GIS技術(shù)在我國林業(yè)中的應(yīng)用

蔡 瓊，岳素青 (晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉城 048026)

GIS技術(shù)在我國林業(yè)中的應(yīng)用

蔡 瓊，岳素青 (晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉城 048026)

地理信息系統(tǒng)(GIS)在我國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)過程中起著舉足輕重的作用。從森林資源信息管理、林業(yè)用地信息管理、森林安全與巡護(hù)管理、城市地被管理以及林木培育管理等方面，論述了GIS在我國林業(yè)中的應(yīng)用。

GIS；林業(yè)管理；應(yīng)用

我國地域廣闊，林業(yè)資源豐富，對林業(yè)資源進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確、動態(tài)性管理是實(shí)現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然條件。沿用常規(guī)的手工方式對林業(yè)資源進(jìn)行經(jīng)營管理已不能滿足當(dāng)前社會發(fā)展對林業(yè)管理的需求，因此，應(yīng)用計算機(jī)輔助完成這些工作，是提高工作效率的必經(jīng)之途。地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生于70年代中期，是在計算機(jī)系統(tǒng)支持下對空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的理論、方法、技術(shù)，結(jié)合土地開發(fā)整理規(guī)劃的特點(diǎn)及要求，構(gòu)建“土地開發(fā)整理規(guī)劃管理信息系統(tǒng)”[1]。在我國，地理信息系統(tǒng)GIS是最近20年才發(fā)展起來的。20世紀(jì)90年代，GIS技術(shù)開始在我國林業(yè)森林資源信息管理、林業(yè)用地信息管理、森林培育管理等方面開始大規(guī)模應(yīng)用，加速了我國林業(yè)資源經(jīng)營管理由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變，并且能夠多層次、動態(tài)性地描述林業(yè)資源的變化規(guī)律和時空演替規(guī)律，成為最具有遠(yuǎn)大發(fā)展應(yīng)用前景的新型技術(shù)。GIS技術(shù)在我國林業(yè)中的應(yīng)用將會對我國林業(yè)發(fā)展建設(shè)提供良好的技術(shù)支持，發(fā)揮多方面的應(yīng)用價值。

1 GIS技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 開放性

GIS技術(shù)具有開放式環(huán)境及很強(qiáng)的可擴(kuò)充性和可連接性；支持多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如Informix、ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型數(shù)據(jù)庫；運(yùn)行多種編程語言和開發(fā)工具，如OOSE、OMT-2、Booch、UML；支持各類操作系統(tǒng)平臺，如DOS、Windows、WinGIS、Visual FoxPro；為各應(yīng)用系統(tǒng)，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等，提供種數(shù)據(jù)格式間的轉(zhuǎn)換接口，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)來源的多樣化選擇。

1.2 先進(jìn)性

GIS緊跟計算機(jī)技術(shù)、Windows系統(tǒng)的最新發(fā)展動態(tài)，確保系統(tǒng)運(yùn)行的高效率，與計算機(jī)圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及地理信息處理技術(shù)同步，形成完善的測量工具，并且，系統(tǒng)軟件設(shè)計采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、組件化技術(shù)，系統(tǒng)的升級維護(hù)方便。這樣，不僅保證了現(xiàn)階段技術(shù)的領(lǐng)先地位，而且為今后留下了足夠的發(fā)展空間。

1.3 實(shí)用性

系統(tǒng)操作簡便、靈活，采用人性化的操作方式，一切從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，確保實(shí)際應(yīng)用，大大減輕了系統(tǒng)管理員的工作量。同時，日常辦公操作可通過瀏覽器完成，降低了管理人員的計算機(jī)要求。

2 GIS在林業(yè)中的具體應(yīng)用

2.1 森林資源信息管理

2000年，中國科學(xué)院趙光博士和邵國凡博士在國際上率先提出“數(shù)字林業(yè)”的概念，2001年3月，我國首家數(shù)字林業(yè)實(shí)驗(yàn)室在中國科學(xué)院沈陽生態(tài)所掛牌，并在白河林業(yè)局啟動了數(shù)字林業(yè)的實(shí)驗(yàn)性研究，隨后我國各地數(shù)字林業(yè)建設(shè)全面開展。GIS技術(shù)成為數(shù)字林業(yè)建設(shè)必備的重要手段。利用GIS可以繪制自然資源地圖、自然地理圖、社會經(jīng)濟(jì)地圖、森林經(jīng)營地圖等，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。在需要及時針對林業(yè)狀況制定經(jīng)營方案和進(jìn)行經(jīng)營管理時，可以根據(jù)GIS擁有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理功能，通過圖形和信息的處理，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和現(xiàn)代化的管理。翁梅[2]以完善河南省重點(diǎn)保護(hù)植物信息為目標(biāo)，運(yùn)用GIS、MIS與GAP技術(shù)，并綜合大量的圖文信息與地理信息，建立了河南省重點(diǎn)保護(hù)植物管理信息系統(tǒng)，為進(jìn)行植物保護(hù)措施的決策提供了科學(xué)依據(jù)。董斌等[3]采用2000年、2006年的TM影像作為數(shù)據(jù)源，利用監(jiān)督分類法、專家分類法和GIS技術(shù)對遙感影像進(jìn)行分類和建模，認(rèn)為2000年、2006年的山東黃河流域森林覆蓋率分別為21.40%、25.60%，森林主要分布于魯中南山地、丘陵地區(qū)，流域2006年的森林資源及其蓄積量比2000年的分布均勻。與此同時，謝紹鋒等[4]克服數(shù)據(jù)大多數(shù)都是二維靜態(tài)的、只反映一個對象在某一個時刻的狀態(tài)的影響，充分考慮時態(tài)不斷變化的情況下，在對象-關(guān)系型Oracle數(shù)據(jù)庫的支持下，擴(kuò)展基本數(shù)據(jù)類型和函數(shù)操作，實(shí)現(xiàn)時態(tài)數(shù)據(jù)類型的有效存儲，并進(jìn)行時態(tài)關(guān)系的分析處理，使森林資源數(shù)據(jù)具備現(xiàn)勢性和歷史與現(xiàn)狀的連續(xù)性，對我國森林資源管理具有重要意義。

2.2 林業(yè)用地信息管理

林業(yè)土地資源是有限的，如何能夠科學(xué)、合理地利用和管理土地資源，關(guān)系到林業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題。建設(shè)基于GIS的林業(yè)土地利用管理信息系統(tǒng)，可以科學(xué)、高效地管理林業(yè)土地資源，了解林業(yè)用地空間分布現(xiàn)狀和動態(tài)變化信息，為林業(yè)生產(chǎn)和規(guī)劃提供快速、準(zhǔn)確的林業(yè)用地信息，最終達(dá)到林業(yè)土地利用的可持續(xù)發(fā)展。張雅彬[5]在土地利用總體規(guī)劃管理信息系統(tǒng)建設(shè)中，在總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計中系統(tǒng)分為2個子系統(tǒng)，即規(guī)劃管理子系統(tǒng)和規(guī)劃輔助編制系統(tǒng)。兩個子系統(tǒng)相互獨(dú)立但又相互聯(lián)系，能夠及時準(zhǔn)確地瀏覽、查詢和統(tǒng)計圖形信息和文本信息，實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。將GIS技術(shù)應(yīng)用到林業(yè)用地管理中，能系統(tǒng)、方便地獲取資源數(shù)量和質(zhì)量變化，提供研究區(qū)域土地面積、土壤特性、地形、地貌、水文及植被等的真實(shí)信息，直觀反映土地利用現(xiàn)狀、利用條件、開發(fā)利用特點(diǎn)和動態(tài)變化規(guī)律[6]。

2.3 森林安全與巡護(hù)管理

各種不確定因素一直是我國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的障礙，如病蟲害、火災(zāi)、盜伐等因素對林業(yè)發(fā)展危害較大。自1989年起，國內(nèi)開始探索利用GIS開展滑坡敏感性填圖研究，不僅充分利用了GIS的圖形編輯、屬性管理、空間分析、數(shù)字高程分析等功能優(yōu)勢，還先后提出了環(huán)境質(zhì)量指數(shù)模型、綜合指標(biāo)法、模糊綜合評判等，并在不同地區(qū)開展區(qū)劃工作，取得了一定的成效[7]。焦筱容等[8]在GIS技術(shù)支持下，以可燃物類型、郁閉度、海拔、坡度、坡向和森林自然度為林火影響因子，采用因子加權(quán)疊置法，在較大的空間尺度上對廣州市進(jìn)行森林火險評價及區(qū)劃研究。同時，基于我國林業(yè)管護(hù)工作，可以通過使用移動GIS設(shè)置巡護(hù)坐標(biāo)和巡護(hù)路徑，使工作人員能夠按照既定的路線進(jìn)行巡護(hù)，實(shí)現(xiàn)巡護(hù)坐標(biāo)的采集、存儲與導(dǎo)航[9]。

2.4 城市地被管理

城市的生態(tài)化建設(shè)直接關(guān)系到人才吸引、居住環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面。利用GIS技術(shù)，可以綜合反映城市自然條件的土地利用及土地覆蓋特征。劉曉等[10]利用GIS技術(shù)對陜西省佛坪縣長角壩鄉(xiāng)土地利用和覆蓋變化進(jìn)行了研究，原杰等[11]基于GIS技術(shù)對大連地被指數(shù)進(jìn)行了研究，朱麗等[12]則在GIS技術(shù)支持下，分析了北京市紅門川流域森林植被與土地覆被變化的水文響應(yīng)。

2.5 林木培育管理

利用GIS技術(shù)可以根據(jù)其數(shù)據(jù)庫等功能，有效方便地建立林木生長預(yù)測、經(jīng)營管理、決策模型，功過模型可以進(jìn)行比較、對照和評價，選擇最優(yōu)經(jīng)營方式。如，根據(jù)立地條件、林木生長規(guī)律等特點(diǎn)，確定林種和組成方式；根據(jù)采伐目的、林種、方式、面積等要求，確定采伐計劃、制作采伐圖表；根據(jù)地貌類型特點(diǎn)，確定造林樹種和規(guī)劃樹種。通過運(yùn)用GIS技術(shù)，林業(yè)部門可合理安排林業(yè)生產(chǎn)和造林計劃，充分發(fā)揮林地的生產(chǎn)潛力。

3 GIS技術(shù)的完善與發(fā)展

GIS技術(shù)在我國林業(yè)中的應(yīng)用，為研究森林資源、經(jīng)營管理、病蟲害控制等方面提供了良好的技術(shù)支撐，滿足了林業(yè)部門的當(dāng)代要求。GIS技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)我國林業(yè)產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化、豐產(chǎn)化經(jīng)營，是我國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然之路。經(jīng)過幾十年的努力，GIS的技術(shù)水平有了長足進(jìn)步與發(fā)展，在今后工作中，還需進(jìn)一步加強(qiáng)以下幾方面的研究。

3.1 GIS數(shù)據(jù)精度

系統(tǒng)的可信度和成敗主要由GIS數(shù)據(jù)的精度決定。到目前為止，仍沒有一個統(tǒng)一的GIS數(shù)據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)，因此，數(shù)據(jù)精度問題成為制約GIS推廣和發(fā)展的一大重要因素。在今后研究中，從數(shù)據(jù)收集、準(zhǔn)備、掃描拼接、編輯，到數(shù)據(jù)的處理和分析，應(yīng)認(rèn)真細(xì)致地減少每一個環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的誤差，才能建成精準(zhǔn)的空間分析系統(tǒng)。

3.2 GIS應(yīng)用模型的開發(fā)

GIS的核心功能是GIS應(yīng)用模型的空間分析功能，這也是GIS與其他技術(shù)的重要區(qū)別。在GIS領(lǐng)域，時態(tài)模型與GIS結(jié)合形成時態(tài)GIS，已成為GIS研究的重點(diǎn)，并提出了很多時態(tài)GIS模型，如序列快照模型、基態(tài)修正模型、空間時間組合體模型[13]等。而與理論成果相比，技術(shù)實(shí)踐則相對落后。當(dāng)前主要的問題是提出的模型多、實(shí)現(xiàn)的原型少，理論研究多、應(yīng)用研究少；研究多集中在土地劃撥、地籍管理[14-15]等領(lǐng)域，在林業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較少，且僅限于森林資源數(shù)據(jù)更新[16-18]。因此，在以后工作中仍需要進(jìn)一步提出有建設(shè)性和實(shí)用性更強(qiáng)的模型，加強(qiáng)理論和實(shí)際應(yīng)用能力的結(jié)合，對歷史、當(dāng)前和將來數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比、分析、監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報，為預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)和其他分析系統(tǒng)服務(wù)。

3.3 多種高新技術(shù)的融合

隨著計算機(jī)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，GIS技術(shù)應(yīng)加大同遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等高新技術(shù)的融合力度，形成多種技術(shù)相互配套、相互支持，能準(zhǔn)確、及時地處理林業(yè)信息管理系統(tǒng)。同時，改變過去僅僅進(jìn)行查詢、拓?fù)?、圖層疊加、網(wǎng)格分析等這些GIS最基本的分析方法，加強(qiáng)可視化功能、多媒體手段功能、地圖視覺和空間地理分析功能等。只有建立完善的多方面技術(shù)的研究，才能增強(qiáng)我國森林資源直觀、形象和動態(tài)信息，更好地為我國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)字服務(wù)。

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.01.005

S71

A

1673-1409(2012)01-S016-03

2011-11-27

蔡 瓊(1980-)，男，山西晉城人，碩士生，講師，現(xiàn)從事森林培育研究。