地理信息技術在自然保護區管理中的應用研討

韓 飛

（安徽省潛山板倉自然保護區管理站，安徽 潛山 246300）

0 引言

地理信息技術是地球科學與現代信息科學交叉的新型空間信息技術，逐漸發展成為GIS、GPS、RS的核心技術。地理信息技術以計算機軟硬件技術等信息技術以及應用領域知識為基礎，其獨特的空間分析特點與可視化功能，能夠對當前自然資源過度開發、自然環境惡化以及生態系統破壞問題進行分析與解決。同時由于當前空間信息基礎設施的完善，地理信息技術也在逐漸走向成熟，將地理信息技術應用到自然保護區管理工作當中，對自然保護區的研究、規劃、建設與管理等方面有著積極意義。

1 加強自然保護區管理工作的必要性

首先，加強自然保護區管理工作是發展生態經濟的要求。生態經濟是可持續發展理念的重要實現形式，發展生態經濟就要在經濟活動當中節約資源，減少環境污染，維持生態環境平衡，提升生態環境質量。在自然保護區的管理工作當中，要做好生態經濟發展理念的落實就要推動自然保護管理工作的信息化建設。通過構建自然保護區管理信息系統，做好自然保護區數據的收集，同時對經濟開發或其他活動對自然保護區產生的影響做好及時評價，以此為管理決策或經濟決策提供依據。

其次，加強自然保護區管理工作是保護與利用生物多樣性的要求。由于我國人口壓力巨大且處于經濟高速發展的時期，我國的生物多樣性的保護與利用工作仍處于發展階段。加強生物多樣性的保護與利用工作要以充足的數據信息作為基礎，在自然保護區的管理工作中，通過加強生物多樣性信息的收集、現狀評價、動態發展預測等工作，為生物多樣性保護與利用提供決策依據。

2 基于地理信息技術的自然保護區管理的功能及作用

2.1 自然保護區數據管理

自然保護區域的數據包括區域內動物生態信息、植物生態信息以及自然、人文、經濟等屬性數據，同時也包括自然保護區域位置、土壤、水系等空間數據，依據自然保護區域的數據類型將其分為屬性數據庫與空間數據庫。由于自然保護區域中數據規模龐大且管理模式與手段復雜，傳統的自然保護區數據庫并不能滿足當前自然保護區管理的要求。借助地理信息技術能夠將自然保護區屬性數據與空間數據進行有效分類與整合，同時也能提高自然保護區數據信息的利用效率，提升自然保護區管理水平。比如大巴山國家級自然保護區借助地理信息技術生成了保護區概況，如圖1所示。

圖1 大巴山國家級自然保護區概況

2.2 自然保護區數據分析

借助地理信息技術對自然保護區數據信息進行分類后，對屬性數據與空間數據進行合理分析，能夠對人類活動進行分析與預判，以此推斷人類活動對自然保護區生態環境的影響程度與影響類型，為自然保護區的管理工作提供依據。自然保護區的管理工作中，利用地理信息技術的數據管理功能、分析功能與規劃評價功能能夠對自然區域內的生態環境與生態氣候進行深度分析，為保護自然保護區內的動植物與生態系統提供技術支持[1]。

2.3 自然保護區運行管理

借助地理信息技術的功能組件與可視化技術能夠對自然保護區內的自然資源、人類活動以及生態氣候等數據進行及時收集與分析，進而提升自然保護區管理工作效率，推動自然保護區管理工作的數字化水平提升。借助地理信息技術實現對自然保護區內生態系統的分析，監控區域內動植物生長情況以及外來物種侵襲情況等，以此提高自然保護區保護措施的針對性。同時也能對危險地質環境以及生態災害進行監測與預警，減少洪澇、泥石流等自然災害對自然保護區域的影響。

2.4 自然保護區的宣傳與保護

利用地理信息技術的高程模型制作功能、遙感影像數據處理功能以及三維模型制作功能對自然保護區域內的地貌、地形、建筑信息以及植被覆蓋進行三維展現。游客可以借助地理信息技術能夠對自然保護區的整體與局部進行詳細了解，同時自然保護區管理人員也可以將自然保護區相關數據整理成冊供游客閱讀，以此宣傳自然保護區，增強人們的自然保護意識。

3 自然保護區管理中應用地理信息技術的策略

3.1 自然保護區內部資源管理與分析

地理信息技術能夠對自然保護區的研究與開發提供決策支持，將地理信息技術的空間信息管理功能與空間分析功能應用到自然保護區研究與開發工作當中，能夠實現對自然保護區地貌結構的分析以及生物多樣性的分布與生態系統演變預測分析，并根據分析結果實現自然保護區的合理科學開發。

第一，將地理信息技術應用到自然保護區地貌結構研究工作當中。地貌結構承載著自然保護區域的環境，利用地理信息技術研究地貌結構能夠分析自然保護區生態系統的形成過程與演變過程。利用數字地圖功能與遙感影像數據實現地面模型的數字化，同時通過對遙感影像數據的糾正后，形成自然保護區地貌三維景觀透視圖。對數字地面模型進行數據分析，比如坡度分析、坡向分析、地表水系網絡分析，能夠對自然保護區的地貌形態與結構進行分類以及分析自然保護區的地表粗糙度[2]。如此一來，利用地理信息技術研究自然保護區域地貌結構，能夠對自然保護區地表形態、地貌構成進行定性定量分析，并利用立體可視化功能將自然保護區地貌結構展示出來，以此為自然保護區管理工作奠定基礎。

第二，將地理信息技術應用到自然保護區動植物分布分析與動態監測工作中。動植物資源是自然保護區的重要資源，將自然保護區域內動植物的種類與分布情況進行分析，才能實現對動植物資源的管理與保護。借助遙感影像數據與地面調查手段相結合，將自然保護區域內的動植物資源進行分類與整理，建立地理信息數據庫。對動植物資源的空間位置信息與屬性信息進行收集與管理，同時借助地理圖形的形式將自然保護區域內的動植物空間分布模式進行直觀展現，并借此手段對植物生長環境與動物生長環境進行分析。借助遙感影像數據技術能夠實時監測自然保護區內植物的生長狀況以及動物生存空間與環境的變化，并將監測結果以統計圖或其他形式進行整理與分析，以此為自然保護區管理人員的保護決策與管理決策提供依據。比如佛坪自然保護區已有多條定位監測線路與野外監測數據，包括自然保護區內野生動物種群數據、植被信息以及人為活動數據等，借助地理信息技術將以往的監測數據與巡回數據進行導入，構建監測數據庫，并借助地理信息技術內部的拓展功能對監測數據與巡回數據進行分析，得出自然保護區內各物種在不同時間與空間上的動態變化情況。比如借助地理信息技術生成數據點圖層或海拔圖層等，生成自然保護區內主要物種的種群空間分布格局圖，比如大熊貓種群空間分布圖、金絲猴種群空間分布圖等，從而為制定針對性的自然保護區保護對策提供數據依據。

第三，將地理信息技術應用到自然保護區生態系統的演變分析中。生態系統作為有機整體，其變化因素與變化過程不僅影響著人與生態系統之間的和諧共處，同時也影響著自然保護區生態系統的良性循環。借助地理信息技術能夠對自然保護區的生態系統變化過程進行全面分析，比如借助地理信息技術的空間分析與顯示工具，對自然保護區內生態系統的各個組成部分進行分析，包括相互作用分析與復雜關系分析等。同時借助地理信息技術的空間疊加功能與空間統計分析功能將生態系統的基礎信息進行分析，并提取有關自然保護區生態系統變化過程的相關信息，對此類信息進行深度分析后，能夠發現影響自然保護區生態系統變化的因素與變量，進而構建自然保護區生態系統演變模型。同時借助矢量或柵格數據結構能夠對自然保護區生態系統演變模型進行程序編寫與預測分析，從而預測自然保護區生態系統的變化情況，并通過改變相關因素或變量使自然保護區生態系統向可持續發展方向變化[3]。

3.2 自然保護區空間規劃與信息管理

由于地理信息技術具備空間圖形功能與屬性信息一體化優勢，被廣泛應用到自然保護區保護規劃中，比如水環境及濕地生態系統保護規劃、基礎設施建設規劃、野生動植物保護規劃等。

第一，將地理信息技術應用到自然保護區森林防火規劃中。森林火災是自然保護區中自然資源、動植物資源等產生破壞的主要原因。借助地理信息技術實行森林防火規劃，對森林火災傳播方向、傳播速度以及自燃條件、蔓延范圍等進行詳細分析，為森林火災預防與撲滅提供依據[4]。地理信息技術對自然保護區內資源數據、地形數據、道路交通數據以及人口房屋分布數據、氣象數據、水源分布數據等進行收集整理，建立空間數據庫，并在此基礎上分析森林火災潛在風險位置、高風險位置以及火災蔓延趨勢等，制定針對性的森林防火規劃，設置合理的森林防火設施。同時借助地理信息技術與專家系統技術的融合，實現對森林火災的實時監控以及森林火災造成的損失預估。比如在南方某自然保護區的森林防火規劃中應用地理信息技術確定了在保護區內防火設施以及周邊居民點的坐標定位，構建了自然保護區內居民點防護設施以及防護站點的空間分布信息圖層，實現了森林防火資源的有效調配。若發生森林火災能及時調配消防力量，及時撲滅火災。

第二，將地理信息技術應用到自然保護區基礎設施建設規劃中。在自然保護區域內一般設置核心區、緩沖區與實驗區。其中核心區與緩沖區以保護工作為主。比如核心區域中要開展必要的自然保護相關科研活動與監測活動，同時也要減少人為因素對科研活動與監測活動的影響。在自然保護區中相關保護與管理活動往往圍繞核心區與緩沖區開展，而實驗區則是開展科研活動、宣教活動與生態旅游活動以及正常合理的農牧業生產與經營活動。借助地理信息技術的綜合分析模擬功能為自然保護區域劃分核心區、實驗區與緩沖區，同時借助地理信息技術的疊加分析工具識別核心區域中的居民點，并做好核心區域的移民規劃。借助地理信息技術的資源分配模型與地形分配模型，做好自然保護區的選址、管線設施、道路以及景觀等基礎設施規劃。比如在南方某自然保護區的管理活動中，借助地理信息技術的信息疊加分析工具與可視化功能開展了自然保護區域生態環境適宜性評價。在了解當地土地利用與管理情況的基礎上，及時發現自然保護區域存在的問題，并選擇了合適的核心區與緩沖區的布局規劃以及動物棲息地恢復規劃。利用地理信息技術分析發現，此自然保護區內溝谷兩側多分布了棄耕地，且土地坡度小于30°，土壤條件較好，有利于植被恢復。

3.3 自然保護區運行管理

隨著信息技術的升級與推廣，地理信息技術也在不斷升級與整合，比如綜合空間型信息系統技術以自然區域空間數據為基礎結合多種地理信息技術優化而成的，比如桌面地理信息技術、工作站地理信息技術以及三維地理信息技術等，能夠推動自然保護區域更穩定運行[5]。借助管理信息系統技術與專家系統技術與地理信息技術相融合，能夠開發基于地理空間信息的一體化信息決策系統。在自然保護區域運行與管理的實踐工作中要合理運用多種地理信息技術，并且與相關數據軟件構建自然保護區域的多種數據庫，比如動植物資源數據庫、土壤數據庫等，對推動自然保護區域運行管理水平有著重要作用。同時借助互聯網技術的優勢，結合地理信息技術的可視化功能，實現準確顯示自然保護區域景觀與日常管理工作。

4 結論

隨著地理信息技術的推廣與應用，成為當前完善與加強自然保護區管理工作的核心科技手段，不僅能夠推動自然保護區管理信息系統的完善，同時也能依據自然保護區的實際情況發揮地理信息技術的功能與作用，做好自然保護區內部資源與空間規劃等管理，進而實現提高自然保護區管理的作用。