地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）在林業(yè)上的應(yīng)用前景

摘要：介紹地理信息系統(tǒng)概念及功能，針對(duì)GIS在林業(yè)的應(yīng)用，闡述了它在林業(yè)上的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；林業(yè)；應(yīng)用；前景

地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System GIS）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

1 地理信息系統(tǒng)(GIS)概念及功能

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information system，簡(jiǎn)稱GIS)屬于信息技術(shù)范疇，是一種應(yīng)用前景十分廣闊的高新技術(shù)。(1)狹義上地理信息系統(tǒng)是一個(gè)具有多種功能的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，是建立在統(tǒng)一地理坐標(biāo)基礎(chǔ)上利用地學(xué)模型分析空間數(shù)據(jù)，對(duì)地理環(huán)境與自然資源的信息進(jìn)行管理的空間信息系統(tǒng)。利用GIS可以對(duì)環(huán)境與資源的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防軍事等部門服務(wù)的目的。(2)廣義上包括描述地理信息系統(tǒng)的地球表面空間分布事物的地理數(shù)據(jù)，包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)、管理與分析地理數(shù)據(jù)的軟件，如基于矢量的地理信息系統(tǒng)和基于柵格的地理信息系統(tǒng)。輸入、存儲(chǔ)、處理和輸出地理信息數(shù)據(jù)的硬件，如工作站、各類微型計(jì)算機(jī)、數(shù)字 化儀、掃描儀等。使用地理信息系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)和人。

2 GIS的發(fā)展

我國(guó)GIS起步晚，發(fā)展快，至今已成功的應(yīng)用 到1000多個(gè)領(lǐng)域。

2.1起步階段

自1960年形成地理信息系統(tǒng)創(chuàng)意思想起，到 1971年加拿大土地管理局開發(fā)出第一個(gè)地理信息系統(tǒng)。人們的關(guān)注點(diǎn)主要集中在GIS是什么，它能夠干什么這方面。當(dāng)時(shí)的一些學(xué)術(shù)會(huì)議圍繞地理信息 系統(tǒng)這方面的問題展開了廣泛的探索和研討。此期間出現(xiàn)了基于柵格數(shù)據(jù)格式的GIS及基于矢量數(shù)據(jù)的GIS。

2.2地理信息系統(tǒng)的發(fā)展階段

70年代初，西方國(guó)家環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)的興起，致使各國(guó)政府迫切需要應(yīng)用地理信息系統(tǒng)解決自然資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)及國(guó)土規(guī)劃等領(lǐng)域存在的問題，為地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展提供了機(jī)遇，各級(jí)政府及相關(guān)部門成為GIS的主要用戶或潛在用戶。

2.3地理信息系統(tǒng)理論、方法和技術(shù)趨向成熟階段

80年代，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，空間分析功能，人機(jī)交互對(duì)話、地圖的輸入、編輯和輸出技術(shù)均有了較大發(fā)展。特別是80年代后期，一工作站為平臺(tái)的地理信息系統(tǒng)日益發(fā)展，出現(xiàn)了一大批作為商品的地理信息系統(tǒng)軟件。這些軟件為用戶提供了良好的用戶界面和多種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的接口，有的 GIS軟件還可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上使用，并可用2 次開發(fā)。

2.4地理信息系統(tǒng)作為高技術(shù)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用階段

自90代起，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為支持多種硬件平臺(tái)的高技術(shù)產(chǎn)品，并利用Windows開發(fā)工具與多媒體技術(shù)，為用戶提供了多窗口環(huán)境與更為良好的用戶界面。

在自然資源管理方面。GIS被用于資源分布、統(tǒng)計(jì)、查詢，在資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)、資源合理開發(fā)利用、自然資源動(dòng)態(tài)管理及監(jiān)測(cè)等方面廣為利用。

在國(guó)土整治及生態(tài)建設(shè)方面。GIS被用于國(guó)土資源調(diào)查、國(guó)土開發(fā)、國(guó)土規(guī)劃，在景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)演替模擬、生態(tài)評(píng)價(jià)等景觀生態(tài)管理方 面發(fā)揮著較好的作用。

在土地及房地產(chǎn)管理方面。發(fā)達(dá)國(guó)家GIS 被廣泛用于房地產(chǎn)評(píng)估、土地類型劃分、土地信息 查詢、土地利用評(píng)價(jià)、土地開發(fā)規(guī)劃、土地承載力 分析、土地稅收和房地產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理。

在市政工程及城市管理方面。一些國(guó)家已將GIS廣泛用于交通規(guī)劃、公共設(shè)施布局、地下管網(wǎng)管理及小區(qū)規(guī)劃。

此外，地理信息系統(tǒng)還在社會(huì)治安、消防、運(yùn)輸、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、通訊、環(huán)境保護(hù)、石油、氣象、水利、地址、農(nóng)業(yè)及林業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3 GIS在林業(yè)上的應(yīng)用

GIS在林業(yè)上的應(yīng)用過程大致分為3個(gè)階段， 即：作為森林調(diào)查的工具，主要特點(diǎn)是建立地理信息庫(kù)；利用GIS繪制森林分布圖及產(chǎn)生正規(guī)報(bào)表。GIS的應(yīng)用主要限于制圖和簡(jiǎn)單查詢;作為資源分析的工具：已不再限于制圖和簡(jiǎn)單查詢。而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征，用于各種目標(biāo)的分析和推導(dǎo)出新的信息;作為森林經(jīng)營(yíng)管理的工具：主要在于建立各種模型和擬定經(jīng)營(yíng)方案等，直接用于決策過程。

3.1 森林資源清查和數(shù)據(jù)管理

這是GIS最初應(yīng)用于林業(yè)的主要方面。以加拿大為例，自Bonnor(1978)、Lee等(1978)介紹了為處理森林資源數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的成圖和處理信息系統(tǒng)后，1981年加拿大即在森林資源清查中采用GIS，把計(jì)算機(jī)成圖用于不列顛哥倫比亞的森林資源清查。其主要做法是：通過數(shù)字轉(zhuǎn)換表將常規(guī)森林類圖數(shù)字化，把所得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，用于求算面積、匯編數(shù)據(jù)和其它運(yùn)算；利用計(jì)算機(jī)成圖在圖上顯示概略的資源數(shù)據(jù)。

3.2 制定森林經(jīng)營(yíng)決策方案

GIS借助其擁有的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理功能等，可以很方便地在空間、屬性數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立生長(zhǎng)、預(yù)測(cè)、經(jīng)營(yíng)、決策模型。通過對(duì)各種經(jīng)營(yíng)過程進(jìn)行模擬、比較和評(píng)價(jià)，選擇出最優(yōu)經(jīng)營(yíng)方案，并形成綜合或?qū)ｎ}報(bào)告輸出供決策者參考。

3.3 林業(yè)制圖

制圖是一項(xiàng)技藝性強(qiáng)且工作量極大的工作，但 GIS提供的制圖功能使制圖工作變得輕松自如。在制作植被分布圖時(shí)，GIS把地圖的信息源依海拔、坡向、坡位、坡度、土壤類型、年降雨量等分成不同的“層”，使每一層與一定立地上的植被相聯(lián)系，從而簡(jiǎn)化、連貫了植被成圖工作。WINGIS將地圖分為點(diǎn)狀圖、線狀圖、面狀圖、等值線圖等四大類，利用其圖形操作模塊，通過圖形的組合、疊加、復(fù)合，實(shí)現(xiàn)地圖的拼接，剪裁、縮放等各種功能，從而制作用戶所需的各種復(fù)雜的專題圖。

3．4 遙感圖像處理

把GIS引入遙感即實(shí)現(xiàn)遙感與GIS的整體結(jié)合，由于解決了遙感圖像計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)更新和自動(dòng)成圖，實(shí)現(xiàn)了資源與環(huán)境分析計(jì)算機(jī)化，從而使空間遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面，使其在資源管理及經(jīng)營(yíng)決策中發(fā)揮著重要的作用。

4 GIS林業(yè)上的應(yīng)用前景

地理信息系統(tǒng)作為一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景和強(qiáng)大生命力的高新技術(shù)，在我國(guó)，特別是在林業(yè)建設(shè)方面，起步較晚，方興未艾。

森林資源信息管理。各地、各林業(yè)局、各林場(chǎng)森林面積，森林蓄積，森林類型，林種分布，樹種結(jié)構(gòu)，林齡結(jié)構(gòu)及變動(dòng)情況等，過去只能從森林資源檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中了解情況，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)可以做到圖上動(dòng)態(tài)管理和監(jiān)測(cè)，從而可以做到更真實(shí)，更直觀第把握森林資源的狀況及變化。

森林分類經(jīng)營(yíng)管理。 利用地理信息系統(tǒng)，可以做到以林班、林場(chǎng)、林業(yè)局、地區(qū)及全省為單位的森林分類經(jīng)營(yíng)管理，能夠做到分類更為科學(xué)、更為客觀，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及 林業(yè)管理部門、生產(chǎn)部門提供可操作的森林分類經(jīng) 營(yíng)方案及科學(xué)依據(jù)。

天然林保護(hù)工程管理 。實(shí)施天然林保護(hù)工程，“兩類三劃分”必須要 落實(shí)到可操作的地塊，并可進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。只有利用地理信息系統(tǒng)才能真正做到科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理，否則很難將天然林保護(hù)工程各項(xiàng)工作落到實(shí)處。

森林限額采伐管理。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，可以清楚地把握各地、各林業(yè)局及林場(chǎng)，乃至各林場(chǎng)、小班的森林資源狀況。下達(dá)森林采伐限額指標(biāo)可做到有的放矢。同時(shí)，可以確定各小班的森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)以小班為單位的動(dòng)態(tài)經(jīng)營(yíng)管理更新造林管理。通過建立地理信息系統(tǒng)，能夠在立地評(píng)價(jià)和樹種選擇基礎(chǔ)上，做到適地、適樹、適品種、適方式，搞好更新造林規(guī)劃，指導(dǎo)科學(xué)造林。

森林病蟲鼠害檢測(cè)及控制。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林病害、蟲 害、鼠害發(fā)生規(guī)律、分布狀況及控制程度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 及跟蹤管理，能夠克服工作的盲目性和被動(dòng)性，做到心中有數(shù)，防治工作及時(shí)。

森林防火監(jiān)測(cè)及動(dòng)態(tài)管理。可通過建立應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，對(duì)省、地、縣森林防火系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理。國(guó)家林業(yè)局林業(yè)規(guī)劃院于90年代就研制出了“林火管理”地理信息系統(tǒng)。目前，我省森林防火辦也著手構(gòu)建全省 森林防火GIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立，必將會(huì)大大提高我省的森林防火現(xiàn)代化管理水平，并產(chǎn)生巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

除上述外，GIS還將會(huì)在“3S”結(jié)合方面，在數(shù)據(jù)、圖面及其它信息動(dòng)態(tài)管理，以及綜合評(píng)價(jià)與模擬預(yù)測(cè)、空間查詢與分析等方面得到進(jìn)一步完善和發(fā)展?？梢灶A(yù)言，21世紀(jì)將是GIS大發(fā)展的時(shí)期。作為一種現(xiàn)代化工具，GIS必將在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)部門得到廣泛地應(yīng)用。