富陽市生態(tài)公益林地理信息系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

孫宇劍，王雪群，劉躍平，呂豐旻，謝錦忠

（1. 中國林科院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400；2. 浙江省富陽市林業(yè)局，浙江 富陽 311400；3. 浙江省富陽市國有林場資產(chǎn)經(jīng)營有限公司，浙江 富陽 311400；4. 浙江省富陽市新桐鄉(xiāng)人民政府，浙江 富陽 311407；5. 浙江省富陽市水利局，浙江 富陽 311400）

1 生態(tài)公益林管理地理信息系統(tǒng)的建立

1.1 技術(shù)開發(fā)

系統(tǒng)以2002年富陽市生態(tài)公益林區(qū)劃和1∶10000最新的數(shù)字化地形圖為基礎(chǔ)資料，進行數(shù)據(jù)信息化，并與其他有關(guān)圖件、材料進行配準、迭加并關(guān)聯(lián)，做到圖形、屬性數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，并在GIS基礎(chǔ)軟件下開發(fā)用戶界面，進行生態(tài)公益林數(shù)據(jù)的管理、查詢與分析，形成生態(tài)公益林管理GIS系統(tǒng)平臺。在此平臺上，實行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。目前已有完善的區(qū)域信息空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，本次范圍為富陽市區(qū)域，面積 1831.22 km2。以往的地形圖都為平面掃描所得，等高線沒有數(shù)字化，無法得到精確的高程模型，2008年，用最新的數(shù)字化地形圖解決了高程問題；其次在規(guī)劃成果中，主要內(nèi)容是生態(tài)公益林分類區(qū)劃、資源調(diào)查，2002年，已將所有國家級、省級、市級公益林在CAD中進行了圖形處理，在地形圖中進行了勾繪，因此生態(tài)公益林的線條圖等相關(guān)資料都已具備。系統(tǒng)界面如圖1。

圖1 富陽市生態(tài)公益林管理地理信息系統(tǒng)登錄界面Figure 1 Login of GIS of Fuyang ecological forest

1.2 主要數(shù)據(jù)屬性

一是公益林小班數(shù)據(jù)準備，包括：①最新上報給省林業(yè)廳的重點公益林數(shù)據(jù)庫資料；②帶坐標的1∶10000的重點公益林分布圖和1：10000的市級公益林分布圖；③最新的萬分之一電子地形圖，包括縣（市）界、鎮(zhèn)駐地、村界、村駐地、水系、房屋、等高線、高程點注記、道路、橋梁等地形地物因子。2.5 M 的遙感影像圖和高程數(shù)據(jù)，以增加系統(tǒng)顯示內(nèi)容的直觀性；④代碼表：行政區(qū)域代碼、鄉(xiāng)村代碼、生態(tài)區(qū)位代碼、重點區(qū)位代碼。二是經(jīng)營單位數(shù)據(jù)；三是管護組織數(shù)據(jù)；四是相關(guān)文檔、圖片、影像資料、通訊錄等；⑤其它補充調(diào)查數(shù)據(jù)。

1.3 系統(tǒng)主要功能

可以隨意放大和縮小生態(tài)公益林全貌圖（圖 2），具有查詢、選定、自動計算距離和面積等，同時能按鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村實行反向查詢，實現(xiàn)文字、報表、地圖的輸出和打印，這些屬于系統(tǒng)建立后的基本功能（圖 3）。系統(tǒng)建立后，從富陽市生態(tài)公益林輸出圖面中，可以非常直觀的看到全市公益林的分布情況。

圖2 富陽市生態(tài)公益林分布情況Figure 2 Distribution of ecological forest in Fuyang City

圖3 生態(tài)公益林查詢演示Figure 3 Ecological forest information

2 坡度等因子在公益林界定中的應(yīng)用

2.1 坡度因子在系統(tǒng)中的表現(xiàn)

森林分類區(qū)劃界定就是在一定區(qū)域內(nèi)，依據(jù)林業(yè)分類體系，采用生態(tài)重要性等級和生態(tài)脆弱性等級兩個指標，將林業(yè)用地包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林造林地、無林地和苗圃地劃分為生態(tài)公益林地和商品林地的過程。根據(jù)這個定義，生態(tài)重要性等級將作為首要條件。

在系統(tǒng)中，導(dǎo)入10 m高程等高線的富陽市矢量化地形圖，將坡度分成4個區(qū)間，在軟件中以不同灰色度表示出4個坡度區(qū)間（灰色由淺到深，坡度為從低到高，深灰色為30°以上），利用區(qū)劃的生態(tài)公益林數(shù)據(jù)庫，將其CAD小班線條導(dǎo)入系統(tǒng)，建立二個擁有相同字段名的屬性數(shù)據(jù)庫（dbf文件），相同的小班必須對應(yīng)。得到各個小班的面積、生態(tài)區(qū)位等小班屬性。將不同屬性的小班著色，得到生態(tài)公益林小班和坡度關(guān)聯(lián)圖（圖4）。

圖4 坡度等級在生態(tài)公益林界定中的應(yīng)用Figure 4 Application of slope in the definition of ecological forest

在圖4中，顯示的坡度等級為26 ～ 30°，而公益林分布均處于該坡度等級中，而該等級坡度在富陽市公益林界定中，占有相當大的比重，這與公益林界定的原則是相符的。從全市范圍來看，富陽市坡度等級圖如圖5。從坡度等級和公益林分布中，我們認為界定是符合界定原則的如圖 6，但是，界定的原則不僅僅是這一原則，相對集中連片和生態(tài)脆弱區(qū)等同樣也是界定的重要原則。

圖5 富陽市不同坡度等級顯示Figure 5 Slope different levels in Fuyang

圖6 坡度因子和富陽市生態(tài)公益林分布重迭后效果Figure 6 Effect of covering slope and ecological forest in Fuyang

2.2 坡度因子在公益林界定中未完善現(xiàn)象在系統(tǒng)中的體現(xiàn)

系統(tǒng)的優(yōu)越性并不是體現(xiàn)在能看到公益林的分布，在2002年建立的CAD圖形技術(shù)中，也能實現(xiàn)這一狀態(tài)。在本系統(tǒng)中，由于有了萬分之一矢量化地圖和高精度的衛(wèi)片，在系統(tǒng)中，將坡度分成了4個等級進行顯示：a. 坡度在0 ～ 15°的林分；b. 坡度在16 ～ 25°的林分；c. 坡度在26 ～ 30°的林分；d. 坡度 > 31°的林分（坡度出現(xiàn)小數(shù)點位，以四舍五入計），在加載的高精度衛(wèi)片中更能直觀地看到（見圖7）。

從理論區(qū)劃界定的生態(tài)公益林所處的坡度看（見表1），坡度在26°以上生態(tài)公益林占富陽市林業(yè)用地面積的12.5%，占全市同類林業(yè)用地面積的97.4%。這部分林地立地條件較差，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，比較容易破壞，應(yīng)該作為生態(tài)重點保護林。

圖7 加載高精度衛(wèi)片的公益林屬性關(guān)聯(lián)圖Figure 7 High-precision satellite photos divided by theory and in practice

表1 富陽市生態(tài)公益林理論區(qū)劃界定和實際區(qū)劃界定面積按坡度分布統(tǒng)計情況Table 1 Ecological forest area of Fuyang city

從實際區(qū)劃界定的生態(tài)公益林所處的坡度看，坡度在 26o以上生態(tài)公益林占富陽市林業(yè)用地面積的 4.7%，僅占全市同類林業(yè)用地面積的36.9%。這說明，在實際區(qū)劃界定工作中，大部分坡度在26o以上，立地條件較差，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，比較容易破壞的林地未被劃入生態(tài)公益林保護范圍。

造成這部分需要重點保護的生態(tài)區(qū)未被列入保護范圍的主要原因有兩個：

1）未嚴格執(zhí)行區(qū)劃界定原則：采用比例數(shù)控制或人為調(diào)整區(qū)劃界定成果。由于對分類經(jīng)營工作及森林生態(tài)效益補償制度的認識不足，對國家公益林的區(qū)劃界定工作在指導(dǎo)思想上出現(xiàn)偏差，因而出現(xiàn)不按實際區(qū)位去區(qū)劃界定，而是按比例控制或人為調(diào)整區(qū)劃成果。其結(jié)果是造成國家公益林小班分布支離破碎，對今后的管護工作帶來困難，而且也很難發(fā)揮其生態(tài)防護功能。

2）人為經(jīng)濟利益驅(qū)動：優(yōu)質(zhì)林地不愿劃入生態(tài)公益林。有些地區(qū)對國家公益林建設(shè)的宣傳發(fā)動不力，部分群眾對國家關(guān)于森林分類區(qū)劃界定相關(guān)的政策法規(guī)認識不足，受經(jīng)濟利益驅(qū)動，不愿將林相較好的有林地劃為生態(tài)公益林，造成國家公益林的“缺塊、斷帶和開天窗”等現(xiàn)象。

正是上述原因，使得實際區(qū)劃的重點生態(tài)公益林比較分散，連片集中的保護區(qū)域較少。

3.3 本系統(tǒng)與省級公益林地藉系統(tǒng)在利用上的比較

2009年省級公益林地藉系統(tǒng)作為浙江省林業(yè)廳對公益林管理的重要手段和措施，實現(xiàn)的單機和網(wǎng)絡(luò)版二個運行系統(tǒng)，以“提高管理的時效性、準確性和協(xié)調(diào)性為目的，圍繞公益林面積管理這個核心，通過公益林面積、補償對象、管護組織、補償資金、檢查驗收、資源監(jiān)測和檔案管理等多個管理模塊，有效解決公益林基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計分析、檢查考核、數(shù)據(jù)變更、圖表報送等實際管理需要，適應(yīng)公益林管理精準、實時、動態(tài)變化的信息化管理要求”。其最大的特點是“管理操作方便簡潔”。

3.3.1 二套系統(tǒng)的相似處和不同點 將2個系統(tǒng)進行比較發(fā)現(xiàn)，二個系統(tǒng)有相同點，但在實際應(yīng)用中有較大不同。相同點是二個系統(tǒng)均可實現(xiàn)查詢、統(tǒng)計分析、檢查考核、數(shù)據(jù)變更、圖表生成等；不同之處是省級系統(tǒng)更注重查詢以及報表生成上報等管理上的使用，對修改相對較為慎重，且無法對公益林進行屬性數(shù)據(jù)、界定起源和界定結(jié)果的理論分析，從某種意義上，省級系統(tǒng)仍然是一套二維的管理系統(tǒng)，缺乏高程數(shù)據(jù)對公益林影響。而本系統(tǒng)，除了擁有與省級系統(tǒng)同樣查詢、修改、更新、數(shù)據(jù)及圖面輸出，能隨意放大和縮小顯示富陽市國家級、省級、市級公益林全貌圖，有標尺（顯示比例尺、屏幕視野、任意二點間的距離、直觀坡度），且更注重對屬性數(shù)據(jù)和實際林相以及地型、地貌、立地之間的相互影響和作用，從而為公益林的界定提供更多的理論支撐。其最大的特點是數(shù)據(jù)可以無限量的擴展，可以任意對數(shù)據(jù)進行模擬修改，如畫點（例如在地圖上對生態(tài)脆弱區(qū)作標記）、畫圓，不管有否得到需要的結(jié)論，都不會影響整個系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)庫。

3.3.2 二者優(yōu)缺點 省級系統(tǒng)采用全省統(tǒng)一的標準進行開發(fā)，更方便各市縣的公益林管理，且接入口一致，容易操作，缺點是無法對公益林數(shù)據(jù)進行分析。本系統(tǒng)在擴展性和數(shù)據(jù)分析上有無與倫比的優(yōu)勢，只要愿意，可以把任何與公益林相關(guān)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，進行對比分析，為公益林的界定和公益林在本市范圍內(nèi)的生態(tài)功能提供理論依據(jù)，缺點是系統(tǒng)在ARCGIS軟件上使用，必須對軟件有相當?shù)牧私夂驼莆?，才能熟練地?yīng)用和進行數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)論

4.1 實現(xiàn)了生態(tài)公益林管理地理信息系統(tǒng)常規(guī)功能

本地理信息系統(tǒng)所實現(xiàn)的查詢、統(tǒng)計、輸出等常規(guī)功能，與建立系統(tǒng)的目標完全一致，實現(xiàn)即時屬性查看功能、根據(jù)圖件信息查找小班信息、根據(jù)小班信息查找圖件信息、根據(jù)小班圖件之間的位置關(guān)系或小班和地物之間的位置關(guān)系查找小班信息、根據(jù)用戶自定義條件查找信息等多種查詢方式。

4.2 利用高程數(shù)據(jù)實現(xiàn)公益林的生態(tài)優(yōu)先原則

在公益林界定中，生態(tài)優(yōu)先原則是界定最重要的原則之一。在本系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)高程模型，成功地將坡度因子引入現(xiàn)有公益林分布圖中，分析了富陽市已界定公益林的可取之處和不足之處，并分析了造成不合理界定的原因，從而為生態(tài)公益林區(qū)劃中坡度對林分保護的重要性提供了理論依據(jù)。

4.3 分析了本地理信息系統(tǒng)與省級公益林地籍系統(tǒng)的關(guān)系

分析了省級公益林地籍系統(tǒng)在應(yīng)用中的便利性和易操作性等諸多管理上的優(yōu)點，同時也分析了其不足之處，如過分強調(diào)管理和統(tǒng)計，而忽視了系統(tǒng)開發(fā)后數(shù)據(jù)的更新的便利性和系統(tǒng)的分析功能；本系統(tǒng)由于利用 COM組件開發(fā) ActiveXDLL庫的方式，為系統(tǒng)的補庫提供了技術(shù)支撐，在理論上可以對數(shù)據(jù)庫實行無限的擴展，并加載各種不同補庫元素，進行輸出和分析。

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