GIS技術在我國林業中的應用

蔡 瓊，岳素青 (晉城職業技術學院，山西 晉城 048026)

GIS技術在我國林業中的應用

蔡 瓊，岳素青 (晉城職業技術學院，山西 晉城 048026)

地理信息系統(GIS)在我國林業可持續發展建設過程中起著舉足輕重的作用。從森林資源信息管理、林業用地信息管理、森林安全與巡護管理、城市地被管理以及林木培育管理等方面，論述了GIS在我國林業中的應用。

GIS；林業管理；應用

我國地域廣闊，林業資源豐富，對林業資源進行科學、準確、動態性管理是實現林業可持續發展的必然條件。沿用常規的手工方式對林業資源進行經營管理已不能滿足當前社會發展對林業管理的需求，因此，應用計算機輔助完成這些工作，是提高工作效率的必經之途。地理信息系統產生于70年代中期，是在計算機系統支持下對空間地理數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統，運用地理信息系統的理論、方法、技術，結合土地開發整理規劃的特點及要求，構建“土地開發整理規劃管理信息系統”[1]。在我國，地理信息系統GIS是最近20年才發展起來的。20世紀90年代，GIS技術開始在我國林業森林資源信息管理、林業用地信息管理、森林培育管理等方面開始大規模應用，加速了我國林業資源經營管理由粗放型向集約型的轉變，并且能夠多層次、動態性地描述林業資源的變化規律和時空演替規律，成為最具有遠大發展應用前景的新型技術。GIS技術在我國林業中的應用將會對我國林業發展建設提供良好的技術支持，發揮多方面的應用價值。

1 GIS技術的特點

1.1 開放性

GIS技術具有開放式環境及很強的可擴充性和可連接性；支持多種數據庫管理系統，如Informix、ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型數據庫；運行多種編程語言和開發工具，如OOSE、OMT-2、Booch、UML；支持各類操作系統平臺，如DOS、Windows、WinGIS、Visual FoxPro；為各應用系統，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等，提供種數據格式間的轉換接口，從而實現數據來源的多樣化選擇。

1.2 先進性

GIS緊跟計算機技術、Windows系統的最新發展動態，確保系統運行的高效率，與計算機圖形技術、數據庫技術、網絡技術以及地理信息處理技術同步，形成完善的測量工具，并且，系統軟件設計采用面向對象技術、組件化技術，系統的升級維護方便。這樣，不僅保證了現階段技術的領先地位，而且為今后留下了足夠的發展空間。

1.3 實用性

系統操作簡便、靈活，采用人性化的操作方式，一切從用戶的實際需求出發，確保實際應用，大大減輕了系統管理員的工作量。同時，日常辦公操作可通過瀏覽器完成，降低了管理人員的計算機要求。

2 GIS在林業中的具體應用

2.1 森林資源信息管理

2000年，中國科學院趙光博士和邵國凡博士在國際上率先提出“數字林業”的概念，2001年3月，我國首家數字林業實驗室在中國科學院沈陽生態所掛牌，并在白河林業局啟動了數字林業的實驗性研究，隨后我國各地數字林業建設全面開展。GIS技術成為數字林業建設必備的重要手段。利用GIS可以繪制自然資源地圖、自然地理圖、社會經濟地圖、森林經營地圖等，建立基礎數據庫。在需要及時針對林業狀況制定經營方案和進行經營管理時，可以根據GIS擁有的基礎數據庫和數據管理功能，通過圖形和信息的處理，實現規范化和現代化的管理。翁梅[2]以完善河南省重點保護植物信息為目標，運用GIS、MIS與GAP技術，并綜合大量的圖文信息與地理信息，建立了河南省重點保護植物管理信息系統，為進行植物保護措施的決策提供了科學依據。董斌等[3]采用2000年、2006年的TM影像作為數據源，利用監督分類法、專家分類法和GIS技術對遙感影像進行分類和建模，認為2000年、2006年的山東黃河流域森林覆蓋率分別為21.40%、25.60%，森林主要分布于魯中南山地、丘陵地區，流域2006年的森林資源及其蓄積量比2000年的分布均勻。與此同時，謝紹鋒等[4]克服數據大多數都是二維靜態的、只反映一個對象在某一個時刻的狀態的影響，充分考慮時態不斷變化的情況下，在對象-關系型Oracle數據庫的支持下，擴展基本數據類型和函數操作，實現時態數據類型的有效存儲，并進行時態關系的分析處理，使森林資源數據具備現勢性和歷史與現狀的連續性，對我國森林資源管理具有重要意義。

2.2 林業用地信息管理

林業土地資源是有限的，如何能夠科學、合理地利用和管理土地資源，關系到林業可持續發展問題。建設基于GIS的林業土地利用管理信息系統，可以科學、高效地管理林業土地資源，了解林業用地空間分布現狀和動態變化信息，為林業生產和規劃提供快速、準確的林業用地信息，最終達到林業土地利用的可持續發展。張雅彬[5]在土地利用總體規劃管理信息系統建設中，在總體功能結構設計中系統分為2個子系統，即規劃管理子系統和規劃輔助編制系統。兩個子系統相互獨立但又相互聯系，能夠及時準確地瀏覽、查詢和統計圖形信息和文本信息，實現圖形和數據的統一管理。將GIS技術應用到林業用地管理中，能系統、方便地獲取資源數量和質量變化，提供研究區域土地面積、土壤特性、地形、地貌、水文及植被等的真實信息，直觀反映土地利用現狀、利用條件、開發利用特點和動態變化規律[6]。

2.3 森林安全與巡護管理

各種不確定因素一直是我國林業可持續發展的障礙，如病蟲害、火災、盜伐等因素對林業發展危害較大。自1989年起，國內開始探索利用GIS開展滑坡敏感性填圖研究，不僅充分利用了GIS的圖形編輯、屬性管理、空間分析、數字高程分析等功能優勢，還先后提出了環境質量指數模型、綜合指標法、模糊綜合評判等，并在不同地區開展區劃工作，取得了一定的成效[7]。焦筱容等[8]在GIS技術支持下，以可燃物類型、郁閉度、海拔、坡度、坡向和森林自然度為林火影響因子，采用因子加權疊置法，在較大的空間尺度上對廣州市進行森林火險評價及區劃研究。同時，基于我國林業管護工作，可以通過使用移動GIS設置巡護坐標和巡護路徑，使工作人員能夠按照既定的路線進行巡護，實現巡護坐標的采集、存儲與導航[9]。

2.4 城市地被管理

城市的生態化建設直接關系到人才吸引、居住環境條件和經濟可持續發展等方面。利用GIS技術，可以綜合反映城市自然條件的土地利用及土地覆蓋特征。劉曉等[10]利用GIS技術對陜西省佛坪縣長角壩鄉土地利用和覆蓋變化進行了研究，原杰等[11]基于GIS技術對大連地被指數進行了研究，朱麗等[12]則在GIS技術支持下，分析了北京市紅門川流域森林植被與土地覆被變化的水文響應。

2.5 林木培育管理

利用GIS技術可以根據其數據庫等功能，有效方便地建立林木生長預測、經營管理、決策模型，功過模型可以進行比較、對照和評價，選擇最優經營方式。如，根據立地條件、林木生長規律等特點，確定林種和組成方式；根據采伐目的、林種、方式、面積等要求，確定采伐計劃、制作采伐圖表；根據地貌類型特點，確定造林樹種和規劃樹種。通過運用GIS技術，林業部門可合理安排林業生產和造林計劃，充分發揮林地的生產潛力。

3 GIS技術的完善與發展

GIS技術在我國林業中的應用，為研究森林資源、經營管理、病蟲害控制等方面提供了良好的技術支撐，滿足了林業部門的當代要求。GIS技術的運用，實現我國林業產業化、現代化、豐產化經營，是我國林業可持續發展的必然之路。經過幾十年的努力，GIS的技術水平有了長足進步與發展，在今后工作中，還需進一步加強以下幾方面的研究。

3.1 GIS數據精度

系統的可信度和成敗主要由GIS數據的精度決定。到目前為止，仍沒有一個統一的GIS數據評價標準，因此，數據精度問題成為制約GIS推廣和發展的一大重要因素。在今后研究中，從數據收集、準備、掃描拼接、編輯，到數據的處理和分析，應認真細致地減少每一個環節可能產生的誤差，才能建成精準的空間分析系統。

3.2 GIS應用模型的開發

GIS的核心功能是GIS應用模型的空間分析功能，這也是GIS與其他技術的重要區別。在GIS領域，時態模型與GIS結合形成時態GIS，已成為GIS研究的重點，并提出了很多時態GIS模型，如序列快照模型、基態修正模型、空間時間組合體模型[13]等。而與理論成果相比，技術實踐則相對落后。當前主要的問題是提出的模型多、實現的原型少，理論研究多、應用研究少；研究多集中在土地劃撥、地籍管理[14-15]等領域，在林業領域應用較少，且僅限于森林資源數據更新[16-18]。因此，在以后工作中仍需要進一步提出有建設性和實用性更強的模型，加強理論和實際應用能力的結合，對歷史、當前和將來數據信息進行對比、分析、監測和預測預報，為預測預報系統、決策支持系統和其他分析系統服務。

3.3 多種高新技術的融合

隨著計算機領域的不斷發展，GIS技術應加大同遙感技術、全球定位技術、網絡數據庫、空間數據庫等高新技術的融合力度，形成多種技術相互配套、相互支持，能準確、及時地處理林業信息管理系統。同時，改變過去僅僅進行查詢、拓撲、圖層疊加、網格分析等這些GIS最基本的分析方法，加強可視化功能、多媒體手段功能、地圖視覺和空間地理分析功能等。只有建立完善的多方面技術的研究，才能增強我國森林資源直觀、形象和動態信息，更好地為我國林業可持續發展提供數字服務。

[1]鄭建敏．運用GIS建立土地調查規劃信息系統[J]．地礦測繪，1999，(4)：23-26．

[2]翁 梅，張文獅，尹紅征．基于GIS技術的河南省重點保護植物管理信息系統設計與分析[J]．河南農業大學學報，2011，45(1)：123-126．

[3]董 斌，錢國英，李旭東，等．基于RS和GIS的山東黃河流域森林資源動態分析[J]．東北林業大學學報，2011,39(1)：62-65．

[4]謝紹鋒，肖化順．森林資源時態GIS數據存儲與時空分析方法研究[J]．西北林學院學報，2011，26(1)：181-186．

[5]張雅彬，孫在宏，吳長彬．基于GIS的土地利用總體規劃管理信息系統的開發與研究[J]．南京師大學報(自然科學版)，2004，2,7(2)：107-110．

[6]王紹云，楊玉輝，張路平，等．GIS在農業領域的應用[J]．農村牧區機械化，2011，(1)：32-33．

[7]于立生．基于GIS的模糊綜合評判方法在滑坡災害敏感性填圖中的應用[J]．荊楚理工學院學報，2011，26(2)：38-41．

[8]焦筱容，肖化順，劉照程．基于GIS的廣州市森林火險評價及區劃研究[J]．河北林業科技，2011，(1)：15-18．

[9]吳長偉，王霓虹，楊 茹，等．基于移動GIS的森林管護巡線定位和導航的研究與實現[J]．黑龍江工程學院學報(自然科學版)，2011，25(1)：57-59．

[10]劉 曉，李衛忠，張伐伐，等．基于RS/GIS的鄉級土地利用/覆蓋變化及驅動力研究[J]．西北農林科技大學學報(自然科學版)，2010，38(7)：118-128．

[11]原 杰，王 利．基于 GIS 的大連地被指數研究[J]．國土與自然資源研究，2011，(3)：3-4．

[12]朱 麗，秦富倉，姚云峰，等．北京市紅門川流域森林植被/土地覆被變化的水文響應[J]．生態學報，2010，30(16)：4287-4294．

[13]王賀封．時空數據模型及TGIS研究[J]．測繪與空間地理信息，2006，29(4)：11-13．

[14]帥開德，帥 凱，李 蘇，等．多維時態GIS地籍數據庫建設[J]．測繪與空間地理信息，2009，32(3)：52-56．

[15]詹長根，張 雁．基于地塊的時態地籍數據庫數據結構的研究[J]．測繪科學，2006，31(2)：102-105．

[16]高金萍，陸守一．森林資源小班數據更新管理中時空一體化數據模型研究[J]．西北林學院學報，2008，23(5)：188-192．

[17]高金萍，陸守一，徐澤鴻．實現森林資源動態更新管理的時態GIS技術[J]．林業資源管理，2005，(3)：51-52．

[18]唐嘉鍇，唐代生，胡 覺，等．時態GIS及版本管理原理在森林資源數據更新中的應用研究[J]．中南林業調查規劃，2008，27(1)：46-49．

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.01.005

S71

A

1673-1409(2012)01-S016-03

2011-11-27

蔡 瓊(1980-)，男，山西晉城人，碩士生，講師，現從事森林培育研究。