备和状态管理模块：用于查询通信中继装置信息，查看通信中继装置运行状态，配置通信中继装置监测频率、唤醒时间及唤醒时长；

树径测量传感器设备和状态管理模块：用于查询树径测量传感器设备信息，查看树径测量传感器运行状态，配置树径测量传感器唤醒时间及唤醒时长；

调查员和护林员管理模块：用于建立、管理调查员和护林员账号和权限，划定和划分调查员和护林员管护网格，建立调查员和护林员协作关系；

清查样地巡查任务下发模块：用于发现设备状态丢失情况，确定设备故障清查样地，并找到维护设备故障清查样地的调查员和护林员，发起设备维护任务，发送丢失状态设备的编号和丢失情况信息给调查员和护林员的数据采集终端，并可实时查看任务进展情况；

清查样地巡查结果确认更新模块：用于接收汇总各调查员和护林员任务接收和完成情况，在完成维护后，结束设备维护任务；

进一步的技术方案是，所述成果评价可视化系统包括：

用户登录模块：用于登录成果评价可视化系统；

森林资源评价模块：用于根据清查样地调查汇总结果产生森林面积、森林蓄积量，以及森林结构及其动态变化，评价森林面积、质量变化情况；

生态系统评价模块：用于基于模型知识库产生系列性生态评价指数和指标：

重点区域评价模块：用于对国家重点战略和社会重要关注区域的生态系统状况、质量、碳汇、功能效益进行综合评价：

三维实景地图可视化模块：用于以大数据可视化方式，以利用三维实景地图及其他交互方式展示国家级或省级国家森林资源连续清查成果数据可视化展示，以及开展长时间序列的数据对比分析和预测分析：

专题成果数据共享模块：用于将国家森林资源连续清查云平台拥有和生产的数据资源、服务及应用进行展示。

为达到上述目的，本发明还提供一种国家森林资源连续清查样地监测方法，通过上述任一所述的国家森林资源连续清查云平台执行，包括如下步骤：

（1）清查样地复位及设备布设：对清查样地完成样地复位和样木复测，布设感知层和网络层设备；

（2）清查样地数据自动采集：清查样地的感知层设备按设定监测频率回传数据，平台层对采集数据完成解析和存储任务；

（3）根据自动采集的数据信息，判断感知层和清查样地变化情况，是，则进入步骤（4），否，则进入步骤（5）；

（4）清查样地动态监测管理：下达样地巡查任务和确认设备维护更新结果，保持清查样地连续监测，进入步骤（5）；

（5）数据汇总统计分析：汇总清查样地样木调查数据，检查数据逻辑和总体抽样精度，统计监测期内各清查样地及监测总体的重要指标信息，生成成果统计报表；

（6）成果评价可视化：构建模型知识库，开展森林资源评价、生态系统评价及重点区域评价，并提供可视化的数据展示和共享服务。

（7）监测工作是否结束，否，则执行步骤（2），开展连续监测，是，则结束流程。

进一步的技术方案是，所述步骤（1）中的具体操作步骤如下：

（1.1）到达清查样地，完成样地复位，数据采集终端测试本地信号确定通信中继装置类型。

（1.2）样地中央位置布设通信中继装置并测试连接状态，成功后保持通信中继装置开启状态；

（1.3）通过数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长；

（1.4）选择样木直径测量位置，固定树径测量传感器于被测样木上；

（1.5）启动树径测量传感器，使用数据采集终端连接树径测量传感器；

（1.6）从树径测量传感器的拉线出口将拉绳拉出，绕样木一圈后扣入防拆拉线固定口；

（1.7）数据采集终端中查看样木直径是否有测量数值，若没有则按下树径测量传感器启动按钮，保证在启动状态下重新拉动拉绳安装；

（1.8）点击连接树径测量传感器，录入树种、检尺类型；

（1.9）树径测量传感器同通信中继装置通信，传输录入每木检尺和电池容量信息汇入通信中继装置存储；

（1.10）树径测量传感器同通信中继装置进行时钟同步，并获得树径测量传感器的启动时间和启动时长；

（1.11）树径测量传感器在无通信连接时，间隔固定时间后自动进入休眠状态；

（1.12）重复步骤（1.4~1.11），完成清查样地内全部样木的每木检尺和树径测量传感器安装；

（1.13）通信中继装置通过基站将存储信息传回通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器；

（1.14）断开数据采集终端和通信中继装置连接，间隔固定时间后通信中继装置自动进入休眠状态。

进一步的技术方案是，所述步骤（2）中的具体操作步骤如下：

（2.1）通信中继装置根据设置唤醒时间定时启动，通过基站访问服务器端的网络服务器，获取下次唤醒时间和唤醒时长；

（2.2）树径测量传感器根据设置唤醒时间定时启动，测量被测样木直径测量值、倾角传感器数值；

（2.3）计算倾角传感器倾角数值超过规定阈值，则判定当前样木为倒木，更新检尺类型为倒木；

（2.4）读取样木连续期限直径变化情况，当超过预定时间区间，样木直径固定不变或是出现规律性降低时，更新检尺类型为枯立木；

（2.5）树径测量传感器连接通信中继装置，传输立木直径、立木类型和电池容量信息；

（2.6）树径测量传感器同通信中继装置进行时钟同步，获取下一次唤醒时间和唤醒时长，成功后进入睡眠状态；

（2.7）通信中继装置接收树径测量传感器数据进行存储，并同上一次测量数据进行差值计算，按树径测量传感器编码顺序对差值结果进行回传；

（2.8）通信中继装置通过基站将存储信息回传通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器。

进一步的技术方案是，所述步骤（4）中的具体操作步骤如下：

（4.1）用户层主管部门用户完成身份验证进行登录；

（4.2）对所有清查样地划定调查人员和护林员；

（4.3）获取上一次唤醒时间段内所有清查样地布设通信中继装置的工作状态；

（4.4）查看所有通信中继装置状态是否正常，如果不是，则执行步骤（4.5），如果是，则执行步骤（4.11）；

（4.5）对通信中继装置状态不正常的区域护林员下达巡查任务，要求现地核实清查样地状态；

（4.6）护林员接收巡查清查样地对象，并到达指定清查样地；

（4.7）护林员反馈指定清查样地现场状况；

（4.8）通过步骤（4.7）中的反馈信息，判断是都需派调查人员进场更新设备或重新调查，是则执行步骤（4.9），否，则执行步骤（4.10）；

（4.9）调查人员携带通信中继装置及树径测量传感器到达清查样地，按步骤（1）重新测设样地，回传新数据；

（4.10）根据回传数据判定确认当前清查样地状态，更新样地和样木信息；

（4.11）获取上一次唤醒时间段内，所有清查样地布设的树径测量传感器和倾角传感器的工作状态；

（4.12）判读所有树径测量传感器、倾角传感器状态是否正常，否，则执行步骤（4.5），是，则执行步骤（4.13）；

（4.13）读取样木前后两期直径变化情况，对比差值变化是否超出立木直径生长率正常生长范围，是，则判定当前数据异常，执行步骤（4.5），否，则结束流程。

进一步的技术方案是，所述步骤（5）中的具体操作步骤如下：

（5.1）用户登录，完成身份验证；

（5.2）使用配置调查表格模板和基础数表，存储前期清查样地卡片，供移动数据采集系统端进行下载使用；

（5.3）汇总收集平台层网络服务器接收的调查信息；

（5.4）对汇总进入样地调查成果数据库的各记录信息进行逻辑检查，判断是否存在逻辑错误，如果存在，则通知错误调查单位进行修改，修改后使用移动数据采集系统重新进行提交，直到没有逻辑错误；

（5.5）根据树种和一元材积表，计算每个清查样地的实测结果数据；

（5.6）统计本次国家森林资源连续清查监测总体的抽样精度和特征值，判读抽样精度是否符合要求，若不符合，通知调查单位进行修正，修改后使用移动数据采集系统重新进行提交，直到达到精度要求；

（5.7）计算生成本监测期内各清查样地及监测总体的重要指标信息，生成成果统计报表。

进一步的技术方案是，所述步骤（6）中的具体操作步骤如下：

（6.1）用户登录，完成身份验证；

（6.2）选取任意监测年度或监测年度之间进行对比分析；

（6.3）采用景观生态学、过程机理模型方法学，评估森林的生态功能及其动态变化情况；

（6.4）通过使用行政区划选择、交互式地图选择、自定义生态功能区选择，选择分析区域，开展森林资源评价和生态系统评价；

（6.5）以大数据可视化方式，利用三维实景地图及其他交互方式展示连续清查成果数据，并开展长时间序列的数据对比分析和预测分析；

（6.6）将平台所拥有的数据资源、服务及应用按不同类型、不同权限进行展示，用户在浏览器、移动终端访问资源中心，获取、制作专题图资源并实现数据共享交换。

相比于现有技术，本发明提出了一种国家森林资源连续清查云平台，给出了国家森林资源连续清查云平台系统框架，详细描述了国家森林资源连续清查云平台的组成部分，在此基础上提出一种国家森林资源连续清查样地监测方法，通过执行清查样地复位及设备布设，清查样地数据自动采集，清查样地动态监测管理，数据汇总统计分析和成果评价可视化五个步骤，运行国家森林资源连续清查云平台，实现以自动监测代替人工监测，改变国家森林资源连续清查工作组织方式，以实时监测代替固定时间间隔调查，实现国家森林资源连续清查全域、全天候实时连续监测，具有以下优点：

真正做到年度出数，甚至达到按天出数的要求。本发明通过在样地复位工作中，采用树径测量传感器代替人工检尺，在增加测量精度的同时，将国家森林资源连续清查工作的监测周期由当前的5年，改变为由树径测量传感器电量决定。在现行条件下，可以做到一次布设，1天测量1次，7天回传1次，可以连续监测10年，真正做到年度出数或是按天出数。

改变工作组织方式，大幅降低组织和保障难度。本发明将原一次性、运动式的面状调查改变为针对问题和变化的点状调查，做到“哪里变化调查哪里”，由于国家森林资源连续清查样地中维持稳定生长“不变”的清查样地数量，远远大于颠覆性改造“变化”的清查样地数量，工作量大幅缩减，仅需少量的专业队伍就可以维护整个调查体系，组织和保障难度大幅降低。

降低调查工作危险性。对于稳定变化的清查样地，由自动监测代替人工监测，不再需要人员现地实测，而这部分清查样地往往是人烟稀少，条件恶劣区域。频繁变化的清查样地，大多处于人类活动频繁，也是交通条件较为方便区域，样地的维护成本低，所以整体调查工作危险性大大降低。

降低调查技术要求高。除样地完全被破坏情况下需要重新调查外，其余清查样地，由自动监测代替人工监测，不再需要人员现地实测，大大降低了调查的技术要求。

大幅降低调查质量把控难度。在首次部署树径测量传感器的清查样地复位工作中，树径测量传感器的使用减少了错测、漏测等偏差，由于可以网络监测样地样木数据回传情况，杜绝了调查人员不到现地编造数据情况，大幅降低了调查质量把控难度。

减少调查和质检重复工作。样地复位、样木复位、每木检尺是清查工作最主要的工作。使用树径测量传感器监测代替了样木复位和每木检尺。对于质检工作也同样免去了上述工作，将质检的重心放在其他因子的检查上，大大缩短了质检工作时间和任务量。

及时发现样地变化情况，了解森林资源变化原因和变化时间。国家森林资源连续清查云平台可以实现按周回传数据，因此一周内全国或省级范围内样地的变化情况均可以进行判定，并通过就近护林员完成样地变化原因判断，实时监测森林资源变化情况、变化原因和变化时间。

实现数据全域监测。利用北斗短报文通信中继装置弥补没有移动通信信号下数据传输问题，可以实现全域、全天候的森林资源监测。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实施方式所涉及的国家森林资源连续清查云平台的系统框架图；

图2为本发明一种实施方式所涉及的移动数据采集系统的结构框图；

图3为本发明一种实施方式所涉及的数据汇总统计分析管理系统的结构框图；

图4为本发明一种实施方式所涉及的动态监测管理系统的结构框图；

图5为本发明一种实施方式所涉及的成果评价可视化系统的结构框图；

图6为本发明一种实施方式所涉及的一种国家森林资源连续清查样地监测方法的流程示意图；

图7为本发明一种实施方式所涉及的清查样地复位及设备布设的流程示意图；

图8为本发明一种实施方式所涉及的清查样地数据自动采集的流程示意图；

图9为本发明一种实施方式所涉及的清查样地动态监测管理的流程示意图；

图10为本发明一种实施方式所涉及的数据汇总统计分析的流程示意图；

图11为本发明一种实施方式所涉及的成果评价可视化系统的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明实施例如下，参照图1，一种国家森林资源连续清查云平台，包括感知层、网络层、平台层、数据层、应用层和用户层，与国家森林资源连续清查监测技术标准、网络安全和运维保障体系相互联系，相互支撑，形成一个闭环的运营体系；

其中，感知层负责数据采集，包括树径测量传感器、环境传感器、倾角传感器和数据采集终端；树径测量传感器代替围尺、游标卡尺绕测，实现样木径向生长的实时监测。树径测量传感器装置，包括拉线齿轮（相互啮合的第一齿轮和第二齿轮），防拆拉线固定口、单圈绝对值编码器、PCB电路板、电池和按钮开关。使用时，通过拉动拉线带动第一齿轮转动，第二齿轮随之转动并驱动单圈绝对值编码器计数，并将采集信号接入PCB电路板中进行计算，拉线绕树干一圈后扣入防拆拉线固定口；树径传感器中电源固定于PCB电路板的上方，通过PCB电路板上的电源接口接入。按钮开关固定在数据传感器下端内侧，连接PCB电路板，控制电源启动和电路唤醒。

环境传感器装载有温度、湿度、气压、光照环境监测芯片，也包括二氧化碳、一氧化碳、甲烷电化学气体监测芯片。环境传感器可以独立部署，通过WIFI/蓝牙/LORA等无线通信接口接入树径测量传感器，也可以和通信中继装置集成。每个清查样地只需要一个环境传感器，环境传感器监测的指标根据实际调查和研究需要进行配置。

倾角传感器通过集成方式分别集成进入树径测量传感器和通信中继装置，监测样木倒伏变化状态，也可以结合加速度传感器共同监测设备是否被破坏。

数据采集终端包括并不限于PDA、平板、平板电脑、手机等带有存储、计算和网络通信能力的终端设备。数据采集终端上部署有移动数据采集系统，用于调查人员完成数据采集和设备管理，以及护林人员信息通信，清查样地及感知终端设备巡查维护管理。

网络层负责数据传输，包括通信中继设备、卫星/移动通信基站、通信接收装置，以及完成光纤通信和互联网传输设备。

通信中继装置使用《基于无线自组网和北斗RDSS技术的双模通信系统及通信方法》（专利号：201711330802.9）技术实现，主要包括无线通信单元、信号发射接收单元、电池、传感器、外壳五个部分。无线通信单元实现清查样地范围内各树径测量传感器的无线连接，无线传输协议包括并不限于WiFi、蓝牙、Lora、NB-IOT、Zigbee。信号发射接收单元实现通信中继装置同通信接收装置的连接，按信号发射单元通信方式不同，通信中继装置分为北斗短报文通信中继装置和移动通信中继装置两种。移动通信中继装置的信号发射单元为移动运行商网卡模块，包括并不限于NB-IOT模块、GPRS、3G、4G、5G模块，使用电信运营商的移动通信网络将数据汇总进入通信接收装置的通信服务器，接入网络服务器。北斗通信中继装置的信号发射接收单元为北斗RDSS收发天线模块，通过北斗卫星将数据回传至通信接收装置中的北斗指挥机，接入网络服务器。

卫星接收北斗短报文通信中继转置信息后转发至北斗短报文通信接收机。移动通信基站设备接收移动通信通信中继转置信息后，使用移动运行商通信网络回传至通信服务器。

通信接收装置包括通信服务器和北斗指挥机，其中通信服务器接收移动运营商通信网络传输的数据，北斗指挥机接收北斗卫星传输的短报文通信、通播、监控等业务功能。

光纤通信和互联网传输设备实现将通信接收装置数据通过光纤通信传输进入云平台进行计算、存储，并通过接入互联网实现数据共享，涉及设备包括网线、光纤、集线器、交换机、路由器、防火墙设备。此部分采用现有成熟技术，不在赘述。

平台层提供平台软硬件支撑，包括云平台和应用平台，云平台包括并不限于构建计算资源池的X86计算服务器、构建存储资源池的存储服务器、构建网络资源池的网络服务器和网关等，以及进行资源虚拟化管理的虚拟化平台软件。应用平台包括在虚拟化平台上部署操作系统、数据库平台、GIS平台、网络中间件。此部分采用现有成熟技术，不在赘述。

数据层完成数据存储、处理、汇总和展示等，使用企业级地理空间数据库建设，其中样地样木调查数据库存储历次国家森林资源连续清查调查表数据，以及感知层和网络层采集和传输的实时监测数据。数据成果及质检数据库存储省级、国家级汇总、统计、计算成果数据，以及质检调查表数据。监测运行数据库存储树径测量传感器和通信中继装置的运行状态，设备故障处理数据，也存储有调查人员、护林员、管理用户人员信息、角色和权限等管理信息。模型知识库存储调查和计算需要的一元材积表、生态功能价值评估和生态系统综合评价等模型和基础数表。

应用层向用户提供应用系统服务，如图1，包括移动数据采集系统、数据汇总统计分析系统、动态监测管理系统和成果评价可视化系统。

移动数据采集系统用于调查人员获取服务器端信息，调查现场连接通信中继装置和树径测量传感器进行清查样地样木复位、数据采集、录入和计算，以及现场对通信中继装置和数据测传感器进行配置管理，也用于巡护人员接收设备维护信息，进行清查样地变化情况勘测和设备更新。

如图2，移动数据采集系统包括用户登录模块，地图操作及定位、导航、航迹、拍照模块，清查样地样木调查数据下载模块，清查样地样木卡片因子录入模块，移动通信、北斗卫星信号测试模块，通信中继装置连接、测试和配置模块，树径测量传感器连接及检尺信息录入模块，树径测量传感器同通信中继装置数据传输模块，清查样地实测调查数据查看和检查模块、清查样地巡查任务接收模块和清查样地巡查结果反馈模块组成。

用户登录模块用于用户身份验证，登录移动数据采集系统。

地图操作及定位、导航、航迹、拍照模块用于为用户提供基于地图操作的交互模式，提供平移、放大、缩小、分层显示等基本地图操作功能、也包括定位、导航、航迹采集、拍照等高级地图操作功能。

清查样地样木调查数据下载模块用于用户下载前期国家森林资源连续清查样地卡片、清查样地数据库、外业调查记录表格等调查表格，以及卫星遥感影像、清查技术细则、优势树种图谱、一元材积表等基础资料和数表。

清查样地样木卡片因子录入模块用于用户录入清查样地基本信息、样地定位与测设、样地因子调查记录、固定样木实测图、树高测量记录、森林灾害情况调查记录、植被调查记录、下木调查记录、天然更新情况调查记录、复查期内样地变化情况调查记录、未成林造林地调查记录、毛竹检尺记录表、杂竹样方调查记录表、经济树种调查记录表、航迹照片记录信息。

移动通信、北斗卫星信号测试模块用于用户测量现场移动信号类型，如果有2/3/4/5G移动运营商信号，提示用户选择移动通信中继装置，如果没有移动运营商信号，提示用户选择北斗通信中继装置。选择通信中继后，可以测试移动信号或是北斗信号强弱，并通过同通信接收端进行通信，测试数据传输成功率。

通信中继装置连接、测试和配置模块用于用户使用数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长，也可以根据用户设置的数据采集频率和电池容量，预估出理论监测时间长度。

树径测量传感器连接、数据录入模块用于用户使用数据采集终端连接树径测量传感器，确认连接正确后，录入调查样木的样木号、立木类型、检尺类型、树种名称、树种代码、前期胸径、林层、跨角地类序号、方位角、水平距信息。

树径测量传感器同通信中继装置数据传输模块用于用户在完成调查样木信息录入后，触发树径测量传感器同通信中继装置后台通信事件，树径测量传感器通过无线通信模块将设备编号，以及调查录入样木信息传输于通信中继装置存储。

清查样地实测调查数据查看和检查模块用于用户在完成所有样木调查后，使用数据采集终端连接通信中继装置，获取通信中继装置中存储的所有树径传感器数据到数据采集终端，对比上期调查监测数据，查看是否存在缺项数据，检查核实异常变化数据，同时也可以查看本期安装树径测量传感器是否存在电池容量偏低情况。

清查样地巡查任务接收模块用于用户在接收到省级或是国家用户发出的清查样地巡查任务时，查看巡查任务信息，包括巡查清查样地编号和主要巡查内容，确认后提交巡查任务人员和时间安排，以及巡查结束后接收省级或国家任务完成确认信息。

清查样地巡查结果反馈模块用于用户在现地巡查完清查样地后，填写巡查任务完成情况，对需更新设备填写更新信息因子，或是重新复测清查样地和布设监测设备，并提供现地巡查结果和照片。

数据汇总统计分析管理系统用于自然资源\林业主管部门汇总、统计数据采集终端调查采集，以及监测设备自动采集获取的清查样地数据，检查调查卡片逻辑关系，分析总体抽样精度，统计成果报表，以及提供移动数据采集系统需要下载的调查表格模板和相关数表配置功能。

如图3，数据汇总统计分析管理系统包括用户登录模块，调查表格和基础数表配置模块，清查样地调查数据汇总模块，清查样地调查卡片逻辑检查模块，总体抽样精度和特征值计算模块，清查样地实测结果计算模块，清查成果报表统计模块。

用户登录模块用于用户身份验证，登录数据汇总统计分析管理系统。

调查表格和基础数表配置模块用于用户配置前期国家森林资源连续清查样地卡片、清查样地数据库、外业调查记录表格等调查表格，以及卫星遥感影像、清查技术细则、优势树种图谱、一元材积表等基础资料和数表

清查样地调查数据汇总模块用于用户汇总各通信中继装置通过接收装置回传的树径测量传感器数据，利用树高曲线模型、一元材积表模型等基础数表计算样地实测调查结果。包括各树种的组成、年龄、平均直径、平均高度、样地活立木蓄积、活立木公顷蓄积、样地活立木株数、活立木公顷株数、每公顷枯立木株数、每公顷枯立木蓄积、每公顷倒木株数、每公顷倒木蓄积，以及样地总体树种组成、活立木公顷蓄积、活立木公顷株数。

清查样地调查卡片逻辑检查模块用于用户检查国家森林资源连续清查样地卡片内调查因子的逻辑关系，包括必填项检查、不填项检查、字典项检查以及逻辑关系检查。

总体抽样精度和特征值计算模块用于用户统计生成各监测对象的总体抽样精度和特征值，其中总体抽样精度和特征值内容包括并不限于样本单元数量、样本平均数，变动系数、抽样精度、估测中值、估测区间、样地复位率、样木复位率。监测对象包括但不限于活立木总蓄积、森林蓄积、人工林蓄积、天然林蓄积、总蓄积净增量、总生长量、总消耗量、林地面积、乔木林地面积、竹林面积、森林面积、人工林面积、天然林面积、森林面积净增量、森林蓄积净增量。

清查样地实测结果计算模块用于用户获取清查样地的每木检尺数据后，一元材积表计算标准地实测调查结果。包括清查样地内各树种组成、年龄、平均直径、平均高度、标准地活立木蓄积、活立木公顷蓄积、标准地活立木株数、活立木公顷株数、每公顷枯立木株数、每公顷枯立木蓄积、每公顷倒木株数、每公顷倒木蓄积，以及清查样地总体树种组成、活立木公顷蓄积、活立木公顷株数。

清查成果报表统计模块用于用户统计生成国家森林资源连续清查成果统计表，包括并不限于各类土地按权属统计表、各类林木蓄积按权属统计表、各类土地面积动态表、各类林木蓄积动态表、林木蓄积年均各类生长量消耗量统计表、总体特征数计算表等数表内容。

动态监测管理系统在感知层和网络层建设完成的情况下，对于所有清查样地布设的通信中继装置和树径测量传感器的状态进行监管，并建立调查员和护林员管理体系，网格化划定设备维护职责，当发现设备状态丢失情况下，下达清查样地巡查任务和确认设备维护更新结果。

如图4，动态监测管理系统包括用户登录模块，通信中继装置设备和状态管理模块、树径测量传感器设备和状态管理模块，调查员和护林员管理模块，清查样地巡查任务下发模块和清查样地巡查结果确认更新模块。

用户登录模块用于用户身份验证，登录动态监测管理系统。

通信中继装置设备和状态管理模块用于用户查询通信中继装置设备编号、设备类型、坐标位置、样地编号信息，查看通信中继装置运行状态、电池容量、自带传感器测量数据，配置通信中继装置监测频率、唤醒时间及唤醒时长。

树径测量传感器设备和状态管理模块用于用户查询树径测量传感器设备编号、样地编号信息，查看树径测量传感器运行状态、电池容量、自带传感器测量数据，配置树径测量传感器唤醒时间及唤醒时长。

调查员和护林员管理模块用于用户建立、管理调查员和护林员账号和权限，并划定和划分调查员和护林员管护网格，建立调查员和护林员协作关系。

清查样地巡查任务下发模块用于用户在通过通信中继装置设备和状态管理模块和树径测量传感器设备和状态管理模块发现的设备状态丢失情况，确定设备故障清查样地，并找到维护设备故障清查样地的调查员和护林员，发起设备维护任务，发送丢失状态设备的编号和丢失情况信息给调查员和护林员的数据采集终端，并可实时查看任务进展情况。

清查样地巡查结果确认更新模块用于用户接收汇总各调查员和护林员任务接收和完成情况，在完成维护后，结束设备维护任务。

成果评价可视化系统基于模型知识库开展森林资源评价、生态系统评价及重点区域评价，并基于基础数据和评价结果为其他基础研究或社会应用提供可视化的数据展示和共享服务。

如图5，成果评价可视化系统包括用户登录模块，森林资源评价模块、生态系统评价模块，重点区域评价模块，三维实景地图可视化模块和专题成果数据发布共享模块。

用户登录模块用于用户身份验证，登录成果评价可视化系统。

森林资源评价模块用于用户根据清查样地调查汇总结果产生森林面积和森林蓄积量，以及乔木林林种、树种、龄组结构等森林结构及其动态变化，评价森林面积、质量变化情况。

生态系统评价模块用于用户基于模型知识库产生生态系统格局、生态系统质量、生物多样性状况、生态系统碳汇能力、生态系统功能、生态系统生态服务价值、土地退化状况等一系列评价指数和指标。

重点区域评价模块用于用户对国家重点战略和社会重要关注区域的生态系统状况、质量、碳汇、功能效益进行综合评价。

三维实景地图可视化模块用于用户以大数据可视化方式，以利用三维实景地图及其他交互方式展示国家级或省级国家森林资源连续清查成果数据可视化展示，以及开展长时间序列的数据对比分析和预测分析。

专题成果数据共享模块用于用户将国家森林资源连续清查云平台拥有和生产的数据资源、服务及应用按不同类型、不同权限展示出来，用户可以在浏览器、移动终端访问资源中心，获取、制作自己的专题资源并实现共享交换。

用户层包括但不限于专业调查人员和护林员，省级人民政府和国务院，自然资源和林业主管部门，科研人员和科普教育者四类直接用户。

专业调查人员和护林员完成监测周期内清查样地调查复位和设备状态维护，是数据的主要采集者和维护者，主要使用移动数据采集系统，将采集数据汇总进入数据汇总统计分析系统，接收来自动态监测管理系统的设备维护任务。

省级人民政府和国务院通过成果评价可视化系统获得获得动态监测周期全国和各省森林资源及森林生态系统的现状和变化趋势，为生态文明建设提供决策支持，并获得数据共享接口，为更高层次系统应用共享数据价值。

自然资源和林业主管部门负责组织完成国家森林资源连续清查云平台建设，组建调查人员和护林员队伍，维护数据汇总统计分析系统和动态监测管理系统维护系统运行，产出国家森林资源连续清查成果，为开展林长制、森林资源保护发展考核等工作提供数据支撑。

科研人员和科普教育者通过专业知识维护模型知识数据库，使用成果评价可视化系统丰富数据成果应用场景和范围，宣传展示森林资源保护价值和意义。

国家森林资源连续清查云平台运行方式是按云平台的各层自下而上进行运行：

（1）感知层通过布设树径测量传感器、环境传感器、倾角传感器，采集和获取样木径向生长，清查样地温湿度环境因子，样木类型信息，并通过数据采集终端将采集信息存储和传输进入网络层设备，并对感知层和网络层设备进行设备配置和管理。

（2）网络层综合使用无线自组网、移动通信网络、卫星通信网络、光纤通信网络以及互联网，在清查样地布设移动/北斗通信中继装置，使用无线自组网汇集感知层采集数据，通过移动通信网络或是卫星通信网络将数据传输进入以光纤网络连接的平台层，平台层在处理后通过互联网向用户提供数据交换和共享服务。

（3）平台层为国家森林资源连续清查云平台提供计算、存储和网络资源资源，通过虚拟化管理平台进行统一管理，在云平台上部署应用平台，为数据层和应用层的软件和系统提供包括但不限于操作系统、数据库平台、GIS平台和网络中间件的平台能力服务。

（4）数据层使用平台层资源和应用平台能力，构建包括但不限于样地样木调查数据库、数据成果及质检数据库、监测运行数据库和模型知识库，以企业级地理空间数据库为主要方式对感知层采集的空间矢量数据、栅格数据、音视频多媒体数据、文本文件等类型数据进行存储管理，并通过GIS平台将数据发布为地图服务实现数据共享。

（5）应用层构建移动数据采集系统并部署于数据采集终端用于感知层采集数据和设备管理，设计数据汇总统计分析系统汇总采集数据到数据层中的各类数据库，并建立动态监测管理系统和成果评价可视化系统，向用户提供清查样地及设备动态监测，设施设备维护更新，以及监测成果评价、共享及可视化服务。

（6）用户层中调查人员和林业员负责清查样地首次复位调查和设备布设，以及监测期中清查样地巡查任务和设备维护工作。省级人民政府政府和国务院获得动态监测周期全国和各省的森林资源及森林生态系统的现状和变化趋势，为生态文明建设提供决策支持。自然资源和林业主管部门维护国家森林资源连续清查监测平台运行，并在此基础上开展林长制、森林资源保护发展考核等工作。科研人员利用平台产出数据完成森林生态效益中“绿色水库、绿色碳库、绿色氧吧、生物基因库”的监测和评价、科学研究工作，科普教育者向公众普及和宣传“绿水青山”的保护价值。

感知层和网络层运行方式

根据国家森林资源连续清查样地是否有移动通信运营商4G、5G网络,感知层和网络层设备运行分为北斗短报文传输和移动通信传输两种方式。

北斗短报文传输运行方式如下：

（1）树径测量传感器、环境传感器和倾角传感器测量值，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议，连接北斗通信中继装置，同北斗通信中继装置进行时钟同步，并将测量信息传输北斗通信中继装置存储。

（2）使用数据采集终端，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议连接树径测量传感器，获得测量值，并记录其他样地信息，例如样地目测因子、样木树种、检尺类型。

（3）使用数据采集终端，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议连接北斗通信中继装置，将数据终端采集数据存储进入北斗通信中继装置存储。

（4）北斗通信中继装置通过使用北斗短报文技术，将存储数据通过北斗卫星传输至北斗指挥机。

（5）北斗指挥机将获取信息通过光纤网络连接传输进入平台层中的网络服务器，由数据层和应用层进行使用。

移动通信传输运行方式如下：

（1）树径测量传感器、环境传感器和倾角传感器测量值，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议，连接移动通信中继装置，同移动通信中继装置进行时钟同步，并将测量信息传输移动通信中继装置存储。

（2）使用数据采集终端，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议连接树径测量传感器，获得测量值，并记录其他样地信息，例如样地目测因子、样木树种、检尺类型。

（3）使用数据采集终端，通过使用WiFi、蓝牙、Lora等无线传输协议连接移动通信中继装置，将数据终端采集数据存储进入移动通信中继装置存储。

（4）移动通信中继装置通过使用包括并不限于NB-IOT、GPRS、3G、4G、5G的通信协议，将存储数据通过移动通信基站传输至通信服务器。

（5）通信服务器将获取信息通过光纤网络连接传输进入平台层中的网络服务器，由数据层和应用层进行使用。

平台层运行方式

（1）平台层将构建计算资源池的X86计算服务器、构建存储资源池的存储服务器、构建网络资源池的网络服务器和网关等设备，通过虚拟化平台软件进行计算、存储、网络资源虚拟化管理。

（2）在虚拟化平台上规划分配虚拟机，并在虚拟机上部署操作系统、数据库平台、GIS平台、网络中间件等应用平台。

（3）网络服务器通过光纤网络接收北斗指挥机和通信服务器中获取的传输数据信息，按数据类型分类存储进入数据层的各类专题数据库中。

数据层运行方式

（1）使用虚拟化平台分配用于数据存储处理虚拟机，使用GIS平台和数据库平台创建企业级地理空间数据库。

（2）在企业级地理空间数据库中创建样地样木调查数据库，存储历次国家森林资源连续清查调查表数据，以及感知层和网络层采集和传输的实时监测数据，按时间序列存储进入样地样木调查数据库。

（3）在企业级地理空间数据库中创建数据成果及质检数据库，存储历次国家森林资源连续清查国家级和省级汇总、统计、计算成果数据，以及质检调查表数据，同时对实时监测样地样木调查数据库中数据进行统计和计算。

（4）在企业级地理空间数据库中创建监测运行数据库，存储树径测量传感器和通信中继装置的运行状态，设备故障处理数据，同时也存储调查人员、护林员、管理用户人员信息、角色和权限等管理信息。

（5）在企业级地理空间数据库中创建模型知识库，存储调查和计算需要的一元材积表、生态功能价值评估和生态系统综合评价等模型和基础数表。

应用层和用户层运行方式

（1）专业调查人员应用移动数据采集系统到达清查样地，并完成对样地布设感知层和网络层设备，将采集数据通过北斗/移动通信中继装置回传，存储进入样地样木调查数据库，并最终通过数据汇总统计分析管理系统进行数据管理。

（2）自然资源/林业主管部门人员通过数据汇总统计分析系统，汇总、统计和分析数据采集终端获取的调查数据,生成包括森林、林木和林地的数量、质量、结构和分布；森林分起源、权属、龄组、林种、树种的面积和蓄积，森林生长量和消耗量及其动态变化等重要指标信息，存储进入数据成果及质检数据库，将数据库成果向省级人民政府/国务院进行汇报展示。

（3）自然资源/林业主管部门人员通过动态监测管理系统，感知和发现清查样地变化情况，建立专业调查人员和护林员管理网格化管理模式，划定感知层和网络层设备维护职责，下达清查样地巡查任务和确认设备维护更新结果，将运行结果存储于监测运行数据库。

（4）自然资源/林业主管部门/科研人员通过成果评价可视化系统，构建模型知识库，开展森林资源评价、生态系统评价及重点区域评价，并基于基础数据和评价结果为其他基础研究或社会应用提供可视化的数据展示和共享服务。科普教育者使用成果和共享服务，宣传展示森林资源保护价值和意义。

本发明还提供一种国家森林资源连续清查样地监测方法，如图6，实施例如下：包括如下步骤：

（1）清查样地复位及设备布设：对清查样地完成样地复位和样木复测，布设感知层和网络层设备；

（2）清查样地数据自动采集：清查样地的感知层设备按设定监测频率回传数据，平台层对采集数据完成解析和存储任务；

（3）根据自动采集的数据信息，判断感知层和清查样地变化情况，是，则进入步骤（4），否，则进入步骤（5）；

（4）清查样地动态监测管理：下达样地巡查任务和确认设备维护更新结果，保持清查样地连续监测，进入步骤（5）；

（5）数据汇总统计分析：汇总清查样地样木调查数据，检查数据逻辑和总体抽样精度，统计监测期内各清查样地及监测总体的重要指标信息，生成成果统计报表；

（6）成果评价可视化：构建模型知识库，开展森林资源监测、生态系统评价及重点指标考核，并提供可视化的数据展示和共享服务。

（7）监测工作是否结束，否，则执行步骤（2），开展连续监测，是，则结束流程。

具体，如图7，所述步骤（1）中的具体操作步骤如下：

（1.1）开启数据采集终端，接入互联网，从服务器端下载包括清查样地调查电子表格、一元材积表模型在内的数表；

（1.2）到达清查样地，完成样地复位，填写清查样地定位与测设、样地基本信息和样地因子调查记录因子；

（1.3）开启数据采集终端测试本地信号类型，选择通信中继装置类型；如果有4G或5G移动运营商信号，选择移动通信中继装置，如果没有移动运营商信号，选择北斗通信中继装置。

（1.4）在清查样地中央位置选择一株样木布设铝合金支架，固定通信中继装置并进行信号测试，成功后保持通信中继装置开启状态；

（1.5）通过数据采集终端连接通信中继装置，设置数据采集频率，确定通信中继装置和树径测量传感器的启动时间和启动时长；

（1.6）选择样木直径测量位置，使用钉子固定树径测量传感器于被测样木上；

（1.7）按下树径测量传感器启动按钮，指示灯亮起，使用数据采集终端连接树径测量传感器，保证显示连接树径测量传感器编码同树径测量传感器外壳标签编码一致。

（1.8）从树径测量传感器的拉线出口将拉绳拉出，绕样木一圈后扣入防拆拉线固定口；

（1.9）数据采集终端中查看样木直径是否有测量数值，若没有则按下树径测量传感器启动按钮，保证在启动状态下重新拉动拉绳安装；

（1.10）点击连接树径测量传感器，录入树种、检尺类型；其中树种和检尺类型均按技术规定编码要求填写代码，例如树种为柏木，代码填写601，检尺类型为保留木，代码填写11。

（1.11）树径测量传感器同通信中继装置通信，传输录入每木检尺和电池容量信息汇入通信中继装置存储；

（1.12）树径测量传感器同通信中继装置进行时钟同步，并获得树径测量传感器的启动时间和启动时长；

（1.13）树径测量传感器在无通信连接时，间隔固定时间后自动进入休眠状态；

（1.14）重复步骤（1.6~1.13），完成清查样地内全部样木的每木检尺和树径测量传感器安装；

（1.15）数据采集终端连接通信中继装置，下载数据到数据采集终端进行查看和检查，查看是否存在缺项数据，例如胸径、树种、检尺类型为空值情况，若有，则找到存在数据缺项或电池容量偏低编号样木，执行步骤（1.7~1.13）；

（1.16）查看是否存在电池容量偏低情况，如果有则找到电池容量偏低编号样木，更换电池容量充足的新树径测量传感器，执行步骤（1.6~1.13）；

（1.17）在数据采集终端，计算出标准地实测调查结果，包括各树种的组成、年龄、平均直径、平均高度、标准地活立木蓄积、活立木公顷蓄积、标准地活立木株数、活立木公顷株数、每公顷枯立木株数、每公顷枯立木蓄积、每公顷倒木株数、每公顷倒木蓄积，以及清查样地总体树种组成、活立木公顷蓄积、活立木公顷株数。

（1.18）通信中继装置通过基站将存储信息传回通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器；对通过卫星回传的信息，传回北斗指挥机汇总进入网络服务器，对通过移动通信基站回传的信息，传回通信服务器汇总进入网络服务器。

（1.19）断开数据采集终端和通信中继装置连接，间隔固定时间后通信中继装置自动进入休眠状态。

如图8，所述步骤（2）中的具体操作步骤如下：

（2.1）通信中继装置根据设置唤醒时间定时启动；通常通信中继启动时间要早于树径测量传感器启动时间。

（2.2）通信中继装置通过卫星/移动通信基站访问服务器端的网络服务器，获取下次唤醒时间和唤醒时长；

（2.3）树径测量传感器根据设置唤醒时间定时启动；

（2.4）树径测量传感器测量获得被测样木直径测量值；

（2.5）读取样木倾角传感器数值，当倾角传感器倾角数值超过规定阈值，例如倾角超过45°，则判定当前样木为倒木，更新检尺类型为倒木；

（2.6）读取样木连续期限直径变化情况，当超过预定时间区间，例如1年期间内，样木直径固定不变或是出现规律性降低时，更新检尺类型为枯立木；

（2.7）树径测量传感器通过无线通信单元连接通信中继装置，传输立木直径和电池容量信息；

（2.8）树径测量传感器同通信中继装置进行时钟同步，获取下一次唤醒时间和唤醒时长，成功后进入睡眠状态；

（2.9）通信中继装置接收树径测量传感器数据进行存储，并同上一次测量数据进行差值计算，按树径测量传感器编码顺序对差值结果进行回传；对于本次树径测量传感器未获得测量值，差值置为9999。

（2.10）通信中继装置对自带传感器数据进行存储，同时将通信中继装置产品编码和接收树径测量传感器数据进行回传；通信中继装置自带传感器包括但不限于温度、湿度、倾角传感器，实现清查样地环境因子的监测。

（2.11）通信中继装置通过卫星/移动通信基站将存储信息回传通信接收装置，并汇总进入平台层的网络服务器。对通过卫星回传的信息，传回北斗指挥机汇总进入网络服务器，对通过移动通信基站回传的信息，传回通信服务器汇总进入网络服务器；

（2.12）平台层配置通信中继装置和树径测量传感器的唤醒时间和唤醒时长。

如图9，所述步骤（4）中的具体操作步骤如下：

（4.1）自然资源/林业主管部门用户使用用户登录模块，完成身份验证；

（4.2）使用调查人员和护林员管理网格化管理模块，对所有清查样地按行政区域网格或是公里网格方式，划定调查人员和护林员。一个护林员巡护一个网格内的所有清查样地，一个调查员可以提供多个护林员的技术支持和设备维护。

（4.3）使用通信中继装置设备和状态管理模块模块，获取上一次唤醒时间段内所有清查样地布设通信中继装置的工作状态；

（4.4）查看所有通信中继装置状态是否正常，如果不是，则执行步骤（4.5），如果是，则执行步骤（4.11）；

（4.5）使用样地巡查任务下发模块，对通信中继装置状态不正常的区域护林员下达巡查任务，要求现地核实清查样地状态；

（4.6）护林员使用数据采集终端样地巡查任务接收模块，接收巡查清查样地对象，并到达指定清查样地；

（4.7）护林员使用数据采集终端调查样地巡查结果反馈模块，反馈指定清查样地现场状况；

（4.8）通过样地巡查结果确认更新模块，接收步骤（4.7）中的反馈信息，根据实际情况，判断是都需派调查人员进场更新设备或重新调查，是则执行步骤（4.9），否，则执行步骤（4.10）；

（4.9）调查人员携带通信中继装置及树径测量传感器到达清查样地，按步骤（1）重新测设样地，回传新数据；

（4.10）根据回传数据判定确认当前清查样地状态，更新样地和样木信息；

（4.11）使用树径测量传感器设备和状态管理模块，获取上一次唤醒时间段内，所有清查样地布设的树径测量传感器和倾角传感器的工作状态；

（4.12）判读所有树径测量传感器、倾角传感器状态是否正常，否，则执行步骤（4.5），是，则执行步骤（4.13）；

（4.13）读取样木前后两期直径变化情况，对比差值变化是否超出立木直径生长率正常生长范围，例如一月内立木径向生长超过或减少超过3cm，是，则判定当前数据异常，执行步骤（4.5），否，则结束流程。

如图10，所述步骤（5）中的具体操作步骤如下：

（5.1）用户使用用户登录模块，完成身份验证；

（5.2）使用调查表格和基础数表配置模块，使用配置调查表格模板和基础数表，存储前期清查样地卡片，供移动数据采集系统端进行下载使用；

（5.3）使用清查样地调查数据汇总模块，汇总收集平台层网络服务器接收的调查信息；

（5.4）使用清查样地调查因子逻辑检查模块，对汇总进入样地调查成果数据库的各记录信息进行逻辑检查，判断是否存在逻辑错误，如果存在，则通知错误调查单位进行修改，修改后使用移动数据采集系统重新进行提交，直到没有逻辑错误；

（5.5）使用清查样地实测结果计算模块，根据树种和一元材积表，计算每个清查样地的实测结果数据；包括并不限于样地组成、年龄、平均高度、平均直径、公顷蓄积、公顷株数、样地蓄积、样地株数。

（5.6）使用总体抽样精度和特征值计算模块，统计本次国家森林资源连续清查监测总体的抽样精度和特征值，判读抽样精度是否符合《国家森林资源连续清查技术规定》和清查细则要求，若不符合，通知调查单位进行修正，修改后使用移动数据采集系统重新进行提交，直到达到精度要求；

（5.7）使用清查成果报表统计模块，计算生成本监测期内各清查样地及监测总体的重要指标信息，包括并不限于森林、林木和林地的数量、质量、结构和分布，森林分起源、权属、龄组、林种、树种的面积和蓄积，森林生长量和消耗量及其动态变化，生成成果统计报表向省级人民政府/国务院进行汇报展示。

步骤（6）中的成果评价可视化系统流程是科研人员/科普工作者通过成果评价可视化系统，构建模型知识库，开展森林资源评价、生态系统评价及重点区域评价，并基于基础数据和评价结果为其他基础研究或社会应用提供可视化的数据展示和共享服务。如图11，具体步骤如下：

（6.1）用户使用用户登录模块，完成身份验证。

（6.2）用户使用森林资源评价模块，选取任意监测年度或监测年度之间进行对比分析，评价包括但不限于森林面积、森林蓄积、森林质量、乔木林质量关键森林数量、质量和空间分布变化和趋势。

（6.3）用户使用生态系统评价模块，采用景观生态学、过程机理模型方法学，评估森林的生态功能及其动态变化情况，包括并不限于生态系统类型、生态系统格局、生态系统质量、生物多样性状况、森林生态系统碳汇能力、森林生态系统生态服务价值关键生态系统状态指标和内容。

（6.4）用户使用重点区域评价模块，通过使用行政区划选择、交互式地图选择、自定义生态功能区选择，选择用户关心和需要统计分析区域，开展森林资源评价和生态系统评价。

（6.5）用户使用三维实景地图可视化模块，以大数据可视化方式，以利用三维实景地图及其他交互方式展示国家级或省级国家森林资源连续清查成果数据可视化展示，以及开展长时间序列的数据对比分析和预测分析。

（6.6）用户使用专题成果数据共享模块，将平台所拥有的数据资源、服务及应用按不同类型、不同权限进行展示，公众用户可以在浏览器、移动终端访问资源中心，获取、制作自己的专题图资源并实现数据共享交换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。