基于GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法研究

莫德山

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術學院，廣西 柳州 545004）

林業(yè)區(qū)劃是林業(yè)生產和林業(yè)運營的前提和依據(jù)，我國關于林業(yè)區(qū)劃方法的研究起步較早，取得了一系列研究成果，形成了較為成熟的林業(yè)區(qū)劃系統(tǒng)，也產生了一些新的技術和理論，大大促進了林業(yè)的發(fā)展，提高了林業(yè)的地位和作用。但是進入到新時期后，林業(yè)也面臨著各種問題，尤其是林業(yè)區(qū)劃方法的研究。為了更好地在新時期下，有效發(fā)揮林業(yè)區(qū)劃作用優(yōu)勢，需要加強GIS在縣級林業(yè)區(qū)劃方法應用中的研究，以此推動林業(yè)健康發(fā)展。

1.林業(yè)區(qū)劃基本內容

林業(yè)區(qū)劃是指對林業(yè)生產和布局進行分區(qū)劃片，具體指在自然、經濟、技術條件的基礎上，對林業(yè)生產能力進行分析，并根據(jù)地域特點進行分區(qū)劃片。王永安提出林業(yè)區(qū)劃基本內容主要是：挖掘資源，主要對林業(yè)區(qū)劃地自然條件、社會經濟條件、森林資源等進行調查；分析問題，根據(jù)早前經驗，對林業(yè)區(qū)劃現(xiàn)狀進行分析；綜合評估，根據(jù)現(xiàn)狀，對影響林業(yè)發(fā)展的自然、社會經濟、資源等條件進行評估；凸顯優(yōu)勢，在綜合評估后挖掘林業(yè)資源優(yōu)勢；發(fā)展優(yōu)勢，從資源和經濟條件上增強發(fā)展優(yōu)勢；制定措施，根據(jù)未來林業(yè)發(fā)展目標制定戰(zhàn)略、對策；明確目標，對林業(yè)發(fā)展區(qū)劃情況制定階段性、長期性目標。劉建國提出林業(yè)區(qū)劃主要內容是：自然條件、社會經濟條件、資源分析、專題分析、林業(yè)生產條件分析。

2.GIS技術在縣級林業(yè)區(qū)劃應遵循的原則

2.1 系統(tǒng)性

在縣級林業(yè)區(qū)劃中采用GIS建模技術時需要優(yōu)先考慮縣級用戶的需求，將上級提供的有限信息進行分析，整個系統(tǒng)的正常運行既是一個整體又是分開的獨立部門，各個系統(tǒng)之間需要相互聯(lián)系。

2.2 實用性

GIS技術運用于縣級林業(yè)區(qū)規(guī)劃最為基本的原則就是實用性。在設計系統(tǒng)之前需要分析縣級林業(yè)區(qū)規(guī)劃部門的切實工作，因為系統(tǒng)的設立是為工作人員提供工作手段，切合工作內容制定系統(tǒng)，其實用性才能被肯定。系統(tǒng)在運行期間，要保證數(shù)據(jù)的準確和快速，減少工作人員的工作難度。

2.3 安全保密性

縣級林業(yè)區(qū)劃中需要遵守的原則其中之一就是要達到安全保密的原則，一個GIS系統(tǒng)有許多可以訪問的權限，但是每個普通用戶只有訪問自己范圍內的權限。如果用戶訪問其他范圍的信息，系統(tǒng)將會變成灰色，或者按鈕不能操作，防止用戶超出范圍瀏覽，導致數(shù)據(jù)不安全，保密性差。

2.4 先進性

縣級林業(yè)區(qū)劃采用GIS技術需要保證其先進的原則，無論是硬件設施還是軟件設施，包括系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)看都需要跟著時代進步。特別地預制匹配的先進技術問題、系統(tǒng)升級、設備優(yōu)化等都需要遵循信息化發(fā)展。

3.基于GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法論述

隨著社會經濟的發(fā)展，傳統(tǒng)林業(yè)已經向著現(xiàn)代林業(yè)的方向轉變，且林業(yè)經濟管理手段也隨著信息技術、地理信息技術、航空航頭遙感技術的出現(xiàn)得到了一定的發(fā)展，為縣級區(qū)劃奠定了技術基礎和條件基礎。當前，地理信息系統(tǒng)技術在林業(yè)專業(yè)區(qū)劃中的應用優(yōu)勢和效果較為突出，其作為一種輔助性手段，可以有效提高林業(yè)生產效果。比如，我國東北林業(yè)大學的實驗林場，利用地理信息系統(tǒng)技術進行森林資源調查，以此分析林場的地形特點，并根據(jù)森林功能，對森林進行劃分。且武岡林場也利用地理信息系統(tǒng)技術進行空間分析和數(shù)據(jù)管理，根據(jù)森林功能和森林區(qū)劃技術指標進行區(qū)劃，由此為縣級林業(yè)區(qū)劃方法的形成提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。早期關于縣級林業(yè)區(qū)劃方法主要有多元統(tǒng)計分析法：譜系圖聚類法、正交函數(shù)排序法、模糊數(shù)學法、模糊綜合法等各種決策方法，但是其中一些指標只能通過數(shù)據(jù)確定，會受到區(qū)劃因子的影響，且數(shù)據(jù)獲取較為復雜，嚴重影響區(qū)劃結果。采用GIS技術后，可以通過空間分析法有效獲取因子數(shù)據(jù)，形成各種專題圖，比如地形地貌圖、林種分布圖、樹種分布圖、社會經濟分布圖等。通過這些圖可以確保區(qū)劃結果的合理、精確，便于更好地開展縣級林業(yè)區(qū)劃工作，并隨時更新分區(qū)數(shù)量和分區(qū)界線，確?？h級林業(yè)區(qū)劃工作管理工作的有效進行。

4.研究方法

4.1 基于GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法框架

空間分析是指對空間數(shù)據(jù)進行分析和處理的一種技術手段。空間分析主要包括幾何數(shù)學運算、數(shù)理統(tǒng)計分析、代數(shù)運算等，基于GIS的空間分析方法主要有空間查找、量算、重疊分析，并對空間緩沖區(qū)、表面、相鄰等進行分析。本文在構建縣級林業(yè)區(qū)化方法框架時，需要將GIS空間分析技術有效應用其中，具體步驟如下所示：第一，在遵循國家區(qū)劃原則的基礎上，對當?shù)赜绊憛^(qū)劃因素進行分析，并根據(jù)自然條件、社會經濟條件、林業(yè)發(fā)展狀況等指標方面，采用GIS空間分析技術對以上指標進行分析，以此建立綜合數(shù)據(jù)庫。采用空間統(tǒng)計分類方法根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的指標進行分區(qū)，并在專家評判意見下，繪制縣級林業(yè)區(qū)劃圖，確定區(qū)劃結果，建立基礎資料數(shù)據(jù)庫，以此作為縣級區(qū)劃工作開展的條件和依據(jù)。此后，還需要建立專區(qū)專題圖，并對指標進行優(yōu)化，確保優(yōu)化后的林業(yè)區(qū)劃結果符合林業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標。

4.2 區(qū)劃依據(jù)

第一，將區(qū)域生態(tài)、經濟和社會可持續(xù)發(fā)展作為基本原則；第二，充分考慮社會、市場對林業(yè)區(qū)劃的要求；第三，需要考慮自然環(huán)境因子，主要是地形、水源、溫度、土壤等自然條件，其可以作為縣級林業(yè)區(qū)劃影響因素和未來發(fā)展影響因素；第四，需要根據(jù)生物生長特對岸科學種植林木；第五，根據(jù)當?shù)亟洕l(fā)展水平、林業(yè)地位作用、林業(yè)科技水平和應用現(xiàn)狀確定。

4.3 區(qū)劃因素體系

在建立縣級林業(yè)區(qū)劃因素體系時，需要先分析區(qū)域林業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)勢條件、發(fā)展方向、發(fā)展水平的異同點，以此明確林業(yè)發(fā)展的問題，根據(jù)現(xiàn)狀問題來建立。本文主要在分析某縣級自然條件、社會經濟條件、林業(yè)生產條件對林業(yè)區(qū)劃因素的影響的基礎上，遵循相關原則來建立因素體系。具體將林區(qū)海拔、年平均降水、溫度、農民收入、林業(yè)產值、人均林業(yè)面積、林業(yè)在其他產業(yè)中的比例，森林覆蓋率、自然林區(qū)面積作為某縣林業(yè)區(qū)化因子。

4.4 基于GIS建模技術的縣級林業(yè)區(qū)劃方法

第一，首先需要明確基于GIS建模技術的縣級林業(yè)區(qū)劃方法思路：利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖中的分析法，將早期的統(tǒng)一指標劃分為獨立指標，以此建立綜合模型，根據(jù)綜合值指標劃分出不同的區(qū)間，對不同區(qū)間結果進行分析、改正，以此合理確定分區(qū)數(shù)量。并將各區(qū)間綜合值進行整理，確定區(qū)分結果，在修正后形成縣級林業(yè)區(qū)劃圖。具體步驟為：先提取指標數(shù)據(jù)進行成分分析，后根據(jù)成分貢獻率確定成分數(shù)量，根據(jù)因子負荷量對成分進行命名，以此確定方程式，建立綜合模型。其次，將不同林業(yè)分區(qū)生產現(xiàn)狀和處理后的數(shù)據(jù)作為標準，以此明確各個分區(qū)林業(yè)劃分方向，并將方向相同的分區(qū)進行整合。最終，將以上結果進行整理、修正后，確定林業(yè)總體發(fā)展現(xiàn)狀，并和數(shù)據(jù)進行對比，明確發(fā)展方向，作為縣級林業(yè)區(qū)劃圖和區(qū)劃結果。

4.5 數(shù)據(jù)處理方法

本文主要采用的數(shù)據(jù)資料為：縣級行政區(qū)劃圖、縣級森林資料基礎地理信息數(shù)據(jù)庫、縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)內年平均溫度、降水量、積溫；縣級總人口數(shù)量、農業(yè)人口數(shù)量、農業(yè)人口平均收入等，以上數(shù)據(jù)需要從縣級林業(yè)局、氣象局、統(tǒng)計局獲取。對于基礎空間數(shù)據(jù)庫，主要是數(shù)據(jù)圖層、專題等資料，其投影方式、坐標系、數(shù)據(jù)格式各不相同，對此需要統(tǒng)一標準空間數(shù)據(jù)庫，以此確保數(shù)據(jù)處理的規(guī)范化。具體主要對地圖投影進行轉化，通過GIS技術對數(shù)據(jù)圖層進行處理；對數(shù)據(jù)格式進行轉化，可以通過GIS技術對數(shù)據(jù)進行轉化；對空間數(shù)據(jù)進行整理，空間數(shù)據(jù)也可以利用GIS技術的不同模塊進行處理。

4.6 基于村單元的GIS縣級林業(yè)區(qū)劃

第一，數(shù)據(jù)獲取。利用GIS主要對基礎圖層和村圖層進行重合，通過基礎數(shù)據(jù)庫獲取海拔數(shù)據(jù)、年平均降水數(shù)據(jù)、林業(yè)用地占比數(shù)據(jù)、森林覆蓋率數(shù)據(jù)、自然林占比數(shù)據(jù)、公益林占比數(shù)據(jù)、毛竹林占比數(shù)據(jù)。第二，主成分分析，主要通過SPSS對指標數(shù)據(jù)進行主成分分析，以此獲取原始數(shù)據(jù)信息，將其作為數(shù)據(jù)模型，最終建立綜合模型，根據(jù)綜合模型進行判別分析，判別分析主要對森林資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行極差標準化處理，以此分析、判斷不同區(qū)森林發(fā)展現(xiàn)狀，分析各個功能的林區(qū)特點、優(yōu)勢，以此對其進行精細區(qū)劃。

4.7 基于GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法

第一，傳統(tǒng)縣級林業(yè)區(qū)劃方法。將縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村作為基本單元，采用譜系圖聚類法和直接模糊聚類法對研究地區(qū)開展林業(yè)規(guī)劃工作。第二，基于GIS建模技術的縣級林業(yè)區(qū)劃方法。將縣級鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村作為基本單元，采用主成分分析法，在優(yōu)化指標后建立綜合模型，根據(jù)綜合值Y劃分區(qū)間，并對分區(qū)結果進行分析，以此獲取預測分區(qū)結果，確定分區(qū)數(shù)量。根據(jù)Y值對區(qū)間進行整合，并對區(qū)分結果進行優(yōu)化，形成縣級林業(yè)區(qū)劃圖和區(qū)劃結果。第三，基于逐步聚類和GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法。根據(jù)指標順序確定凝聚點，以此進行聚類，形成林業(yè)分區(qū)，根據(jù)分區(qū)結果進行判別分析，獲取預測分區(qū)結果，以此統(tǒng)計林業(yè)資源現(xiàn)狀，在此基礎上進行極差標準化處理，并分析不同分區(qū)的發(fā)展方向。

5.GIS在縣級林業(yè)區(qū)劃的應用現(xiàn)狀

5.1 GIS在縣級林業(yè)中的應用

GIS也叫做地理信息系統(tǒng)，可以對空間信息進行研究，其也是一種技術系統(tǒng)，可以自動建立基礎空間數(shù)據(jù)庫，根據(jù)地學模型分析法，獲取動態(tài)化空間，便于更好地進行地理研究。當前GIS已經廣泛應用到了縣級林業(yè)發(fā)展中，通過一些項目對林業(yè)生產和發(fā)展進行指導，具體可以表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，林業(yè)資源調查、林業(yè)專題圖制作。GIS可以通過空間數(shù)據(jù)分析和信息化制圖功能來制作林業(yè)專題圖，并根據(jù)用戶需求繪制森林資源圖，還有各種專題圖，比如林業(yè)現(xiàn)狀圖、土壤結構圖、林地類型圖、植被分析圖，且這些圖易于保存、更新。第二，林業(yè)基礎信息管理和監(jiān)測。GIS通過空間數(shù)據(jù)管理和分析通過數(shù)據(jù)組織形式對數(shù)據(jù)庫進行管理、更新、查詢，并進行動態(tài)化監(jiān)測，以此根據(jù)需求提供空間信息。第三，林業(yè)經營和工程規(guī)劃。GIS可以建立數(shù)字模型地圖，獲取地形地貌因子、土壤和氣象因子，以此形成專題圖，比如海拔高度圖、土層厚度圖、地形坡度圖等，為造林工作進行規(guī)劃、配置提供了決策依據(jù)，人們也可以在專題圖上直接進行設計、規(guī)劃。第四，GIS的構建和應用。憑借GIS空間分析功能，形成林業(yè)地理信息系統(tǒng)，該信息系統(tǒng)主要以縣級為單元，對林業(yè)圖表和自然地理數(shù)據(jù)進行處理后，通過GIS專業(yè)平臺和組件開發(fā)技術，促使系統(tǒng)具備信息輸入、查詢、處理、分析、維護的功能。GIS的構建可以對林業(yè)生產進行科學有效地管理，便于工作人員及時獲取林業(yè)資源屬性，并對空間數(shù)據(jù)信息進行上傳，也為林業(yè)開發(fā)項目、工程規(guī)劃、信息決策提供了幫助。第五，自然保護區(qū)管理、森林公園規(guī)劃。將森林生態(tài)系統(tǒng)和GIS結合在一起，可以構建特定地區(qū)保護區(qū)GIS，以此有效保護生物多樣性，其具體的功能主要有信息采集、數(shù)據(jù)庫設計、數(shù)據(jù)庫生成、重合等，同時也可以對森林生態(tài)環(huán)境進行檢測，為森林可持續(xù)發(fā)展提供信息數(shù)據(jù)。第六，GIS在林業(yè)火災或者預測預報中的應用。信息技術發(fā)展中，3S技術在林業(yè)發(fā)展中得到了有效應用，促使了森林防護信息系統(tǒng)的形成，且在該系統(tǒng)內主要有區(qū)域系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)處理、信息發(fā)布等。其中的GIS可以有效管理林區(qū)，重點在林區(qū)進行防火設施規(guī)劃、滅火救援決策，旨在提高防火、滅火效果。第七，GIS在森林工程中的應用。GIS具備森林工程信息數(shù)據(jù)輸入、處理、存儲、更新等功能，且也可以形成基本圖庫和屬性庫，以此形成技術專題圖。另外，將GIS空間分析功能和數(shù)學模型算法結合在一起可以有效提高木材運輸線路問題，并也可以優(yōu)化配置林道網(wǎng)規(guī)劃、砍伐區(qū)調查、集材等工作。第八，GIS的其他用途。GIS可以應用在林業(yè)景觀建設中，可以直接獲取衛(wèi)星圖像、航空照片等遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以此準確把握林業(yè)景觀變化情況，并根據(jù)已有的數(shù)據(jù)構建數(shù)字模型圖，便于根據(jù)不同的管理方法優(yōu)化經營方案。精準預測各種災害因素，提高林業(yè)管理效果，且GIS也可以應用在野生動物管理、林區(qū)綜合開發(fā)、林業(yè)行政管理、林區(qū)人口管理中。

5.2 GIS在縣級林業(yè)專業(yè)性區(qū)劃中的應用

早期，人們通過TW影像在空間分析功能下獲取林區(qū)火災因子，并根據(jù)實際調查，制作森林資源分布圖、林區(qū)可燃物分系統(tǒng)、林區(qū)火災天氣變化圖、林區(qū)人口分布圖、道路網(wǎng)圖、火災發(fā)生圖等，且通過GIS空間數(shù)據(jù)庫對圖像進行分類。有學者也使用GIS對毛竹種植區(qū)生長特點、分布特點通過遙感監(jiān)測獲取數(shù)據(jù)，以此區(qū)劃氣候區(qū)。

6.結束語

將區(qū)劃結果和縣級林業(yè)實際情況進行對比，得出正判率，可以發(fā)現(xiàn)GIS的縣級林業(yè)區(qū)劃方法科學、合理，根據(jù)結合指標的符合率可以發(fā)現(xiàn)，進行區(qū)劃具備一定的發(fā)展優(yōu)勢，有效明確了林業(yè)發(fā)展方向。且根據(jù)聚類區(qū)劃區(qū)間，將數(shù)量和實際情況進行對比，并對比極差標準化數(shù)據(jù)，以此判斷林業(yè)發(fā)展方向，可以發(fā)現(xiàn)區(qū)劃方法適用性強。另外，考慮到縣級林業(yè)區(qū)劃的復雜性、長期性、縣級林業(yè)區(qū)劃因素體系的不完整性，還需要進一步研究GIS建模技術，以此制定一個完整、科學的縣級林業(yè)區(qū)劃因素體系。因為數(shù)據(jù)和時間的滯后性，還需要對基于GIS的縣級林業(yè)表面分析、林域分析、其他功能分析的應用情況進行研究，以此提高GIS數(shù)據(jù)信息提取效率，強化縣級林業(yè)區(qū)劃指標功能。