地理信息系統在森林資源管理中的應用研究

曾 霞

(湖南省林業科學院，湖南 長沙 410000)

引言

我國的水土資源比較豐富，再加上最近幾十年來人們大量的植樹造林，森林資源已經變得越來越豐富。在森林里，最為關鍵的群體就是動物與植物，其使得森林的生物鏈變得比較完整。當森林遭到破壞后，由于其具備一定的修復能力，通過一段時間就能夠恢復到以前的情形。森林對于水土資源的保護，以及當地氣候的調節具有重要的作用。然而，隨著社會的發展，人們對樹木的需求不斷加劇，對于森林的開發也在加劇，這容易造成森林的破壞。此外，國家一直強調環境保護。因此，利用現代化的信息技術實現森林資源的管理顯得非常有必要和有意義。

1 地理信息系統的概念與優勢

地理信息系統是專門對地理信息進行管理的系統，其主要用于森林資源探測、環境管理方面。該系統主要使用Java語言進行編寫，通過前端的美化工作，使得系統能夠完成信息的管理。有的系統屬于大型系統，需要對眾多的數據進行分析，一般會結合模型對數據進行分析，從而生成相關的報表。系統的優勢也比較明顯，系統設計了眾多的接口，能夠與無人機數據傳輸接口進行對接，與天上衛星數據傳輸接口進行對接，并且由于用到了模型，所以具備了自動分析的能力。

1.1 地理信息系統的概念

人們對于地理信息系統有著具體的定義，指的是一套能夠對地理信息進行收集、整理與分析的系統。這套系統能夠實現地理數據的收集、傳輸、存儲、分析和應用。該系統涉及到眾多的技術，最常見的是知識圖譜技術和物聯網技術。進入21世紀后，計算機技術得到了空前的發展，這明顯加速了地理信息系統的發展。軟件系統和通信技術的突破，使得地理信息的傳播也發生了質變，傳播速率明顯提升。進入21世紀初期后，因為GIS產業信息化的推進，與之相關的產品逐漸問世，其在世界范圍內各行各業的應用也在逐漸加速。地理信息系統的應用已經不僅僅限于林業管理方面，在水土資源勘測、環境保護、農業發展管理、旅游等方面也有非常多的應用。借助信息技術的不斷發展，地理信息系統在功能上變得越發完善，從而其應用前景也變得越來越開闊。

1.2 地理信息系統的優勢

1.2.1 達到圖形和數據的同步更新

地理信息系統已經從以往的森林管理方式中擺脫出來，其能夠發現森林資源遭受的各種災害，觀察到森林資源細微的變化，并且能將這種變化進行保存，對圖形和數據進行及時更新。此外，其能夠使用當前比較主流的圖像處理技術、遙感技術等，實施監控森林的變化，能夠讓工作人員及時、全面了解森林資源的變化，從而當災情發生時能夠及時采取措施管理。數據的更新相對容易，要求圖形也隨著數據進行更新，需要系統用到模型，讓系統能夠自動化將統計學的知識運用其中。不過，在當前的地理信息系統中，這已經得到了改進，基本上都能實現圖形和數據的同步更新。知識圖譜作為全新的數據庫，屬于圖數據庫，能夠存儲更大的信息，以圖的形式進行存儲。此外，能夠利用知識表示技術對知識圖譜進行更新，擴充知識圖譜，使得數據信息更加精準，生成的圖形更加具有說服力。

1.2.2 促進森林資源體系建設

以往使用的是比較傳統的森林資源管理方法，這種方法的管理效率較為低下。在利用地理信息系統后，這樣的局面發生了改變，能夠更快速實現森林資源體系的建設。正是在系統的幫助下，能夠制作出更加精細、準確的表格和圖形，實現數據的實時對比與分析。此外，由于使用了自動化的相關技術，計算機能夠自主實現監控與分析，達到了自動化管理，極大提高了人工操作帶來的誤差，也節省了時間。體系化的建設需要硬件和軟件作為支撐，硬件設備包括計算機、各種傳感器、無人機、監控器、高清相機等，而軟件需要地理信息系統、錄像軟件、辦公軟件和圖形分析軟件。在體系化的建設中，也離不開自動化技術的支持，管理森林資源是一個龐大的工程，工作人員不可能24h都處于工作狀態，但借助自動化技術就容易很多。

1.2.3 促進多信息的查詢

由于地理信息系統整合了當前許多的信息技術，不僅停留在屬性的查詢，對于其它的圖形信息也能夠達到精確查詢，包括小班與林班的信息查詢，同時也能夠實現圖元的查詢。查詢的結果不僅僅是文字，還包括一些經典的統計圖、位置圖、地貌圖等。以往僅能顯示出圖形數據，而不能使其與屬性進行結合。而利用該系統后，就能夠實現森林資源信息的全覆蓋，根據需要做好統計工作，辦事效率得到了提升。地理信息系統屬于大型的信息管理系統，在查詢上一般會利用哈希算法或深度搜索算法，對關鍵字進行匹配，采用的樹形結構查詢，也使得查詢時能夠獲取更多的信息。在前端設計時，也擁有多個查詢輸入框和按鈕，查詢的方式更加多樣。

2 地理信息系統與森林資源管理之間的關系

2.1 地理信息系統與森林資源檔案管理

通過該系統能夠達到森林資源檔案信息更有效的管理，時效性得到了提升。從實際情況來看，森林資源檔案管理技術是建立在歷史森林資源數據的整理上，會及時將當前的實時數據存檔，并且與以往的監測數據進行對比。此外，利用該系統能夠自動繪制出森林資源的圖形，對森林里的小類進行統計，并作出相關的統計圖。如果需要完成該系統的各項功能，就需要在此基礎上再建立一個能夠匹配的數據庫或知識圖譜。森林資源本身就比較豐富，擁有眾多的物種，每個物種都有數量龐大的樹木，這些都需要存進系統里，建立與之相關的檔案。

2.2 地理信息系統與森林資源政策管理

通過該系統能夠動態了解到森林資源的變化情況，對樹木的種類、信息進行存儲、分析、統計，從而達到森林資源的政策管理，這能夠為今后森林資源的合理利用提供依據，也有利于后期對森林資源的結構作出一定的調整。當前，我國的政策就是大力植樹造林，換取綠水青山，每年都會引進一些新物種，種植一些新樹苗，從而使得森林的覆蓋率逐漸擴大。

2.3 地理信息系統與森林結構調整管理

該系統屬于綜合性平臺，使用了眾多的現代化技術，能夠完成數據的采集、分析與顯示，從而方便工作人員對森林資源進行管理。此外，森林資源管理人員需要及時對當地的地形、地貌、地勢進行分析，繪制出森林資源的地址年齡，從而有利于對森林資源作出調整，使得生態更加平衡。當發現某些林區已經逐漸老化后，需要及時作出森林資源結構的調整。在做好上面的工作后，森林資源的管理人員還需要分析森林資源的組成、結構，做好樹木的生長年份記錄。為了防止森林遭受病蟲災害，應避免單一的樹木成片種植，需要多物種進行交叉種植，這樣森林的結構會更加合理，不容易被破壞，并且森林的自我修復能力會更強。森林資源的管理人員要合理利用系統，及時了解森林的情況，對于某些樹木長勢不好的地區需要進行樹種的補種，要讓森林中的土地得到全面利用，使綠化程度逐漸得到提升。

3 地理信息系統的多方面運用

3.1 在森林資源結構調整中的應用

該部分主要的工作就是要求森林資源管理人員利用系統分析地貌、地勢，對整個森林資源的年齡結構有比較清晰的認識，根據這種結構分析做好管理的調整工作，這能夠提高森林資源管理的效率，在植樹造林上速度更快。此外，通過該系統的運用，能夠及時了解荒蕪土地的狀況，做好植樹工作，還能夠預防森林火災，標記森林里樹木的類型與年齡，從而對森林資源作出必要的調整。

3.2 在森林資源經營管理中的應用

對于該部分，主要的應用體現在如下層面。要避免亂砍濫伐，通過系統可以了解打拼森林林區的年齡結構，對于年齡比較老的樹木可以進行規劃，逐步進行砍伐，不可盲目砍伐；要定期進行植樹造林，這是一個長期的過程，需要制定出比較詳細的植樹造林計劃，在選擇樹木物種上也要有所講究，并且要因地制宜；要根據森林資源的實際情況定期開展封山育林計劃，在封山育林的過程中要做好宣傳，工作人員要每天進行巡查，利用無人機做好監測工作。森林資源管理屬于一個長期的事業，每天都要對森林資源進行巡查。在當前的情況下，由于利益的驅動，不少偷盜者偷偷潛入森林，砍伐樹木屢見不鮮。據報道，甚至出現偷盜者砍伐已經生長了500a的紫杉醇樹種，僅僅因為其樹皮里含有珍貴的藥用成分。如果利用各種傳感器，如物聯網的傳感器、無人機等設備，再結合配套的軟件，就能夠實現對森林資源的層層設防，全天候24h自動監控，一旦有險情就會立刻引發警報，或者被系統拍攝到，這就有利于對森林資源進行經營。

3.3 體現在森林檔案處理方面

研究表明，檔案管理在森林資源的全面管理中占有重要的地位，在很大程度上影響著管理的整體進步和發展。此外，加強地理信息系統的應用，可以通過對與森林資源有關的檔案信息的綜合管理，以最快速度去完成這些工作。這對于數據庫而言有了更苛刻的要求，當前的圖數據庫是主流，能夠動態存儲大量的信息，并且能夠結合數學方面的算法實施對數據的精準管理，高效解決了森林資源檔案管理面臨的難題。森林資源本身就比較龐大，物種的種類和數量非常多，需要隔一段時間種植新物種，去除一些年齡結構偏大的樹種，這些都需要進行存檔處理，而利用系統可以自動進行數據的動態處理，及時進行備份和保存。

3.4 在森林資源動態監測中的應用

運用該系統也能夠實現森林中動態資源的監控工作，因為其能夠借助傳感器、衛星、無人機等設備采集森林信息。在一些大型的山區，由于群山眾多地勢險要，森林的覆蓋率非常龐大，僅依靠人工實地統計工作難度比較大。因此，需要借助衛星、無人機做好監測工作，利用多種方式做好森林資源的統計工作。森林資源管理人員要對系統有一個全面的了解。在實際監測過程中，要善于發現系統的問題所在，從而避開不足之處，使得對森林資源管理的精確度有所提升。當前，新型技術層出不窮，能夠極大促進對森林資源的管理，如知識圖譜等技術，這些技術已經非常成熟，且能夠得到推廣和運用，這在森林資源的管理中將會發揮出巨大的作用，提高管理的質量和水平。

3.5 森林資源信息改進管理

該管理系統主要研究和保存管理森林資源、查詢調查結果、編制統計數據、編制專題圖、統計調查，或將有關森林資源信息的統計報告給森林系統的政府或其它部門。將調查結果作為評價基礎，與各種森林資源數據(包括公益林、營造林和其它測試對象數據)相結合，可以完成森林資源信息的研究和分析，提高結果的真實可靠性。能夠充分利用調查結果，并將其與其它具體森林資源信息進行整合，這樣就能夠較為全面地掌握森林資源的變化，為工作人員提供比較優質的查詢服務。此外，還能夠實現對森林資源的改進。

4 總結

當前，我國的森林資源變得越來越豐富，人們對于森林資源的利用也在加劇。在環境保護的背景下，利用現代化的信息技術對森林資源進行管理擁有眾多的意義。總而言之，在現代林業逐漸發展的前提下，開發出比較先進且能夠有效管理森林資源的系統意義重大，其能夠完全改變以往對于森林資源管理的方式，提高辦事效率，降低工作人員的壓力，使得森林資源的管理更加可持續化。