九峰國家森林公園森林資源信息數(shù)字化建設(shè)

付甜　崔鴻俠　潘磊　王曉榮　龐宏東

摘 要：利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進行森林資源調(diào)查、管理及其動態(tài)變化監(jiān)測，是現(xiàn)代森林資源管理中的一個重要方面。本文在對九峰國家森林公園進行野外踏查和本底調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用GIS和RS技術(shù)，對園內(nèi)土地利用及森林資源進行區(qū)劃，并實現(xiàn)森林資源的數(shù)字化，構(gòu)建九峰國家森林公園森林資源信息數(shù)據(jù)庫，為今后開展九峰森林資源管理決策方面的工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：森林資源；資源信息；林地小班；數(shù)字化

中圖分類號： S759.91文獻標識碼： A文章編號： 1004-3020（2016）02-0022-04

Abstract： Using geographic information system technology on forest resources investigation， monitoring， management and its dynamic change detection is an important aspect of modern forest management. In this study， the land use and forest resources of Jiufeng National Forest Park were regionalized and digitalized based on the field survey and background investigation by GIS and RS technology. The establishment of forest resource information database can provide the data base for forest resources management decisions on Jiufeng for the future work.

Key words：forest resources； resource information； forest patches； digitalization

九峰國家森林公園是武漢地區(qū)唯一的國家級森林公園，植被覆蓋率已達85%以上。園內(nèi)自然景觀優(yōu)美，野生動植物資源豐富，是武漢地區(qū)森林面積最大的綠色資源寶庫。但是，九峰國家森林公園的森林資源一直未有系統(tǒng)地開展森林本底調(diào)查以及森林資源信息的數(shù)據(jù)集成和可視化工作。通過GIS手段實現(xiàn)森林資源信息的提取與數(shù)字化，并在此基礎(chǔ)上建立資源信息數(shù)據(jù)庫，可以方便快捷的提取到諸如樹種、土地利用類型、資源分布狀況，森林分類等一系列信息，為定性或定量的研究森林資源結(jié)構(gòu)狀況及其空間分布特征提供了可能性，也能作為森林資源管理決策的依據(jù)[1]。本研究的目的是在森林資源清查的基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)，構(gòu)建九峰國家森林公園的森林資源信息數(shù)據(jù)平臺，為實現(xiàn)森林資源的管理、分析和監(jiān)測等后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

九峰國家森林公園位于武漢市東郊，距武漢市中心約12 km，亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫16.7 ℃，日照充足，雨量適中。夏季高溫期間，森林公園的溫度較市區(qū)低于2～4 ℃。森林公園內(nèi)森林資源豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計現(xiàn)有鳥類60余種，維管束植物580多種，其中喬木200余種。現(xiàn)存面積較大的有栓皮櫟Quercus variabilis、楓香Liquidambar formosana、小葉櫟Q.chenii等落葉闊葉林；常綠闊葉林有青岡Cyclobalanopsis glauca、苦櫧Castanopsis sclerophylla等；針葉林有馬尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、濕地松Pinus elliottii等。引種有水杉Metasequoia glyptostroboides、銀杏Ginkgo biloba、墨西哥落羽杉Taxodium mucronatum等珍貴樹種。

2 材料與方法

本文在分析研究區(qū)概況和收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上， 確定土地利用分類原則，通過制作數(shù)字高程模型、提取遙感圖像信息，劃分林地小班，并在2014～2015年在九峰國家森林公園進行了大量的實地調(diào)查，最終完成九峰森林公園森林資源的空間矢量化和信息數(shù)字化，得到該區(qū)域森林資源的空間分布專題圖。工作流程見圖1。

2.1 空間（圖形）數(shù)據(jù)矢量化

（1）空間校正（地圖投影）

在林地調(diào)查和區(qū)劃小班之前，收集的基礎(chǔ)材料包括： ①2013年7月～9月TM遙感影像、google earth影像（分辨率1.03m）； ②1：10000等高線地形圖；③行政邊界及用地權(quán)屬圖；④森林分類與經(jīng)營的數(shù)據(jù)資料。這些數(shù)據(jù)來源不同，數(shù)據(jù)的特點差異較大，因此需要統(tǒng)一的地理基礎(chǔ)以準確地反映地物地理位置與地理關(guān)系特征。整合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時，在ArcGIS軟件中利用Project 工具來實現(xiàn)已有的數(shù)字圖形數(shù)據(jù)的地圖投影（UTM），統(tǒng)一坐標系統(tǒng)（WGS84）；沒有坐標投影信息的掃描圖像則調(diào)用ArcGIS 模塊中Geo referencing （影像配準功能）對掃描圖進行校正， 使基礎(chǔ)圖件具備統(tǒng)一的空間坐標。

（2）基礎(chǔ)地理信息采集

對林區(qū)的土地進行的自然地理區(qū)劃。在進行各種資源調(diào)查以前，要先進行遙感影像的色標繪制和特殊地類調(diào)查，然后再進行小班區(qū)劃。初期土地類型分為林地、苗圃、耕地、水域、荒地、墓地、裸巖、草地、建設(shè)用地等9個大類。調(diào)用ARCGIS模塊中Editor（圖形編輯功能），以九峰地區(qū)的地形圖和行政圖作為底圖對研究區(qū)域的邊界、道路以及小地名等線狀、點狀基礎(chǔ)地理信息進行數(shù)字化采集，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)特征按點、線、面分層，具體見表1。

（3）林地小班區(qū)劃

劃分林地小班的原則是每個小班內(nèi)部的自然特征基本相同，與相鄰小班又有顯著差別。按照自然地理現(xiàn)狀進行區(qū)劃，一般包括以下內(nèi)容[2，3]：①地類不同；②權(quán)屬不同；③林種不同（ 二級林種）；④起源不同；⑤優(yōu)勢樹種（組） 比例相差2成以上；⑥齡組不同，Ⅵ齡級一下相差一個齡級，大于Ⅵ齡級相差2個齡級；⑦郁閉度相差0.2以上；⑧立地類型（或林型）不同；⑨地位級不同、坡度級不同；⑩經(jīng)營類型不同、經(jīng)營措施不同。將九峰林地按照群落類型分為常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉針葉林、落葉闊葉林、針闊混交林、常綠落葉闊葉林、灌木林等7個類型。各類型按照起源、優(yōu)勢樹種比例、坡度坡位等性質(zhì)的不同進行細化，并依照具有統(tǒng)一空間坐標的外業(yè)調(diào)查清繪地圖中林地斑塊的地理信息進行采集。完成矢量編輯形成面層后， 在屬性表中建立相關(guān)權(quán)屬字段（小班號）， 字段的屬性為數(shù)字型[4]。

2.2 屬性數(shù)據(jù)錄入

調(diào)查數(shù)據(jù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫， 每個小班調(diào)查卡片為數(shù)據(jù)庫中的一條記錄，林地小班卡片的屬性字段設(shè)計有地點、群落名稱、樹種組成、喬木層優(yōu)勢樹種、林種、土地類型、總蓋度、腐殖質(zhì)層、枯落物厚度等主要字段。具體見表2。小班調(diào)查數(shù)據(jù)經(jīng)輸入、檢查、修改，建成小班調(diào)查因子數(shù)據(jù)庫和樣地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。為實現(xiàn)屬性庫與圖形庫的聯(lián)接， 對應(yīng)于林地小班圖形庫中的Link屬性字段， 在小班數(shù)據(jù)庫中增加Link 屬性字段小班號， 具體數(shù)值需與林地小班圖形數(shù)據(jù)庫相同且唯一。

2.3 數(shù)據(jù)聯(lián)接

在森林資源信息的獲取和矢量化處理之后，就已經(jīng)初步建立了森林資源的內(nèi)部屬性庫以及空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。其后可以在ArcGIS軟件中通過“JOIN”功能來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫與森林資源內(nèi)部屬性庫的連接。

3 制圖結(jié)果與分析

地圖制圖是建立在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用GIS平臺進行制圖。ArcGIS的點線面符號渲染方式，通過綁定字段值即屬性數(shù)據(jù)的方式進行渲染，可以自定義設(shè)置圖層要素的符號、顏色等，給不同屬性的線劃林班界、小班界、道路等指定不同的線型和顏色， 為不同意義的小班賦予不同的填充圖案、顯示標注和顏色等[5]。已有的屬性數(shù)據(jù)庫中的屬性字段均可生成相應(yīng)的專題地圖，九峰國家森林公園森林類型分布圖（圖2）。

此研究區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)有林地約483.52 hm2。其中，以馬尾松純林為主的常綠針葉林面積最大最廣，園內(nèi)各主峰均有分布，面積約216.56 hm2，占現(xiàn)有林地的44.79%；其次是優(yōu)勢樹種為楓香、栓皮櫟和馬尾松為主的針闊混交林，面積約156.06 hm2，占現(xiàn)有林地的32.28%；另有灌木54.78 hm2、落葉闊葉林27.11 hm2、常綠落葉闊葉林22.72 hm2、常綠闊葉林4.83 hm2和落葉針葉林1.46 hm2，分別占現(xiàn)有林地的11.33%，5.61%，4.70%，1.00%和0.30%。

4 結(jié)論與討論

森林資源信息的數(shù)字化可以為森林資源的動態(tài)監(jiān)測提供實時準確的更新數(shù)據(jù)，能夠幫助林業(yè)工作者實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、空間分析與綜合應(yīng)用等工作，滿足森林資源精細化管理和領(lǐng)導(dǎo)決策多維性的需求[6]。

目前，本研究已完成九峰森林公園的基礎(chǔ)森林資源的信息化，但還缺乏對森林資源的定量分析，在后續(xù)的研究中，可對九峰森林資源的空間分布及景觀結(jié)構(gòu)進行進一步分析。另一方面，僅有樹種、年齡、直徑和樹高等調(diào)查只能滿足了解森林資源基本信息的需要，還有必要對森林資源變化進行監(jiān)測，主要是土地利用、林地管理和與森林環(huán)境變化有關(guān)的定期監(jiān)視。

參 考 文 獻

[1] 張躍明，李鵬，陳吉林，等. 以GIS為基礎(chǔ)的森林資源信息的制圖方法研究[J]. 內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計，2009，32（5）：105-107.

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[2]曹建斌，胡宏. 二類調(diào)查外業(yè)工作探討[J]. 甘肅科技，2012，28（8）：157-156.

[3]萬曉會. 面向?qū)ο蟮纳仲Y源數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)[J].林業(yè)勘察設(shè)計（福建），2013（1）：56-60.

[4]王國榮，賴長鴻，謝云，等. 基于ARCGIS在森林分類區(qū)劃中的制圖探索[J].四川林業(yè)科技，2009，30（4）：78-81.

[5]夏朝宗，熊利亞，楊為民，等. 石林縣森林資源管理信息系統(tǒng)的研建與應(yīng)用[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，26（3）：24-29.

[6]郭建斌，劉穎，游先祥. 基于“3S”技術(shù)的鷲峰森林公園立地分類及制圖研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（32）：16167-16170.

（責(zé)任編輯：鄭京津）