14.5. Lesson: 系统抽样设计

您已经数字化了一组表示森林林分的多边形，但是您还没有关于森林的信息。为此，你可以设计一项调查，对整个森林地区进行清查，然后估计其参数。在本课程中，您将创建一组系统的采样图。

当你开始规划你的森林调查时，重要的是要清楚地界定目标、将使用的样地类型以及为实现这些目标而收集的数据。对于每一种情况，这些都将取决于森林的类型和管理目的；应该由具有林业知识的人仔细规划。在本课程中，您将基于系统的抽样调查设计来实施理论盘点。

The goal for this lesson: 创建系统的样地设计，对森林面积进行调查。

14.5.1. 盘点森林

有几种调查森林的方法，每一种方法都适合不同的目的和条件。例如，盘点森林的一种非常准确的方法(如果你只考虑树种的话)是参观森林，列出每一棵树及其特征的清单。正如您可以想象的那样，除了一些小区域或一些特殊情况外，这并不是通常适用的。

了解森林最常见的方法是抽样，即在森林的不同位置进行测量，并将这些信息推广到整个森林。这些测量通常是在 sample plots 这是较小的森林面积，很容易测量。样地可以是任何大小(例如50平方米，0.5公顷)和形式(例如圆形、矩形、大小可变)，并可以以不同的方式位于森林中(例如随机的、系统的、沿线的)。样地的大小、形式和位置通常是根据统计、经济和实际考虑而决定的。如果你没有林业知识，你可能会对阅读感兴趣 this Wikipedia article 。

14.5.2. Follow Along: Implementing a Systematic Sampling Plot Design

对于您正在处理的森林，经理认为系统的抽样设计最适合于该森林，并决定样地和采样线之间80米的固定距离将产生可靠的结果(在这种情况下，平均误差为+5%，概率为68%)。对于生长林和成熟林，可变大小样地已被确定为最有效的调查方法，但实生林将采用4米固定半径样地。

在实践中，您只需要将样地表示为稍后将由现场团队使用的点：

打开你的 digitizing_2012.qgs 上一课中的项目。
删除除以下各项之外的所有层 forest_stands_2012 。
立即将项目另存为 forest_inventory.qgs

现在，您需要创建一个由相距80米的点组成的矩形栅格：

Open Vector ► Research Tools Regular points.
按下下拉按钮旁边的 Input extent 字段，并从 Calculate from Layer 菜单中，选择 forest_stands_2012 。
在 Point spacing/count 设置，输入 80 meters 。
查看 Use point spacing 框以指示该值表示点之间的距离。
Under Regular points, save the output as systematic_plots.shp in the forestry\sampling\ folder.
检查 Open output file after running algorithm 。
新闻发布会 Run 。

备注

建议的 Regular points 从选定多边形层范围的左上角开始创建系统点。如果您想给这个规则点添加一些随机性，您可以使用一个随机计算的介于0和80之间的数字(80是点之间的距离)，然后将其写为 Initial inset from corner (LH side) 工具对话框中的参数。

您会注意到，该工具使用了Stands层的整个范围来生成点的矩形栅格。但你只对林区内的那些点感兴趣(见下图)：

从处理工具箱中打开 GDAL ► Vector geoprocessing ► Clip vector by mask layer 。
选择 systematic_plots 作为 Input layer 。
集 forest_stands_2012 作为 Mask layer 。
Save the Clipped (mask) result as systematic_plots_clip.shp in the forestry\sampling\ folder.
检查 Open output file after running algorithm 。
新闻发布会 Run 。

现在，外业团队将使用这些点导航到设计的样地位置。你仍然可以准备这些要点，以便它们在野外工作中更有用。至少，您必须为这些点添加有意义的名称，并将它们导出为可在其GPS设备中使用的格式。

让我们从样地的命名开始。如果您选中 Attribute table 对于林区内的地块，您可以看到默认设置 id 属性自动生成的字段 Regular points 工具。为点添加标签以在地图中查看它们，并考虑是否可以将这些数字用作样例地块命名的一部分：

Open the Layer Properties ► Labels for the systematic_plots_clip layer.
将顶部菜单变为 Single Labels 。
对于 Value 条目，选择该字段 id 。
转到 Buffer 选项卡中，选中 Draw text buffer 并设置缓冲区 Size 至 1 。
单击 OK 。

现在看看地图上的标签。您可以看到，这些点已经创建并编号，从西到东，然后从北到南。如果您再次查看属性表，您会注意到表中的顺序也遵循该模式。除非您有理由以不同的方式命名样地，否则以西-东/北-南的方式命名它们符合逻辑顺序，是一个很好的选择。

但是， id 场地都不是很好。如果命名方式是这样的话会更好 p_1, p_2... 。您可以为 systematic_plots_clip 层：

转到 Attribute table 为 systematic_plots_clip 。
启用编辑模式。
打开 ^{Field calculator} ：
1. 检查 Create a new field
2. 请输入 Plot_id AS Output field name
3. 设置 Output field type 至 Text (string) 。
4. 在 Expression 现场、撰写、复制或构造此公式 concat('P_', @rownum ) 。请记住，您还可以双击 Function list 。这个 concat 函数可在以下位置找到 String 和 @rownum 是在 Variables and values 一群人。
单击 OK 。
禁用编辑模式并保存更改。

现在，您有了一个具有对您有意义的打印名称的新列。对于 systematic_plots_clip 图层中，将用于标注的字段更改为新的 Plot_id 菲尔德。

14.5.3. Follow Along: Exporting Sample Plots as GPX format

现场小组可能会使用GPS设备来定位您计划的样地。下一步是将您创建的点导出为您的GPS可以读取的格式。QGIS允许您将点和线矢量数据保存在 GPS eXchange Format (GPX) ，这是一种标准的GPS数据格式，大多数专用软件都可以读取。在保存数据时，您需要小心选择CRS：

单击鼠标右键 systematic_plots_clip Layer并选择 Export ► Save features as... 。
在……里面 Format 选择 GPS eXchange Format [GPX] 。
Save the output File name as plots_wgs84.gpx in the forestry\sampling\ folder.
在……里面 CRS 选择 Selected CRS 。
浏览 EPSG:4326 - WGS 84 。

备注

这个 GPX Format只接受这个CRS，如果你选择一个不同的CRS，QGIS不会给出错误，但你会得到一个空文件。
单击 OK 。
在打开的对话框中，仅选择 waypoints 层(其余层为空)。

库存样本地块现在是一种标准格式，可以由大多数GPS软件管理。现场团队现在可以将样地的位置上传到他们的设备上。这将通过使用特定设备自己的软件和 plots_wgs84.gpx 您刚刚保存的文件。另一种选择是使用 GPS Tools 插件，但它最有可能涉及到设置工具以与您的特定GPS设备一起工作。如果您正在使用您自己的数据并想要了解该工具的工作原理，您可以在部分中找到有关该工具的信息使用GPS数据在 QGIS User Manual 。

立即保存您的QGIS项目。

14.5.4. In Conclusion

您刚才看到了创建用于森林调查的系统抽样设计是多么容易。创建其他类型的抽样设计将涉及使用QGIS、电子表格或脚本中的不同工具来计算样地的坐标，但总体思路保持不变。

14.5.5. What's Next?

在下一课中，您将了解如何使用QGIS中的Atlas功能自动生成详细地图，外业团队将使用这些地图导航到分配给他们的样地。