ArcGIS技術在林業(yè)調(diào)查區(qū)劃中的應用

摘要 ? ?隨著科學技術的發(fā)展，GIS技術已被廣泛應用于林業(yè)調(diào)查的各項工作當中。本文簡要介紹了ArcGIS技術在林業(yè)調(diào)查中的部分應用方法，以期為從事林業(yè)資源調(diào)查的GIS初學者提供參考，以提高林業(yè)調(diào)查的精度和效率。

關鍵詞 ? ?ArcGIS;林業(yè)調(diào)查;技術應用

中圖分類號 ? ?S757.2 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）16-0104-02

GIS又稱地理信息系統(tǒng)，是在計算機硬件和軟件系統(tǒng)的支持下，對整個或部分地球表層空間（包括大氣層）有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、處理、分析、顯示和描述的技術。該技術已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土資源、生態(tài)環(huán)境的行業(yè)調(diào)查、分析和管理，還有災害預警等諸多領域，具有開放性、先進性和發(fā)展性優(yōu)勢[1]。

傳統(tǒng)林業(yè)調(diào)查用紙質(zhì)圖紙進行室外手工區(qū)劃小班，方格紙掩膜數(shù)數(shù)計算面積，逐個填寫小班卡片，手工繪制專項成果圖紙，存在耗時長、效率低、誤差大、效果差等問題[2]。GIS技術提供了可視化的界面，可以結合高清影像進行室內(nèi)區(qū)劃和室外補充調(diào)查相結合的方式，完成圖斑區(qū)劃和調(diào)查，特別是其強大的計算、統(tǒng)計分析和圖表輸出功能，可以提高調(diào)查的精度和工作效率。筆者結合工作實際，總結了GIS技術在林業(yè)區(qū)劃調(diào)查中的部分基礎應用，以供相關人員參考。

1 ? ?建立數(shù)據(jù)庫

使用GIS開展大規(guī)模林業(yè)資源調(diào)查，建議先建立一個數(shù)據(jù)庫文件，用于存儲和管理即將要調(diào)查和收集的數(shù)據(jù)。在ArcGIS中，系統(tǒng)提供了文件地理數(shù)據(jù)庫gdb文件和個人地理數(shù)據(jù)庫mdb文件，可以選擇其中任何一個，具體步驟如下。

1.1 ? ?建立數(shù)據(jù)庫文件

打開電腦“開始”按鈕下ArcGIS文件目錄下Arccatalog 10.3（以10.3版本為例），點擊工具欄上的目錄樹，選擇將要建立的數(shù)據(jù)庫文件存放的文件夾 ，點擊右鍵，在新建菜單下選擇個人地理數(shù)據(jù)庫文件，重命名需要的文件名稱，例如XX調(diào)查項目。

1.2 ? ?新建要素數(shù)據(jù)集

右擊上述文件，再新建要素數(shù)據(jù)集，先按照工作需要命名數(shù)據(jù)集名稱（可以用漢字、數(shù)字、字母，但首字符不可用數(shù)字，不能有連接符等），例如A1，再根據(jù)提示“下一步”，選擇坐標系，通常使用大地2000坐標系（投影坐標、高斯克魯格），再根據(jù)地域不同選擇度帶，點擊“下一步”直至完成。

1.3 ? ?新建數(shù)據(jù)集里的要素類

同樣，右擊要素集文件A1，新建要素類，系統(tǒng)共提供了7類要素，林業(yè)調(diào)查通常使用的有多點要素、線要素和面要素等3類，可以逐個設置。

多點要素，可以調(diào)查各類駐點、管護站、護林點等信息，先命名（例如小地名），要素類型選擇多點要素，然后點“下一步”填寫字段信息，可以根據(jù)調(diào)查需要任意添加。如地理位置，字段屬性選擇文本;聯(lián)系人號碼，字段屬性可以是文本或者長整型。

線要素用來區(qū)劃界線、河流、公路等線型要素，林業(yè)調(diào)查主要用于區(qū)劃圖斑界線，同樣先命名，例如圖斑線，要素類選擇線要素，然后點擊“下一步”填寫字段信息，同多點要素一樣，字段可以任意添加，字段屬性根據(jù)需要選擇。例如線段類型，屬性可以是文本，也可以用短整形的數(shù)字代替。

面要素可直接區(qū)劃圖斑，新建步驟同上，命名為圖斑面，填寫字段信息時，可根據(jù)林業(yè)調(diào)查需要，添加各類字段，如位置、地形、地貌、森林類別、地類、林種、優(yōu)勢樹種、胸徑、樹高、蓄積等，字段屬性也根據(jù)字段內(nèi)容不同進行選擇。由于逐個圖斑錄入調(diào)查因子效率不高，建議只需添加2個字段，一是臨時小班號，字段屬性文本型，只需錄入1 000以內(nèi)的文本型編號，如001、002…010、112等，便于外業(yè)調(diào)查識別;二是地籍小班號，字段屬性文本型，準備錄入調(diào)查圖斑的地籍號，用于連接林業(yè)調(diào)查小班登記電子表格。

最后點擊“完成”，數(shù)據(jù)庫即建立完成，之后在Arcmap中打開其中任意一個要素就可以進行區(qū)劃和編輯錄入。

2 ? ?區(qū)劃調(diào)查

GIS提供了可視化界面，在圖斑區(qū)劃中，可以借助相同坐標參考的調(diào)查區(qū)域高清影像，先進行室內(nèi)區(qū)劃，再到實地補充調(diào)查，比傳統(tǒng)林業(yè)圖斑區(qū)劃手持地形圖實地判讀要方便、快捷，區(qū)劃也更為精細。

2.1 ? ?室內(nèi)區(qū)劃

打開Arcmap，點擊工具欄上的“添加數(shù)據(jù)”按鈕，添加調(diào)查區(qū)域的高清影像，再點擊添加XX調(diào)查項目內(nèi)的數(shù)據(jù)集A1，然后點擊工具欄上的編輯器以及編輯器目錄下編輯窗口里的創(chuàng)建要素即可。

2.1.1 ? ?編輯多點要素。在創(chuàng)建要素里選擇小地名圖層以及構造要素里的線，通過高清影像找到相關駐點的位置，雙擊鼠標左鍵完成一個駐點的區(qū)劃，然后點擊選中該點圖層，右鍵點擊填寫該點圖層的屬性信息，如駐點名稱、駐點負責人姓名及聯(lián)系方式等，其他駐點依次進行，最后完成該調(diào)查區(qū)域所有駐點的區(qū)劃。

2.1.2 ? ?編輯線要素?？缧姓^(qū)域資源調(diào)查涉及行政界線，通常是將已有相同坐標參考的行政界線線圖層復制到需編輯的圖斑線圖層當中，將屬性列表中的線段類型填寫成相應的省界、市界、區(qū)縣界、鄉(xiāng)鎮(zhèn)界、村界等，其他調(diào)查圖斑界線可以逐個區(qū)劃，也可以由圖斑面圖層轉線后統(tǒng)一添加字段屬性形成，筆者建議使用轉化的方法，可以提高工作效率。

2.1.3 ? ?編輯面要素。首先將內(nèi)容列表中圖斑面符號樣式的填充色改為無色，邊框色和線條寬度改為調(diào)查者喜歡的樣式，建議以清晰可見為宜，寬度不易過大。為了提高區(qū)劃精度，可以將工具欄上“標準工具”中的比例尺調(diào)整到需要的比例，一般情況下林業(yè)調(diào)查在1∶4 000～6 000即可，再根據(jù)林業(yè)規(guī)劃設計調(diào)查圖斑區(qū)劃的步驟，先區(qū)劃林業(yè)用地和非林業(yè)用地界線，再在林業(yè)用地范圍根據(jù)其他林業(yè)專項規(guī)劃資料和影像顯示，細分圖斑界，如果有個別圖斑過大，應依托影像顯示的地形（如山脊線、山谷線和林區(qū)道路等）進行分割。

編輯面圖層先選中創(chuàng)建要素內(nèi)圖斑面及構造要素里的自動完成面，在圖面中找準位置依次區(qū)劃，單擊開始區(qū)劃，沿色塊邊界單擊走點成線，獨自或者與另外圖斑形成閉合圈時雙擊結束形成圖斑面，同時使用“編輯器”按鈕當中的“捕捉”功能，用以捕捉前面區(qū)劃好的圖斑邊界，編輯時盡量走線圓滑，以提高編輯質(zhì)量。逐個區(qū)劃，待所有圖斑區(qū)劃完成后，按照林業(yè)調(diào)查編號規(guī)則，以行政村或工區(qū)為單位按從上到下、從左往右的順序，左擊選中圖斑，鼠標在圖斑內(nèi)再右擊選中屬性，填寫臨時小班號，依次填寫所有圖斑編號，保存。

需要打印套合影像的圖斑面，在內(nèi)容列表右擊選中圖斑面下出現(xiàn)的屬性，出現(xiàn)圖層屬性對話框，選中標注，再標注字段內(nèi)選擇臨時小班號，文本符號選擇需要的字體及大小、顏色，最后確定，此時圖面上即可顯示臨時小班號，逐塊打印即可。

2.2 ? ?外業(yè)調(diào)查

帶上套合影像的小班區(qū)劃紙質(zhì)圖和規(guī)劃設計調(diào)查登記表，到實地開展外業(yè)調(diào)查，補充和完善室內(nèi)區(qū)劃不到位、不準確的部分，測量和填寫林業(yè)資源調(diào)查登記表，做到圖表臨時編號一一對應。外業(yè)調(diào)查結束，室內(nèi)補充區(qū)劃完善，將紙質(zhì)調(diào)查登記表格錄入林業(yè)資源調(diào)查電子表格。

3 ? ?拓撲檢查

為解決圖斑區(qū)劃中出現(xiàn)的圖層重疊和圖面空隙問題，可以建立圖層拓撲進行修改完善。

3.1 ? ?建立拓撲

打開Arcmap，在工具欄里標準工具中的目錄下找到“XX資源調(diào)查項項目”數(shù)據(jù)庫里的A1數(shù)據(jù)集，選中并右擊新建拓撲，然后根據(jù)提示下一步新建A1-Topology，選中圖斑面后添加規(guī)則，先后選中添加不能有空隙和不能重疊規(guī)則，根據(jù)提示點擊“確定”直至完成。

3.2 ? ?修改完善

打開Arcmap，添加新建的A1-Topology，在視窗內(nèi)可以看見重疊和有縫隙的部分顯示紅色，需要修改。點擊編輯器按鈕下的“開始”編輯，然后在工具欄拓撲工具里點擊“選擇拓撲”，確定。具體修改一般采用“對齊邊”工具，點擊選擇“對齊邊”，再在圖面上單擊需要修改的邊，再單擊需要對齊的邊，這樣需要修改的邊就自動匹配到需要對齊的邊，對紅色部分逐個修改。修改效果可以通過拓撲工具里“驗證當前范圍的拓撲”進行驗證，修改完善，紅色部分自動褪去，尚未褪去的，則按以上方法繼續(xù)修改。

4 ? ?掛接表格

4.1 ? 準備工作

首先打開Arcmap，添加修改完善后的圖斑面，開始編輯，逐個點擊圖斑，在屬性的地籍小班號字段內(nèi)填寫地籍小班號，規(guī)則一般使用行政區(qū)域代碼+臨時小班號，按照林業(yè)調(diào)查小班編號規(guī)則，從上到下、自左往右循序編寫，做到不重號、不斷號。再打開林業(yè)資源調(diào)查電子表格，添加一列地籍小班號，設置整列單元格格式為文本格式，然后填寫地籍小班號，規(guī)則仍然是行政區(qū)域代碼+臨時小班號，做到面圖斑的地籍小班號編號與林業(yè)資源調(diào)查電子表格的地籍小班編號一一對應。

4.2 ? ?表格連接

打開Arcmap，添加修改完善后的圖斑面，再添加林業(yè)資源調(diào)查電子表格。在內(nèi)容列表中右擊圖斑面，選中并左擊“連接和關聯(lián)”下的“連接”選項，出現(xiàn)一個連接數(shù)據(jù)對話框，選擇某一表的屬性進行連接，然后在第1項里選擇該圖層中連接將基于的字段（C）為“地籍小班號”，第2項自動顯示要連接到此圖層的表為“林業(yè)資源調(diào)查電子表”，并勾選顯示此列表中圖層的屬性表（S），第3項選擇此表中作為連接基礎的字段（F）為“地籍小班號”，在連接選項中勾選“保留所有記錄（K）”，最后點擊“確定”，圖和表就一一對應連接上了。

此時圖與表的連接是臨時的，要永久保存這種連接，需要將連接好的面圖斑數(shù)據(jù)導出去。方法是： 在內(nèi)容列表中右擊面圖斑，選擇數(shù)據(jù)選項下的導出數(shù)據(jù)，在導出數(shù)據(jù)對話框中選擇“導出所有要素”，在使用與以下選項相同的坐標系中勾選將數(shù)據(jù)導出到的要素數(shù)據(jù)集，在輸出要素類選項中點擊選框后面的文件夾（表示要導出數(shù)據(jù)要保存的位置），出現(xiàn)要保存數(shù)據(jù)的對話框，點擊“查找”找到“XX資源調(diào)查調(diào)查項目”下的數(shù)據(jù)集A1，然后在名稱欄填寫新的文件命名，例如資源調(diào)查小班圖層，保存類型為文件和個人地理數(shù)據(jù)庫要素類，點擊“保存”，再在導出數(shù)據(jù)對話框中點擊“確定”，可將這種圖表連接永久保存[3-4]。

系統(tǒng)運算結束會提示是否在桌面顯示，點擊“是”，再在內(nèi)容列表中右擊“資源調(diào)查小班圖層”，打開屬性表，屬性表中有Shape_Length字段表示每個圖斑的周長（默認單位米），Shape_Area字段表示每個圖斑的面積（默認單位平方米）。在這里可以區(qū)別不同的字段，進行篩選和查詢、計算和匯總，同時在桌面可以看到設定條件下希望看到的結果。

5 ? ?結語

GIS具有強大的計算、統(tǒng)計分析和圖表輸出功能，還可以結合遙感技術、全球定位技術等實現(xiàn)對林業(yè)資源和空間信息的采集、處理、管理、分析和表達等，已被廣泛應用于林業(yè)調(diào)查和管理，是一項先進的現(xiàn)代信息技術，需要林業(yè)從業(yè)者不斷學習和探索，以更好地運用于林業(yè)生產(chǎn)和管理實踐。

6 ? ?參考文獻

[1] 湯國安.地理信息系統(tǒng)教程[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2] 森林資源規(guī)劃設計調(diào)查技術規(guī)程：GB/T 26424-2010[S/OL].（2015-11-05）[2020-05-24].https：//www.doc88.com/p-9962134492051.html.

[3] 劉姝穎.ArcGIS在森林資源矢量數(shù)據(jù)更新中的應用[J].福建林業(yè)科技，2019，46（3）：55-61.

[4] 曹霸，肖玲，章紫粼，等.ArcGIS在林地年度變更調(diào)查成果與森林資源普查成果轉換中的應用[J].陜西林業(yè)科技，2019，47（3）：43-46.

作者簡介 ? 唐良東（1973-），男，安徽宣城人，林業(yè)工程師。研究方向：GIS技術在林業(yè)調(diào)查中的基礎應用。

收稿日期 ? 2020-07-14