森林資源數據更新中時態GIS的應用

魏程光

摘要：指出了隨著每年開展的林地變更調查，森林資源數據每年都在更新，如何綜合運用這些數據成為了當前森林資源管理的一項重要課題。針對時態GIS技術的概述、架構以及在森林資源更新中的應用優勢等方面進行了探討，以便利用時態GIS技術重現森林資源小班數據的歷史狀態，跟蹤自然保護區等重點區域的森林資源演變，預測區域森林資源的變化趨勢，進而為森林資源精細化管理提供技術支持。

關鍵詞：森林資源；數據更新；時態GIS

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）16019002

1引言

根據國家林業局的要求，以后各地每年都將開展林地變更調查工作，森林資源數據也將實現每年更新。但每次更新時都是用新數據代替舊數據，系統成為了另一個瞬態，管理處于靜態方式。舊數據成為死數據，在系統中不復存在，因而無法對數據變化的歷史進行分析，更無法預測未來的越勢。隨著時態GIS技術的出現，動態的進行資源數據管理，從歷史數據中研究森林資源數據的變遷，進而為預測預報和決策分析提供技術支持。

2時態GIS的概述

時態GIS技術作為GIS研究和應用的一個新領域，由于其巨大的應用前景，正越來越受到重視，傳統的GIS只具備處理空間數據的功能，而時態GIS提供了完善的時序分析功能，能高效的處理與時間相關的問題，在時間和空間上兩方面都能融合處理的地理信息系統。目前常用的ArcGIS系統里提供了Tracking Analyst擴展模塊進行時態GIS分析。

3時態GIS的時空數據模型

時態GIS的時空數據模型是建設時態GIS技術的核心，選擇合適的時空數據模型是實現時態GIS應用于森林資源更新的基礎。具有代表性的時空數據模型有時空立方體模型、序列快照模型、基態修正模型、時空復合模型和對象-版本時空數據模型等幾種，各種模型都有其優點、缺點和適應范圍。對象-版本時空數據模型與前面幾種數據模型相比有以下優點：①技術較為成熟，有比較成熟的應用軟件，而其他幾種數據模型理論性更強，實現較為困難；②與序列快照模型相比，具有減少數據冗余，可表達空間對象在時間序列上各版本的相互聯系；③與基態修正模型相比，具有長事務管理以及多用戶并行操作的優勢。

對象-版本時空數據模型的優點在實際工作中具有重要的現實意義，如：林地變更工作，具體體現在：①滿足動態分析的要求，版本將記錄每次變更的變化，且利用版本間增量數據來創建，而非空間數據的完全拷貝，從而減少數據的冗余，利用版本間的繼承關系重構小班變化歷史，有利于資源的動態管理、后期的回溯和對比分析；②滿足多人參與的要求，版本管理支持長事務，并實現多用戶并發編輯和控制；③滿足雙軌制判讀的要求，多用戶同一時間對同一小班進行變更操作且不一致時，版本的沖突協調機制允許用戶協商提交最終結果。

4時態GIS的數據庫

時空數據庫是時態GIS的數據核心，是其在空間數據庫（X，Y，Z）的基礎上增加時間要素而構成的四維數據庫（X，Y，Z，T）。數據庫結構是基于功能要求而設計，但至少應滿足于空間時態數據的表達、空間時態數據的更新和空間時態數據的查詢等幾方面的需求。具體到森林資源管理上應實現資源數據的更新，在時間維度上追蹤森林資源小班的變化，重現歷史數據、動態演示變化過程等方面。

對象-版本時空模型數據庫一般采用的是ERSI公司在ArcGIS推出的Geodatabase模型和ArcSDE數據庫引擎，并將數據存儲到SQL Server，Oracle等關系型數據庫中進行管理。Geodatabase模型是一種面向對象的數據庫模型，實現了矢量、柵格、地址、關系等多種數據的無縫集成，便于在各類關系型數據庫進行統一管理、處理和儲存。ArcSDE數據庫引擎用于與各類關系型數據進行連接，實行版本化管理，支持多用戶同時編輯和長事務管理。

5時態數據庫的更新

對象-版本時空數據模型是基于Geodatabase版本間的繼承關系來更新，以圖1為例，2013年的林地變更成果為初始數據，注冊版本為2013年度。2014年調查時發現9號、10號進行了林木采伐變為采伐跡地，合并生成了13號小班，9號、10號死亡。2015年3號小班被占用變為建設用地，3號小班死亡，生成了14號小班。2016年8號小班和6號小班的部分進行造林生成了15和16號小班，但由于王某和李某提交的變更結果不一致，引發了沖突協調機制，經確認以李某的成果為最終版本，保證了成果數據的一致性。小班1、2、4、5、7、11、12號未發生變化，因此無需對1、2、4、5、7、11、12號的版本狀態進行存儲。死亡小班可通過追蹤不同版本實現回溯。

6森林資源數據更新中時態GIS應用的優勢

時態GIS在進行數據更新時，是反應整個數據變化的過程，所以時態GIS在進行數據處理以及表現數據的動態變化等方面都比傳統的GIS更具備優勢。具體表現在以下幾個方面：一是實現了海量資源數據的高效存儲，傳統GIS系統一般只存儲本期調查數據，而時態GIS不僅有本期調查數據，也存儲有多期歷史數據狀態，因采用版本化管理，故實現了數據的高效存儲；二是更豐富的查詢功能，由于時態數據庫增加了時間的屬性，除了可實現傳統的屬性、空間查詢，還能實現時間查詢以及其綜合的查詢；三是實現了時空的分析功能，作為時態GIS的核心功能，實現了森林資源數據的變化過程分析，重點地區小班的跟蹤分析以及未來發展趨勢預測。在森林資源管理、自然保護區管理、濕地公園管理、重點野生動植物保護和森林病蟲害發

7結語

在森林資源數據管理中使用時態GIS技術，將森林資源數據更新的方式信息化處理，符合現今社會發展的趨勢。通過對時態GIS技術使用，提高森林資源數據管理的水平和效率，降低以往森林資源數據管理中的重復和冗余等問題，進而使得信息的時間、空間以及屬性信息的結合。因此，實現森林資源數據管理中時態GIS技術，借助時空數據庫模型的建設和時空數據庫的更新技術，提高森林資源數據更新的效率，加強對森林資源數據的管理，進一步提高森林資源數據管理的動態化管理水平，進而為森林的管理提供實時的信息支持，促進林業經濟的可持續發展，提高森林的經營效益和管理水準。

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