地理信息系統技術在廣西大明山保護區的應用研究

林昭宇

（廣西大明山國家級自然保護區管理局，廣西 南寧 530114）

0 引言

在“綠水青山就是金山銀山”科學論斷指導下，全國在不斷探索實踐，爭先創建新時期現代化保護區。地理信息系統是現代保護區接觸最早信息化建設的科學和工具之一，作為保護區信息化建設的“新秀”，作為保護區數據與決策連接的橋梁，在保護區的防火、科研、生態旅游開發等各項工作中發揮著重要作用，在國情和實際需求下，如何正確看待該項技術是目前廣西大明山等保護區值得考慮的問題。

1 廣西大明山保護區概況

長期以來，國家林業局、廣西壯族自治區林業局以及南寧市委、市人民政府等對廣西大明山國家級自然保護區（簡稱“廣西大明山保護區”）的建設十分重視，保護區圍繞強首府戰略目標以及“五區建設”工作思路，以爭創建設“國內領先、國際先進”保護區為目標，致力于推進資源保護和生態旅游等各項工作。廣西大明山保護區內資源豐富，平均海拔1200m，主峰龍頭山海拔1761m，為桂中南第一高峰，已連續保持33 年無森林火災事故發生。保護區總面積約1.7 萬hm2，有林面積約1.6 萬hm2，森林覆蓋率98.9%，以多樣性山地森林生態系統及珍稀瀕危特有動植物資源為主要保護對象，有維管束植物2095 種，脊椎動物294 種，是廣西野生動植物最豐富的地區之一，被喻為“北回歸線上的明珠”[1]。

2 地理信息系統

地理信息系統（geographic information system,GIS），一方面是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科；另一方面又是以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，為地理決策服務的計算機技術系統[2]。該項技術被應用于多個領域的建模和決策支持，如資源調查、環境評估、區域發展規劃、公共設施管理、交通安全等，已逐漸成為信息時代重要的組成部分之一。

3 系統技術在保護區的應用現狀

3.1 信息化發展歷程

廣西大明山保護區在2007 年前均以1 套共15 張1:1 萬的紙質地形圖為基礎開展各項林業調查、設計、繪圖以及項目建設等工作，2007 年全球環境基金（GEF）項目在廣西區林業局的支持下落在廣西大明山保護區，該項目通過對保護區工作人員開展長達6 年的技術培訓，使懂得使用GIS 軟件的工作人員從無到有，保護區能夠自建簡單的本底數據庫，但無法自主開展有效的擴展應用。2014 年《廣西大明山國家級自然保護區總體規劃》（2014—2023 年）文本中首次使用了GIS 系統技術制圖，并提出把有關信息化、數字化和網絡化方面的建設項目單獨整合成《廣西大明山國家級自然保護區智慧保護區建設示范項目》，提議向國家林業局申請試點建設目標，并于2016 年啟動了《廣西大明山國家級自然保護區管理局智慧保護區信息化建設項目》投信息化數據平臺基礎建設，廣西大明山保護區正式步入系統式、規模式信息化建設工作。

3.2 本底數據建設狀況

數據是GIS 的靈魂，建立保護區GIS 的大部分人力、物力、財力用于空間數據的采集和各數據庫的建設，保護區GIS 的有效運行需要對數據進行維護和及時更新，使數據能反映保護區的動態變化，發揮自然保護區GIS 的最大效益[3]。廣西大明山保護區通過GEF 項目培訓建立以及近10 年來基礎設施項目建設應用形成有部分數據庫，并建立基本圖層基礎有：保護區邊界圖層、1:1 萬等高線圖層、1:5 萬等高線圖層、1:1 萬矢量化地形圖圖層、區位圖層、縣界圖層、功能區劃圖層、道路交通圖層、威脅因子分布圖層、珍惜動物分布圖層、珍惜植物分布圖層、河流湖泊分布圖層、植被分布圖層、周邊村屯分布圖層、土壤類型分布圖層、旅游資源分布圖層、火災隱患區域圖層、衛星影像圖層、山體分布圖層、溝谷分布圖層、高程點分布圖層、大明山入口服務區規劃圖層（圖1）等。從部門職能劃分，以上的圖層數據庫涉及資源保護、科學研究、規劃建設以及生態旅游等工作資源，長期以來是由各部門收集并按自己需求購買服務建立圖層數據庫，還未形成有效的統一管理。

圖1 保護區本底數據圖層疊加效果

3.3 軟件使用狀況

在日常辦公Windows 系統下，2007 至2018 年，保護區投入使用ArcGIS 9.2，2018 年投入使用ArcGIS 10.2，同時Photoshop、Aotocad、3Dmax 配合使用，2021年以后在統信UOS 系統逐漸普及的形勢下，唯一能使用SHP 格式數據信息編輯的只有吉奧跨平臺桌面軟件（GeoGlobe Desktop Pro），這也成為保護區目前應用地理信息數據最平常的軟件。2016 年以來保護區通過信息化項目投入建設了智慧保護平臺、科研監測平臺、自然宣教平臺、生態旅游平臺、數據資源平臺、基礎設施平臺和日常巡護監測等系統，目前均處于完善和試運行中。

4 存在問題與分析

4.1 重視程度不夠

GIS 技術即使一門有助于保護區發展優化決策的科學，也是一門實際操作的技術，為了滿足簡便、快捷、有效的工作要求，許多保護區決策層更多的是考慮技術能給決策帶來多少作用，往往是選擇購買直接服務，忽略了建設自身技術力量的重要性。

4.2 系統軟件支持問題

GIS 技術能普及應用很大原因在于計算機軟硬件的迅速發展，因政策導向，行政事業單位正在逐漸普及使用統信UOS 系統，統信UOS 系統無法使用Arcgis 等傳統軟件，原保護區已掌握的GIS 技術將受到極大的限制。隨著社會快速發展，各類軟件的更新頻率會越來月短，如已建的系統軟件在定期內不及時投入使用，將失去原開發建設的價值，間接加大了技術項目建設的成本。

4.3 機構與人員問題

（1）缺少建立或配備專業機構。建立專業機構和人員隊伍是確保今后保護區是否能長期堅持信息化建設的重要保障。在發展信息化技術的10 年里，保護區基本都是購買直接服務進行調研、建設和維護系統，而在機構編制規定下，保護區無法自主增設專業機構和人員，或者無法明確將信息化工作列入職能部門和個人工作職責內。為了信息化建設的實際需求，只能將信息化工作分攤到各相關部門以分攤工作職能職責，分散建設發展。

（2）缺乏培養技術人才。技術人才是單位、企業發展過程中寶貴的財富，保護區在GEF 項目中培訓起來的技術人員如未能堅持從事專項相關的技術工作，或未能持續開展技術培訓補充新知識，隨著信息化工作的快速發展，原有的技術人才將因無法適應新工作要求而逐步淘汰。

5 對策與建議

5.1 建設自身技術力量

（1）加強軟件技術研發。在全國加快自身電腦技術研發使用的進程中，統信UOS 系統添加GIS 技術軟件是必然的，也是實際需要的，只有研發加入與現有基礎數據庫匹配兼容和操作性更強的軟件，才能使保護區因原有本底數據持續發揮作用而不斷層。

（2）加強保護區技術隊伍建設。在全面加快自身技術力量建設的國情下，保護區建設自身的技術隊伍也是必然的、符合國情的，雖然在建設初期會長期投入大量的資金和人力，只要決心邁開第一步，堅持自身研發和實施，逐漸減少購買直接服務，才有利于保護區核心數據的保護，也能促進自身技術發展和隊伍建設。

5.2 加強本底數據積累和管理

從保護區的日常巡護、監測、項目建設、調研、社區合作等工作中，每天都會產生海量的數據，如何在實際中做好積累、管理和應用，本文探討的方案如下：①堅持分類和篩選。基礎數據需要通過分類并篩選后才利于建設有效可用的數據庫，從保護區利用數據頻率來劃分，可以整理為常用數據和長期積累數據兩種，常用數據包括的動植物分布變化、巡護人員變化、保護威脅因子變化等，特點是數據變化頻率快，使用頻率高，需要投入較大精力篩選管理；長期積累數據包括地形地貌變化、植被變化、氣候變化、水流水質變化等，特點是數據變化頻率慢，使用頻率少，需要長時間堅持收集。②有目標性積累管理。數據的積累篩選利用與分析問題找答案存在同樣的道理，在面對哪些數據值得積累、哪些數據值得保留以及數據需要保留多久等問題，可以利用“問題樹”“SWOT”等方式，以保護區中心工作問題為目標，尋求的解決問題最優方式，從而制定積累和管理數據的工作方案。

5.3 加強系統的宣傳應用

目前保護區宣傳的主要內容為森林防火、動植物保護、研學以及康養等內容，宣傳的方式也是使用比較傳統的模型沙盤講解、多媒體和手冊廣告宣傳，在“橫向”面的宣傳已經滿足需求，但是缺少“縱向”深度的宣傳方式和效果。通過利用GIS 技術、遙感技術（RS）以及數字地圖等技術對保護區的地貌、植被數據進行收集，可以生成一個數字地面模型（DEM），然后再經過RS 技術的糾正、匹配，進而可以生成保護區的三維景觀透視圖[4]（圖2）。該項技術效果透視圖對保護區開展形象的、深刻的宣傳工作有極大的幫助作用。在數字地面模型的基礎上，添加動植物信息可以形成一個保護區百科全書，添加旅游景點可以形成一張保護區康養名片，添加歷史文化可以形成一個保護區宣傳片，通過三維模擬體驗展廳或者手機APP 模擬展示等方式都能讓人達到身臨其境的感受。

圖2 保護區tin

5.4 加強技術在森林防滅火中的應用

預防森林火災是保護區最為重要的工作之一，主要以災預防為主、撲救為輔，雖然保護區已長達連續33年無森林火災發生，但是自然雷電和常年積累的枯枝落葉是無法避免的森林火災隱患，一旦發生森林火災，如何能有效撲救，如何將森林火災控制在損失最小范圍等問題是今后保護區必然考慮的問題。除了加強森林消防隊伍建設、加固防火帶、提高瞭望觀測能力以及開展社區聯防等工作外，可以通過GIS 數據庫和空間分析功能模擬林火隨時間推移而變化的情況[5]，建立保護區林火蔓延模型，起到為撲救森林制定及時、有效、安全的決策。實現目標的關鍵在于：①積累數據庫，包括天氣、地形地貌、植被、歷年林火等相關數據要素，數據積累越久越詳細，模型的預演精度會越高。②研究符合保護區的林火蔓延規律，每個保護區都有獨特的地貌、植被特點，在廣泛認可的林火蔓延定律上還要結合歷年保護區實地曾發生過的火災數據進行結合分析才能建立符合自身特有的林火蔓延規律。③技術支持，目前國內保護區相關林火蔓延模型技術還未成熟普遍，能借鑒的少，且僅能借鑒不能照搬，需要建立專項工作并長期投入建設。

6 結語

綜上所述，以地理信息系統為例的信息化建設工作在廣西大明山保護區還處于初始階段，在加快保護區建設工作中，信息化建設工作是必然需要加強的。在認識存在的缺陷后才有利于對癥下藥，保護區更需要對信息化建設工作建立信心，堅定目標，從資金的投入到自身技術研發和應用等各方面工作持之以恒。