探析基于GIS的森林資源管理系統

馬 強

(青海省海東市樂都區(qū)下北山林場，青海 海東 810700)

森林被譽為“地球之肺”，是以木本植物為主體的生物群落，是集中的喬木與其它植物、動物、微生物和土壤之間相互依存相互制約，并與環(huán)境相互影響，從而形成的一個生態(tài)系統的總體。優(yōu)質的森林資源是綠色生態(tài)環(huán)境的基礎，也是生態(tài)環(huán)境建設、綠色經濟發(fā)展的重要基礎。要想森林資源高質量發(fā)展，提供穩(wěn)定高效的生態(tài)系統服務必不可少。實現可持續(xù)發(fā)展，打造強大的綠色產業(yè)鏈，滿足人類對森林物質產品、健康、教育、旅行和運動等方面的需求[1]，需要有強大的森林資源管理系統，目前我國森林資源管理系統還有很大的上升空間，應盡快與發(fā)達國家縮短距離。而森林資源信息具有地理信息特征，因此地理信息系統是森林管理系統中十分重要的工具。

1 森林資源管理系統的重要性

一直以來，森林資源都是最為重要的自然資源，其提供了生物多樣性的傳遞，它在人類生存中也發(fā)揮著重要作用，為人們提供了基礎的生活和生產資料。此外更為重要的是，森林具有維持水土和風能等生態(tài)功能，還可以固沙、凈化空氣以及消除噪音。目前，森林資源和環(huán)境問題日益凸出，為了實現資源的可持續(xù)發(fā)展，人們開始日益重視對森林資源的長期管理以及精準的檢測。為解決這些問題，大量的新技術現已廣泛應用于森林資源管理中。

森林資源的特點是覆蓋面廣、種類多，又在空間上存在其特殊性，所以使得森林資源數據具有這五個特點[5]:第一、森林資源數據的屬性信息十分豐富多樣；第二、由于森林資源的空間分布性，使得擁有地理坐標的地形數據成為森林資源最為重要的基礎數據；第三、森林資源管理是在不同級別上進行管理的，林業(yè)部門在不同層次上管理的森林資源數據內容也是不同的，例如林場、縣林業(yè)局；第四、由于森林資源的動態(tài)性，使得森林資源數據每隔一段固定的時間就要進行更新，例如一類清查數據每5年更新一次、二類調查數據每10年更新一次；第五、森林資源數據很復雜，數據量非常大，林業(yè)管理決策者若想要對這些數據全面分析，掌握他們的動態(tài)變化，以傳統方式來完成并非易事，所以只有利用地理信息系統(GIS)才能有效解決這一問題[6-8]。

近年來，我國的GIS隨著社會主義市場經濟的發(fā)展已經開始走上了全面發(fā)展的階段，ArcGIS已經越來越廣泛的被應用在林業(yè)，數字攝影測量和遙感應用等領域。數據向GIS源源不斷提供地形和專題信息，在全國以及省級以上的林業(yè)部門都采用了標準的國家基礎空間數據格式[9]，2011年國家林業(yè)局統一要求以ArcGIS或MapGIS格式提供矢量空間數據庫。

大數據與互聯網技術的飛速發(fā)展使得數據影響的范圍越來越廣泛，數據也變成促進各行業(yè)發(fā)展的基礎所在，且必不可少。數據可視化幫助人們更直觀地觀察數據特征，數據分析則幫助我們全面地掌握事物發(fā)展趨勢和規(guī)律。所以，如何更好地分析可視化數據已成為最受歡迎研究方向之一。數據可視化是指圖表顯示形式、樣式十分簡單和直觀，它可以將數據隨一種指標的幅度變化和相關性表現出來。數據可視化技術適用于各種行業(yè)，能使復雜的事物或邏輯變得簡單繼而進行展示，以幫助決策人做出預測和判斷[10]。

2 地理信息系統(GIS)

近十多年來，GIS開始得到全世界范圍廣泛的關注，而在1998年初，美國戈爾提出的“數字地球-認識21世紀我們這個星球”，這一新概念更是將GIS這一核心技術推向高潮，全世界都開始掀起了“數字地球熱”這一新的篇章。

GIS技術在林業(yè)調查中能促進林業(yè)工作朝著科學化方向前行，也可以提升林業(yè)調查的效率。調查森林資源并處理相關數據信息，也是GIS技術在林業(yè)工作中應用的關鍵點。使用GIS系統數據庫和處理模式，工作人員能及時查詢林業(yè)資源空間屬性等。GIS技術還可以應用在林業(yè)制圖和遙感圖像識別和自動成圖等方面[11]。

地理信息系統(GIS)是一種十分重要的空間信息系統，是結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，是以地理空間數據庫為基礎，對分布數據進行管理、運算、分析和顯示的技術系統。GIS技術把地圖這種獨特的數據化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作集成在一起。

MapObjects是ESRI公司提供的一組供應用開發(fā)人員使用的制圖與GIS功能組件,開發(fā)人員可以在應用程序中添加制圖和GIS功能，主要的開發(fā)環(huán)境有VC、VB等。在熟悉的開發(fā)環(huán)境中可以通過調用對象及其方法、屬性來實現各種GIS功能。這都是建立于Microsoft公司的對象和嵌入技術(ActiveX)之上。

MapObjects可以讀取的數據文件主要是Shapefile、Coverage和各種CAD文件等。而每個圖層則必須包含以下這三個特征文件：空間特征數據文件shp、索引文件shx、屬性數據文件dbf。只有這三個文件都存在，才可以使用MO組件。MapObjects的繪圖就是在Map上產生圖形對象的過程[12]。MapObjects是提供制圖與GIS功能的OLE控件，它包含超過45個OLE對象。MapObjects地圖控件可以直接插入到許多標準開發(fā)環(huán)境的工具集中，它們具有靈活性和多種MapObjects的對象，分類圖如圖1所示。

圖1 MapObjects的對象分類圖

3 系統發(fā)展的研究現狀

除我國之外，GIS在林業(yè)方面的發(fā)展主要集中在西歐、東亞和北美這三個地區(qū)。美國的愛德華州Patlateh公司使得GIS在美國迅速發(fā)展成為一個行業(yè)。而在GIS 應用中林業(yè)部門是最早之一。GIS主要用于森林動態(tài)監(jiān)測、森林旅游規(guī)劃、木材生產計劃和造林規(guī)劃設計等方面。目前，森林資源調查與檢測已經突破了傳統的范圍擴大到全球的環(huán)境變化研究中。近年來美國聯邦林務局組織了一個關于綜合遙感信息處理集成資源數據庫的項目研究，其目的是將遙感及其相關技術用于GIS數據庫的建立[13]。加拿大是利用GIS和RS程度最高的國家，主要依靠遙感技術。采取具有分析功能的Arc/info系統，通過屬性信息得到空間信息，把這些信息最終加入加拿大森林資源數據庫(Candian Forest Resource Data System)(CFRDS)[14]。

在東亞，聯合國糧食及農業(yè)組織中的一些機構使用地理信息系統用于林業(yè)，例如湄公河流域植被保護中采用了GIS系統等。1990年，日本伊藤達夫利用GIS制定森林經營決策方案，并在應用后取得較為滿意的結果。1997年印度遙感研究所的S.K.Bhan、S.K.Saha、L.M.Pade利用GIS與RS、GPS對印度東南部熱帶雨林地區(qū)研究中建立了遙感地理信息模型，這是在可持續(xù)發(fā)展中利用3S技術的典范。從GIS在林業(yè)領域中的應用來看，它已經被廣泛應用于林火管理、病蟲害管理、木材收獲計劃和森林生態(tài)景觀分析等森林資源管理上，也應用于林道網優(yōu)化、林道網評價和車輛管理等森林工程領域中[15]。

從20世紀90年代開始，各種GIS商業(yè)軟件都在向Web靠攏，各種WebGIS系統接連出現，GIS產品與WWW掛鉤、接軌和包裝[16]。

國外基于WEBGIS的森林資源管理系統應用比較廣泛。加拿大各省在90年代初期就采用“3S”技術進行森林資源調查，在網絡上進行發(fā)布。目前，美國成功開發(fā)應用于森林資源調查的“3S”技術，并在森林資源管理中，建立了大量的地理信息系統及其輔助決策系統，在互聯網上實現資源數據共享[17-18]。

4 結語

森林是陸地系統中最大、最穩(wěn)定的生態(tài)系統，具有多種效益與多種功能。森林面積與林分的變化，都會引起一系列諸如物種滅絕、土地荒漠化等生態(tài)災難。因此，各國都十分關注本國森林的變化，旨在通過各種途徑來管理本國的森林資源。隨著森林管理的發(fā)展，傳統的森林資源管理方式以及對資源的人為調查方法已遠遠不能滿足多層次用戶的需求。因此，在現代化進程中，利用信息技術提高森林資源的規(guī)劃管理和服務水平，是大勢所趨?；贕IS技術建立的森林資源后臺管理系統具有重要意義[19]。

第一，充分利用信息資源，作為一個管理系統，它具有數據儲存，數據管理和及時更新數據特點，這些數據為日后相關部門的管理工作提供了第一手材料。而隨著網絡技術的發(fā)展，這些基本數據可以在網上傳輸，不同的部門可以隨時訪問森林資源數據，這樣就可以使整個系統的效率大大提高。第二，在森林資源規(guī)劃方面，其充分利用森林資源管理的空間分析，數據統計等功能，其可提高森林資源管理的工作效率，豐富其表現手段，提高分析能力和準確性，從而推動森林資源管理工作更加全面、科學。

綜上，這一研究能夠實現森林資源管理的現代化、科學化，促進了森林資源的可持續(xù)發(fā)展，對今后森林資源管理決策等方面具有重要的現實意義，對整個森林資源管理事業(yè)的發(fā)展也起到很大的促進作用，同時也會帶來更大的經濟效益與社會效益。