基于ArcGIS的珍稀野生植物資源分布制圖方法研究

李 燦

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059）

基于ArcGIS的珍稀野生植物資源分布制圖方法研究

李 燦

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059）

文章以四川省林業(yè)廳第2次重點保護野生植物調(diào)查項目為例，通過野外記錄四川省珍稀野生植物資源分布的GPS位置等主要信息作為數(shù)據(jù)來源，利用ArcGIS軟件進行內(nèi)業(yè)制圖數(shù)據(jù)處理，以縣為單位，將珍稀植物分布點與1∶10萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫圖層進行疊加套合；根據(jù)分布點位置結(jié)合實地調(diào)查確定物種生境信息及分布范圍，在ArcGIS中勾繪成圖，完善矢量數(shù)據(jù)的屬性信息，最終形成四川省珍稀野生植物資源分布圖。通過該制圖方法研究，大大提高了內(nèi)業(yè)制圖成圖的效率，為加速完成四川省珍稀野生植物資源調(diào)查內(nèi)外業(yè)處理提供了良好的技術(shù)支撐。

ArcGIS 珍稀野生植物資源分布圖 制圖流程

1 坐標(biāo)系選擇與文件系統(tǒng)建立

根據(jù)珍稀植物資源野外調(diào)查實踐，野外調(diào)查過程中植物分點位置信息采用的是GPS實測的方法，GPS經(jīng)緯度采用WGS84坐標(biāo)，考慮到制圖過程中植物分布點位的精度，因此在制圖成圖過程中的所有矢量及柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用WGS84坐標(biāo)以保證空間參考信息的一致性；參考四川省行政區(qū)劃圖可知，四川省處于東經(jīng)97°21′～108°31′，北緯26°03′～34°19′之間，經(jīng)度范圍跨越2個不同的6°投影分帶，根據(jù)WGS84坐標(biāo)的分帶規(guī)則，分別選擇中央經(jīng)線為99°和105°的2個投影分帶即可覆蓋全省范圍；四川省東西部處于不同的投影分帶，因此將四川省珍稀植物調(diào)查資料分為2套，2套數(shù)據(jù)文件統(tǒng)一采用WGS84坐標(biāo)，以102°經(jīng)線為界，102°經(jīng)線以西的市縣數(shù)據(jù)文件采用WGS_1984_UTM_Zone_47N投影分帶，102°經(jīng)線以東的市縣數(shù)據(jù)文件采用WGS_1984_UTM_Zone_48N投影分帶。

2 制圖主要工作流程

2.1 地形圖處理

地形圖的處理主要包括地形圖的掃描、定義投影與配準(zhǔn)。將已經(jīng)完成各市縣目的物種手繪勾圖的紙質(zhì)地形圖掃描成Tiff格式的圖片，并按照各個市縣存放于不同文件夾。使用ArcGIS中的Define project工具將地形圖統(tǒng)一定義成WGS_1984_UTM_Zone_47N或WGS_1984_UTM_ Zone_48N投影（視所在位置而定）。配準(zhǔn)主要分為2種，一種由于紙質(zhì)地形圖存在缺少圖框標(biāo)注信息的現(xiàn)象，對于此種地形圖，采用圖片到圖片的配準(zhǔn)方式，將勾繪好圖斑的掃面地形圖配準(zhǔn)到已有已配準(zhǔn)好的未勾繪圖斑的電子版地形圖，配準(zhǔn)過程中選取9個不同的控制點，控制點一般選擇地形圖中易于分辨、易于識別的地物點或標(biāo)注點，控制點選取應(yīng)均勻分布于地形圖各個位置；另一種圖框標(biāo)注信息清晰，直接根據(jù)標(biāo)注的角點經(jīng)緯度信息配準(zhǔn)地形圖；配準(zhǔn)后的地形圖與縣（區(qū)）界數(shù)據(jù)疊加，如地形圖接邊處圖面銜接正常，地形圖位于縣（區(qū)）界以內(nèi)或覆蓋縣界范圍，即證明配準(zhǔn)準(zhǔn)確無誤。

2.2 全國1∶10萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫文件處理

根據(jù)要求，全國1∶10萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫主要選取國道、省道、鐵道、其他道路、省級行政駐地、市級行政駐地、縣級行政駐地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊、面狀河流、線狀河流以及等高線等數(shù)據(jù)文件。

以市（州）為單位，將該市（州）存在目的物種分布的各個縣（區(qū)）界面狀文件提取輸出并存放在界線文件夾下，使用Feature to line工具，將面狀縣界轉(zhuǎn)換成線狀縣界，并根據(jù)“全國重點保護野生植物資源調(diào)查系統(tǒng)手冊”規(guī)定的矢量數(shù)據(jù)文件格式，清空原有縣（區(qū)）界屬性字段，新建規(guī)定屬性的字段，主要包括字段名、字段類型、字段長度等信息的修改。利用各個縣的面狀矢量數(shù)據(jù)，使用Select by location工具，將各縣（區(qū)）界線以內(nèi)的國道、省道、鐵道、其他道路、省級行政駐地、市級行政駐地、縣級行政駐地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊數(shù)據(jù)選中，選中之后分別輸出到對應(yīng)該縣（區(qū)）的文件夾中，輸出時選擇使用數(shù)據(jù)框投影，即WGS_1984_UTM_Zone_47N或WGS_1984_UTM_ Zone_48N投影；使用Clip工具，裁剪面狀河流、線狀河流、等高線，裁剪后也存放在該縣（區(qū)）對應(yīng)的文件夾中。裁剪分割好的1∶10萬矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)“全國重點保護野生植物資源調(diào)查系統(tǒng)手冊”規(guī)定，將對應(yīng)文件的字段清空，并創(chuàng)建新的字段，字段名稱、字段類型、字段長度要一一對應(yīng)。

2.3 矢量文件的創(chuàng)建與處理

需要創(chuàng)建的矢量文件主要包括目的物種分布點、目的物種樣點、目的物種分布范圍，用于存放目的物種的點、面信息。矢量文件屬性字段也是根據(jù)“全國重點保護野生植物資源調(diào)查系統(tǒng)手冊”創(chuàng)建；例如阿壩州小金縣包括四川紅杉、四川牡丹、獨葉草、岷江柏、白皮云杉、紅豆杉6個物種，應(yīng)分別建立面狀Shp文件與點狀Shp文件；建立物種分布點Shp文件用于儲存實測物種數(shù)據(jù)，建立物種樣點Shp文件用于儲存樣方物種數(shù)據(jù)；對于同一物種既有實測又有樣方的，該物種建立2個Shp文件，分別存放在分布點與樣點文件中。

圖1 主要制圖流程

圖2 四川省岷江柏資源分布

每個縣的不同物種，創(chuàng)建Shp文件時，可以選擇已經(jīng)建立好字段的文件，采用Join and relate，將屬性字段附到新創(chuàng)建的文件中，省去每次創(chuàng)建字段的過程以提高工作效率，分布點和樣點的屬性字段不同，創(chuàng)建時應(yīng)注意區(qū)分以免混淆；Shp文件創(chuàng)建完成后，將文件輸出并重命名該文件，對于文件中屬性字段多余的，進行刪除清空。

矢量文件的處理包括目的物種位置點選和目的物種分布范圍圖斑矢量化。目的物種位置點選是將不同位置的點分別放置到該物種對應(yīng)的Shp文件中，同一物種既有實測又有樣方的，注意區(qū)分放置。

點坐標(biāo)根據(jù)目的物種記錄表、目的物種群落物種概況表中的GPS實測點或樣點經(jīng)緯度坐標(biāo)，使用Go to XY工具將該點在地形圖上進行定位，定位后將該點進行點選，儲存成物種分布點或樣點文件。地形圖上已對目的物種分布范圍進行了手繪勾圖，進行目的物種分布范圍矢量化時，應(yīng)以該地形圖上圖面所有標(biāo)注為依據(jù)進行勾繪，勾繪時盡量將分布點與樣點放置于分布范圍面狀要素以內(nèi)，分布范圍界線線條要求流暢清晰，滿足1∶5萬比例尺制圖要求。如圖1所示。

2.4 屬性錄入

目的物種分布點、樣點、分布范圍矢量屬性填寫參考目的物種記錄表、目的物種群落概況表、全國重點保護野生植物名錄、四川省行政編碼等圖表；目的物種分布圖斑面積使用屬性表中的Calculate geometry計算出來，單位選用平方米，之后再更改面積單位，使用Calculate geometry，將以平方米為單位的目的物種分布圖斑面積除以1萬，使其轉(zhuǎn)換為公頃；國道、省道、鐵道、其他道路、省級行政駐地、市級行政駐地、縣級行政駐地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊、面狀河流、線狀河流等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)屬性按照“全國重點保護野生植物資源調(diào)查系統(tǒng)手冊”中的字段要求，參考四川省行政編碼表和其他資料完成屬性錄入；國道、省道、鐵道、其他道路、省級行政駐地、市級行政駐地、縣級行政駐地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊可選擇Field calculator批量賦值的方法對行政代碼進行賦值，主要包括省、市、縣的行政編碼；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊行政編碼手動在四川省行政編碼表中搜索，然后一一對應(yīng)填寫；面狀河流需要計算面積的，與計算目的物種分布圖斑面積的方法一樣，使用Calculate geometry進行計算，面積單位為公頃。

2.5 各圖層疊加成圖

將處理好的國道、省道、鐵道、其他道路、省級行政駐地、市級行政駐地、縣級行政駐地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊、面狀河流、線狀河流、等高線等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)圖層，目的物種分布點、目的物種樣點、目的物種分布范圍圖層疊加在一起，并按規(guī)定安排疊放順序；按照“全國重點保護野生植物資源調(diào)查系統(tǒng)手冊”要求修改符號及文字的大小、字體、顏色、線型等，添加圖名、圖例、比例尺、圖框，根據(jù)圖幅需要調(diào)整比例尺大小為1∶5萬、1∶10萬、1∶15萬、1∶20萬或1∶25萬，出圖時，像素（DPI）大比例尺不低于600，小比例尺不低于1 000，保存為Tiff格式圖片。如圖2所示。

3 結(jié)語

使用ArcGIS完成四川省珍稀野生植物資源制圖工作，保證了數(shù)據(jù)的可靠性、真實性、時效性、大范圍同步制圖的優(yōu)點，放大了ArcGIS在珍惜野生植物資源分布圖制圖中的優(yōu)勢。通過該制圖方法研究，大大提高了內(nèi)業(yè)制圖、出圖的效率，為保證高質(zhì)高效完成四川省珍惜野生植物資源制圖工作，進而加快完成四川省林業(yè)廳第2次重點保護野生植物調(diào)查項目提供了強大的技術(shù)支撐。

[1] 龔維，夏青，陳紅鋒，等．珍稀瀕危植物伯樂樹的潛在適生區(qū)預(yù)測．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，36（4）：98～104

[2] 李東明，孫立漢，高士平，等．基于RS和GIS技術(shù)的河北省雞形目鳥類分布格局．動物學(xué)研究，2004，25（4）：304～310

[3] 孫珊，黃貝，武瑞東，等．中國珍稀瀕危植物物種豐富度空間分布格局．云南地理環(huán)境研究，2013，25（1）：19～24

[4] 胡蕾．GIS支持下的植被分布與環(huán)境因子關(guān)系分析．四川：成都理工大學(xué)，2008：15～22