地理信息系統在甘肅祁連山國家級自然保護區森林資源管理中的運用與方法研究

甘肅祁連山國家級自然保護區管護中心馬蹄自然保護站 華開寶

一、研究區狀況

祁連山是我國西北生態系統的主要屏障和水源保護區，對于維護青藏高原生態系統，防止騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠和庫姆塔格沙漠的侵入具有十分重要的意義，而且還能有效的保護黃河和內陸河流。祁連山是一個由漢、藏、蒙、哈薩克斯坦、裕固族等多民族聚集的重要經濟和文化交流樞紐。祁連山生態環境保護是一件對后代有益的重大事業。這既與人民群眾的生存和生存息息相關，也與我國的生態和長期的穩定息息相關。

甘肅祁連山國家自然保護區地處甘肅省祁連山北麓，地跨武威，張掖，金昌8個縣（天祝，古浪，涼州，永昌，山丹，民樂，肅南，甘州）。保護區內有22處天然林保護站點。甘肅祁連山國家級自然保護區屬山地地貌類型，呈東西狹長帶狀，地質構造以祁連山褶皺系為主，由一系列NWW—SEE的高山深谷構成，屬高山、中山地貌。山脊海拔一般為3000-4500米，最高的是素珠璉峰，海拔5564米，海拔最低的是祁豐保護站，海拔1800米，相對高差一般在1000-2000米之間，山勢西高東低。在海拔4000米以上的地區，常年積雪，發育現代冰川，是河西走廊的“高山水庫”。由于地域遼闊，相對高低懸殊，氣候垂直分布差異明顯，森林草原帶海拔2500-3300米，年平均氣溫為0-0℃，極端最高溫度為28℃，極端最低溫度為-36℃。年降水量為300~500毫米，其中6~9月占60%，年相對濕度50%~70%，年蒸發量1200毫米，無霜期90~120天，≥10℃的積溫500~900℃之間，約40~70天。災害性天氣主要有冰雹、雪災、旱災、沙塵暴、山洪、泥石流、滑坡等災害。屬冰雹多發區，多發生在3-10月，嚴重危害農牧業。保護區水系分屬黃河和內陸河兩大水系,其中黃河水系的有大通河、莊浪河,內陸河水系有石羊河、黑河、疏勒河三大水系。有冰川1219條、冰川面積485.39平方千米、冰儲量158.1 億立方米。保護區內河流出山徑流總量58.04億立方米,其中:內陸河水系出山徑流54.02億立方米,黃河水系出山徑流4.02億立方米。水資源使用和生態受益區包括河西走廊的武威、金昌、張掖、酒泉、嘉峪關市和蘭州市的永登縣，以及內蒙古自治區的額濟納旗。

祁連山區分布有95科451屬1312種的高等植物，19目48科286種陸生脊椎動物，1541種昆蟲，大型真菌52種。其中，4種為國家二級保護植物，4種為三級保護植物，16種為蘭科；共有14種國家一級保護動物，39種二級保護動物，140種具有重要經濟和科學研究價值的“三有”動物；植被類型為87種，動物類型5種，其中冰川、濕地、森林、草原、荒漠等自然生態系統相互交錯分布。

因其地域廣闊，生物多樣性豐富，自然生態系統和生物區系獨特而典型，被列為我國生物多樣性保護的優先區域，也是我國西北地區重要的物種資源庫和遺傳基因庫。1992年，祁連山自然保護區被世界自然基金會確定為40個具有國際意義的保護區之一，1995年，祁連山自然保護區被納入中國人與生物圈保護區網絡。

二、地理信息系統的基本概述

地理信息系統是地理科學、計算機、遙感、信息科學等學科的發展而形成的一門新興學科。從應用的觀點來看，由硬件、軟件、數據、人員、方法五個方面構成。軟硬件環境是地理信息系統的基礎；數據是地理信息系統的組成部分；方法是提出地理信息系統的構建方案；在整個體系的構建過程中，人員是一個重要的、積極的因素，它對其他各要素的影響與協調都具有重要的作用。硬件系統主要有電腦、網絡、存儲器、數據輸入、顯示、輸出等組成。軟件包括系統軟件、數據庫管理軟件、系統開發軟件等。地理信息系統并不是孤立的，它的作用主要依賴于計算機技術、測繪技術、遙感技術、全球定位系統、地圖學和數學等相關技術的支持。地理信息系統具有科技含量高、增長潛力大、資源消耗少、環境污染小、吸納就業能力強、產業關聯度高等優勢，發展地理信息系統既有利于數字國土、數字城市等領域的信息化建設，又有利于其他產業的發展，也有利于產業結構的優化，加快經濟發展方式轉變，實現區域經濟可持續發展。

三、地理信息系統在森林資源保護工程中應用的必要性

簡單來講，“地理信息系統”本質上而言是一種空間信息集成系統，即它不僅集地理、測量、計算機等學科融為一體，與此同時在信息化產業時代背景下，GIS技術的應用在很大程度上還可對地理信息進行編輯、儲存以及計算等處理，最終在改善傳統管理現狀的同時，為預期管理目標的達成奠定良好基礎。作為我國國家級自然保護區，甘肅祁連山近年來森林植被破壞現象較為嚴重，而傳統管理模式的實施在很大程度上難以保證管理工作落實到位，林業發展也由此受到了一定影響，而縱觀在當前新市場經濟常態下，近年來天然林資源管理質量和效率受到了各界的高度關注，故此為從根本上提高保護質量和效率，將新型技術—GIS在天然林保護中的應用，是當前我國生態環境保護狀況、促進可持續發展、促進林業可持續發展的重要戰略措施。

（一）有助于加快祁連山自然保護區生態文明建設

在新的市場經濟體制下，林業是促進地區經濟發展的重要支柱產業，其發展情況一直備受社會各界的重視。與傳統林業相比，全面性、協調性和可持續發展性是現代林業的顯著特點，作為國家級林業產業區—祁連山自然保護區近年來植被破壞現象也較為嚴重，因此，要真正有效地提高天然林保護工作的質量和效益，將信息化技術實踐于現代林業科學管理中是極為必要的。據調查祁連山自然保護區中天然林占據了重要比重，天然林保護工作的有效落實，在促進祁連山生態文明建設、優化林業資源配置、促進林業科技進步等方面，都起到了積極的促進作用。

（二）有助于提升祁連山自然保護區形象

信息化建設的目的是加強信息交流，實現信息共享，只有加快祁連山自然保護區信息化建設，利用網絡技術、多媒體技術等現代信息技術向外界生動形象地展示祁連山自然保護區的發展動態、建設成就和未來規劃，才能提升保護區的形象，推動祁連山自然保護區的全面發展；只有加快保護區森林資源管理地理信息系統建設，確保祁連山自然保護天然林資源保護管理系統的有效建設，從某方面而言在后期管理過程中，各項管理工作才能落實到實處，進而在提升祁連山自然保護區形象的基礎上，為區域生態環境的可持續發展打下堅實基礎。

（三）有助于提高保護區管理能力的需要

通過祁連山自然保護區森林資源管理信息系統建設，能夠建成網絡化的保護區基礎數據庫和森林資源管理GIS系統平臺，建立辦事高效、運轉協調、行為規范的信息管理體制，實現保護區信息化管理，全面提升保護區的管理能力與水平。同時，能夠通過政務專網，讓省委省政府更多地了解祁連山森林生態系統狀況，為制定祁連山生態建設政策提供堅實的科學依據，更好地保護祁連山，發展祁連山，造福于甘肅人民。

四、地理信息系統在森林資源管理中的實踐意義

與其他資源相比，由于森林資源較為豐富，在進行管理過程中其工作量相對較大，再加上由于林木周期較長且結構較為復雜，在進行管理過程中傳統管理模式的實施不僅難以確保各項管理工作的有效落實，長此以往還極大地降低了森林資源利用率，給產業發展造成了極為不利的影響。近年來隨著科學技術的不斷發展和廣泛應用，地理信息系統作為一種現代化技術手段，相比人工操作管理，它不僅能實現對森林資源的精細化管理，此外這種技術手段更加全面，能在短時間內完成對森林資源數據信息的采集、整理和轉化，為后期數據信息操作提供了重要依據。對于甘肅祁連山國家級自然保護區森林資源而言，在區域經發展中，林業占據了重要比重，是當地改善人們生活環境，提高國民經濟發展的重要基礎產業，作為西北地區的重要生態屏障，祁連山自然保護區還是我國重要的水源涵養生態功能區，將地理信息系統實踐于森林資源管理中，從某方面而言不僅是加快當地生態文明建設的必然趨勢，與此同時在提升祁連山自然保護區形象、促進保護區信息共享以及提高保護區管理能力等方面，也發揮了重要性作用。

五、地理信息系統在森林資源管理中的具體應用

甘肅祁連山國家自然保護區位于甘肅省祁連山北麓，與武威、張掖、金昌等8個縣（區）相連。在實施森林資源管理的過程中，如果仍然采用傳統的經營方式，不僅會增加管理工作量，而且還會使管理數據的準確性難以保證，從而對林業的可持續發展產生極大的負面影響。因此，要從根本上改變目前的管理狀況，就必須采用 GIS技術，以 GIS為手段，構建數據庫，并編制出正式的報告；GIS是一種資源分析的工具，其特點是對圖像、數據進行再加工，并對不同的對象進行分析，得出新的信息；地理信息系統是一種利用 GIS進行森林經營管理的手段，它可以通過構建多種模式、制定運營計劃等來實現對林業管理單位的決策。可以應用于森林資源的監測和管理，森林調查，分析和評價，調整森林結構和管理等方面。

（一）資源調查以及數據監測應用

地理信息系統作為一種現代化綜合性管理技術手段，在森林資源管理中將其實踐于所有管理操作落實的基礎—資源調查和數據監測，是十分必要的。通過上述分析可知，由于甘肅祁連山國家級自然保護區森林資源較為豐富，倘若依靠人工進行資源數據的調查和收集，不僅增加了員工的工作量，此外因人為操作失誤而導致的一系列問題都會對后期森林資源管理效率和管理效果造成一定影響，最終為林業可持續發展目標的實現打下堅實基礎。反觀地理信息系統的應用，在很大程度上不僅能有效地規避上述問題，還切實保證了森林資源數據信息的全面性和精準度，為后期作業的實操創造了良好條件。通過系統的實地采集與判讀，采集原始數據，建立地理信息庫，利用地理信息系統繪制森林分布圖，生成正式報表；GIS是一種資源分析工具，通過圖形和數據重新處理等分析手段來分析各種目標并推導新信息；利用 GIS作為森林經營管理工具，建立各種模型、制定經營計劃等，直接應用于決策過程。同時， GIS還可以在環境和森林災害監測與管理、森林調查、資源分析與評價、森林結構調整、森林經營等方面進行應用。目前來看地理信息系統數據的來源也呈現多樣化特點，即它主要包括各類信息數據，不同信息數據在資源調查中的作用不盡相同，如各類地圖數據信息主要用以測量區域地理數據信息、遙感技術數據信息主要包含人工難以探測到區域的資源信息。

（二）公益林管理應用

所謂的“公益林”其實從表面來講，主要是指用以改善生態環境、維護生態平衡的森林資源。目前來看在甘肅祁連山國家級自然保護區中，公益林的占地面積也相對較大，在很大程度上其管理工作是否落實到位，在森林資源管理過程中，公益林管理極易被林業管理部門所忽視，長此以往在影響數據精準度的同時，林業發展也受到了一定影響。將地理信息系統實踐于公益林管理是近年來林業局為積極響應國家可持續發展戰略做出的重大改革，雖然公益林具有極強的公益性，但卻也存在一定的經濟性價值，管理部門以及相關工作人員可利用地理信息系統將現有資源以及林木長勢等信息進行記錄、等級，由此為后期非木質資源的合理開發、生態旅游、物種與遺傳基因保存等工作的有序開展打下堅實基礎。

（三）林地管理應用

經大量調研數據分析可知，地處祁連山北麓甘肅省境內的甘肅祁連山國家級自然保護區總面積為265.3萬公頃，是我國國家級的林業自然保護區，其資源管理工作質量的高低不僅關乎區域經濟，此外與國民經濟發展現狀也息息相關。就目前來看，在進行林地資源管理過程中，由于其涵蓋范圍相對廣泛，管理難度相對較高，傳統人工管理模式的實施在很大程度上不僅降低了管理精準度，最終也嚴重阻礙了林業的進一步發展。對于林地而言，由于部分林地林木種植不規范、不合理，在浪費土地資源的同時，也嚴重阻礙了區域經濟的進一步發展，森林資源管理效益也難以最大化發揮。就目前來看為推動區域經濟的進一步發展，將地理信息系統實踐于林地管理，也是現階段改善當前資源管理現狀的重要手段，具體而言在進行林地資源管理中，林業局可根據地理信息系統中的相關數據資料，結合數據庫中的林種優勢、地域特點等信息，形成科學合理的森林資源種植和保護計劃，在規避亂砍濫伐現象發生的同時，也極大地保護了區域生態平衡，進而為國家可持續發展目標的實現創造了良好條件。除此之外將地理信息系統實踐于林地資源管理，林業局管理工作人員還可根據相關數據，確定種植的樹種、面積與范圍以及保護地點與目的等，由此在確保栽培合理性、科學性和規范性的基礎上，為預期栽培效益的獲得奠定良好基礎。

（四）天然林管理應用

目前來看，在地理信息系統廣泛應用的產業時代背景下，在森林資源管理中天然林管理也是當前林業局管理的重點和難點，而在傳統人工管理過程中，天然林管理工作也極易被忽視，進而給林業整體發展造成極為不利的影響。將地理信息系統實踐于天然林資源管理中，保護區管理工作人員可通過借助GIS技術，對天然林資源實施信息化管理，通過劃分天然林的多個責任區，配置專業的森林管護人員，由此在確保各個管理人員明確自身管理職責的基礎上，能確保管理工作落實到位，確保管理數據的準確性和精準度，以此為后期林業整體管理工作提供科學數據的同時，為可持續發展目標的實現打下了堅實基礎。從某方面而言，在將地理信息系統實踐于天然林管理中，管護人員可以利用多種形式完成責任區內火情、火警、病蟲害、林地破壞等信息的報告，在切實有效降低火災或病蟲災害損失的基礎上，推動森林資源的進一步發展。

六、結語

簡而言之，作為國家級重要的林業保護區，甘肅祁連山國家級自然保護區近年來森林資源管理現狀受到了各界的高度關注，為從根本上改善森林資源保護現狀，將地理信息系統實踐于資源管理中，是現階段林業管理局提升森林資源經濟效益與生態效益的重要戰略手段，以期在確保資源管理工作落實到位的基礎上，為森林資源管理管理工作的轉型和升級奠定良好基礎。