長青國家自然保護區3S數字化建設初探

摘 要:探討長青國家自然保護區數字化管理模式。在分析當前全國自然保護區數字化建設的基礎上，結合長青保護區的特殊資源情況，利用計算機、3S等技術，設計基于3S技術的長青國家自然保護區數字化平臺，該平臺實現能更好進行保護區海量數據的組織和管理、動物行跡的動態監測、三維的模擬等功能，從一定程度上彌補了傳統自然保護區管理模式的缺陷，真正實現生物多樣性保護的目的。

關鍵詞:長青地理信息系統自然保護區空間分析

中圖分類號:S759.9文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0218-02

為了更好的做好保護區資源的管理，我國初步形成了一個布局基本合理、類型齊全、分布廣泛的自然保護區網絡，對保護我國的生物多樣性、自然資源及自然環境發揮了重要作用，但由于資源分布的復雜性及數據的海量性，使用傳統的管理手段和研究方法對保護區資源時空屬性特征的管理、統計和分析呈現極大的局限性，隨著信息化和網絡化時代的到來，結合計算機技術、通訊技術和地理學知識的3S(GIS，GPS，RS)技術日趨成熟，并開始應用到各個行業，它以其強大的空間數據采集、管理、動態監測和分析功能，很好的彌補了傳統資源管理方法的缺陷，使自然保護區的數字化建設有了跨越式發展。長青國家自然保護區近年也在嘗試利用3S技術實現資源的數字化管理，但由于數據的繁雜和技術的不成熟等多種原因，目前還沒有形成有效、完整的數字化管理方案。作者在基于對長青國家自然保護區的調研基礎上，探討利用3S進行長青自然保護區的數字化建設的基本思路。

1 保護區概況

陜西長青國家級自然保護區是1995年經國務院批準建立的以保護大熊貓棲息地為主的“野生動物類型自然保護區”，該自然保護區以其原始性、古老性和殘遺性等動植物特征，被列入具有全球保護重要意義的A級保護區，同時也是生物多樣性保護最優先行動地區。

陜西長青國家自然保護區是秦嶺山脈上的一個資源寶庫，據不完全統計，她擁有種子植物135科601屬1556種，其中列入國家重點保護的珍稀植物有31種;區內有脊椎動物311種，隸屬34目93科，列入國家重點保護動物名錄的有30余種，其中國家Ⅰ級保護動物有大熊貓、金絲猴、羚牛等7種。經科學研究表明，該區域至今仍保留著一個相對完整和穩定的大熊貓繁殖群體，是當今最有保護價值和最有希望搶救成功的地方種群。所以保護好這一區域的自然生態系統，不僅具有重要的科研價值，也具有潛在的經濟價值。

2 系統總體設計

2.1 系統目標

以保護自然資源和自然環境，協調自然保護區的自然、社會、經濟效益為宗旨，設計基于3S技術的長青國家級自然保護區數字化平臺，該系統主要實現以下目標:(1)實現保護區地圖的數字化操作。包括無極縮放、漫游和圖層控制等。(2)實現保護區數據的有效管理。滿足保護區資源的統一存儲、及時更新和專題輸出。(3)設計專業模型，并結合統計數據，系統能輔助管理者做出預測、保護區動態的控制以及決策等功能。

2.2 系統開發流程

依據系統開發的實用性、可靠性、方便性和可擴充性原則，比較當前較主流的GIS開發工具，并根據保護區的數據量，本系統開發主要采用基于Visual Studio.NET開發平臺，并結合超圖軟件有限責任公司提供的SuperMap二次開發工具SuperMap Object來完成。開發流程如圖1。

3 系統數據庫建設

數據庫建設是保護區數字化平臺建立的核心，長青國家級自然保護區動植物種類繁多，數據庫建設任務繁重，空間數據庫的建設包括幾何數據和屬性數據的建設兩部分，幾何數據中基礎地形圖、交通圖等可通過測繪局獲取，其他數據可通過GPS采集。屬性數據采集中要對動植物清單進行分類劃分，另外，為了開發保護區旅游資源，還需要采集景區周邊及內部設施的屬性信息，屬性編碼的系統性和一致性設計是屬性數據管理的關鍵。本文采用SuperMap Deskpro平臺結合SQL Server 2003數據庫來完成數據的存儲，實現空間數據的高效訪問，本系統數據庫建設結構圖如圖2。

4 系統功能分析

4.1 GIS基本功能

(1)地圖基本操作功能。包括地圖的放大、縮小、漫游、全圖顯示和圖例設置等功能。

(2)空間信息查詢功能。通過空間屬性的雙向查詢功能，實現了保護區各類資源空間分布狀態的詳細了解，如提取某一多邊形區域內的動植物屬性信息;通過輸入動物名稱關鍵字，查詢其在保護區的空間分布狀況;或查詢保護區附近周邊住宿、交通等信息。

(3)空間分析功能。利用GIS空間分析功能可確定空間地物的相關性，如確定兩類動物棲息的共同區域;某河流兩側500米范圍內分布的植物有哪些;此外，利用疊加分析、等值線追蹤等技術結合相關專業模型可模擬環境演變，指導環境規劃與管理，為保護區本身的科研項目服務。

4.2 資源管理功能

主要完成保護區資源的添加、信息更新、刪除及統計操作，如添加新發現的植物信息到空間數據庫;統計重要動植物在保護區各個區域的分布狀況，統計數據可通過柱狀或餅狀專題地圖呈現。

4.3 動物定位跟蹤功能

針對國家瀕危動物如大熊貓，通過安裝GPS定位儀器，實時監控其行跡，并可將其經過路徑保存，通過把行跡圖和保護區基礎地形圖、水系圖、生態分布圖等疊加，可分析大熊貓的生活規律，方便保護區人員管理，并為科研人員提供資料。

4.4 保護區三維展示功能

在充分利用保護區數字地面高程模型(DEM)數據、遙感影像信息等的基礎上，采用先進的三維GIS技術與虛擬現實技術，建立保護區的三維全景展示系統，全面、真實的展示保護區的自然地理環境。

5 結語

自然保護區的數字化平臺建設是進行環境保護，資源可持續利用的有效途徑，本文結合3S技術介紹了陜西長青國家級自然保護區數字化平臺建設的思路，該平臺可完成空間數據的采集和管理，動物的定位跟蹤和景區三維模擬設計等功能。另外，在數字化平臺上實現景區的規劃和建設以及旅游路線的設計也是必需的，并且保護區資源的網絡共享亦會加大景區的宣傳，吸引更多游客關注這顆秦嶺上的明珠。

參考文獻

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