地理信息系統(tǒng)技術(shù)在廣西大明山保護(hù)區(qū)的應(yīng)用研究

林昭宇

（廣西大明山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，廣西 南寧 530114）

0 引言

在“綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷指導(dǎo)下，全國在不斷探索實(shí)踐，爭先創(chuàng)建新時(shí)期現(xiàn)代化保護(hù)區(qū)。地理信息系統(tǒng)是現(xiàn)代保護(hù)區(qū)接觸最早信息化建設(shè)的科學(xué)和工具之一，作為保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)的“新秀”，作為保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)與決策連接的橋梁，在保護(hù)區(qū)的防火、科研、生態(tài)旅游開發(fā)等各項(xiàng)工作中發(fā)揮著重要作用，在國情和實(shí)際需求下，如何正確看待該項(xiàng)技術(shù)是目前廣西大明山等保護(hù)區(qū)值得考慮的問題。

1 廣西大明山保護(hù)區(qū)概況

長期以來，國家林業(yè)局、廣西壯族自治區(qū)林業(yè)局以及南寧市委、市人民政府等對廣西大明山國家級自然保護(hù)區(qū)（簡稱“廣西大明山保護(hù)區(qū)”）的建設(shè)十分重視，保護(hù)區(qū)圍繞強(qiáng)首府戰(zhàn)略目標(biāo)以及“五區(qū)建設(shè)”工作思路，以爭創(chuàng)建設(shè)“國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)”保護(hù)區(qū)為目標(biāo)，致力于推進(jìn)資源保護(hù)和生態(tài)旅游等各項(xiàng)工作。廣西大明山保護(hù)區(qū)內(nèi)資源豐富，平均海拔1200m，主峰龍頭山海拔1761m，為桂中南第一高峰，已連續(xù)保持33 年無森林火災(zāi)事故發(fā)生。保護(hù)區(qū)總面積約1.7 萬hm2，有林面積約1.6 萬hm2，森林覆蓋率98.9%，以多樣性山地森林生態(tài)系統(tǒng)及珍稀瀕危特有動植物資源為主要保護(hù)對象，有維管束植物2095 種，脊椎動物294 種，是廣西野生動植物最豐富的地區(qū)之一，被喻為“北回歸線上的明珠”[1]。

2 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（geographic information system,GIS），一方面是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科；另一方面又是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)[2]。該項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的建模和決策支持，如資源調(diào)查、環(huán)境評估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設(shè)施管理、交通安全等，已逐漸成為信息時(shí)代重要的組成部分之一。

3 系統(tǒng)技術(shù)在保護(hù)區(qū)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 信息化發(fā)展歷程

廣西大明山保護(hù)區(qū)在2007 年前均以1 套共15 張1:1 萬的紙質(zhì)地形圖為基礎(chǔ)開展各項(xiàng)林業(yè)調(diào)查、設(shè)計(jì)、繪圖以及項(xiàng)目建設(shè)等工作，2007 年全球環(huán)境基金（GEF）項(xiàng)目在廣西區(qū)林業(yè)局的支持下落在廣西大明山保護(hù)區(qū)，該項(xiàng)目通過對保護(hù)區(qū)工作人員開展長達(dá)6 年的技術(shù)培訓(xùn)，使懂得使用GIS 軟件的工作人員從無到有，保護(hù)區(qū)能夠自建簡單的本底數(shù)據(jù)庫，但無法自主開展有效的擴(kuò)展應(yīng)用。2014 年《廣西大明山國家級自然保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃》（2014—2023 年）文本中首次使用了GIS 系統(tǒng)技術(shù)制圖，并提出把有關(guān)信息化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方面的建設(shè)項(xiàng)目單獨(dú)整合成《廣西大明山國家級自然保護(hù)區(qū)智慧保護(hù)區(qū)建設(shè)示范項(xiàng)目》，提議向國家林業(yè)局申請?jiān)圏c(diǎn)建設(shè)目標(biāo)，并于2016 年啟動了《廣西大明山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局智慧保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)項(xiàng)目》投信息化數(shù)據(jù)平臺基礎(chǔ)建設(shè)，廣西大明山保護(hù)區(qū)正式步入系統(tǒng)式、規(guī)模式信息化建設(shè)工作。

3.2 本底數(shù)據(jù)建設(shè)狀況

數(shù)據(jù)是GIS 的靈魂，建立保護(hù)區(qū)GIS 的大部分人力、物力、財(cái)力用于空間數(shù)據(jù)的采集和各數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，保護(hù)區(qū)GIS 的有效運(yùn)行需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和及時(shí)更新，使數(shù)據(jù)能反映保護(hù)區(qū)的動態(tài)變化，發(fā)揮自然保護(hù)區(qū)GIS 的最大效益[3]。廣西大明山保護(hù)區(qū)通過GEF 項(xiàng)目培訓(xùn)建立以及近10 年來基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)用形成有部分?jǐn)?shù)據(jù)庫，并建立基本圖層基礎(chǔ)有：保護(hù)區(qū)邊界圖層、1:1 萬等高線圖層、1:5 萬等高線圖層、1:1 萬矢量化地形圖圖層、區(qū)位圖層、縣界圖層、功能區(qū)劃圖層、道路交通圖層、威脅因子分布圖層、珍惜動物分布圖層、珍惜植物分布圖層、河流湖泊分布圖層、植被分布圖層、周邊村屯分布圖層、土壤類型分布圖層、旅游資源分布圖層、火災(zāi)隱患區(qū)域圖層、衛(wèi)星影像圖層、山體分布圖層、溝谷分布圖層、高程點(diǎn)分布圖層、大明山入口服務(wù)區(qū)規(guī)劃圖層（圖1）等。從部門職能劃分，以上的圖層數(shù)據(jù)庫涉及資源保護(hù)、科學(xué)研究、規(guī)劃建設(shè)以及生態(tài)旅游等工作資源，長期以來是由各部門收集并按自己需求購買服務(wù)建立圖層數(shù)據(jù)庫，還未形成有效的統(tǒng)一管理。

圖1 保護(hù)區(qū)本底數(shù)據(jù)圖層疊加效果

3.3 軟件使用狀況

在日常辦公Windows 系統(tǒng)下，2007 至2018 年，保護(hù)區(qū)投入使用ArcGIS 9.2，2018 年投入使用ArcGIS 10.2，同時(shí)Photoshop、Aotocad、3Dmax 配合使用，2021年以后在統(tǒng)信UOS 系統(tǒng)逐漸普及的形勢下，唯一能使用SHP 格式數(shù)據(jù)信息編輯的只有吉奧跨平臺桌面軟件（GeoGlobe Desktop Pro），這也成為保護(hù)區(qū)目前應(yīng)用地理信息數(shù)據(jù)最平常的軟件。2016 年以來保護(hù)區(qū)通過信息化項(xiàng)目投入建設(shè)了智慧保護(hù)平臺、科研監(jiān)測平臺、自然宣教平臺、生態(tài)旅游平臺、數(shù)據(jù)資源平臺、基礎(chǔ)設(shè)施平臺和日常巡護(hù)監(jiān)測等系統(tǒng)，目前均處于完善和試運(yùn)行中。

4 存在問題與分析

4.1 重視程度不夠

GIS 技術(shù)即使一門有助于保護(hù)區(qū)發(fā)展優(yōu)化決策的科學(xué)，也是一門實(shí)際操作的技術(shù)，為了滿足簡便、快捷、有效的工作要求，許多保護(hù)區(qū)決策層更多的是考慮技術(shù)能給決策帶來多少作用，往往是選擇購買直接服務(wù)，忽略了建設(shè)自身技術(shù)力量的重要性。

4.2 系統(tǒng)軟件支持問題

GIS 技術(shù)能普及應(yīng)用很大原因在于計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展，因政策導(dǎo)向，行政事業(yè)單位正在逐漸普及使用統(tǒng)信UOS 系統(tǒng)，統(tǒng)信UOS 系統(tǒng)無法使用Arcgis 等傳統(tǒng)軟件，原保護(hù)區(qū)已掌握的GIS 技術(shù)將受到極大的限制。隨著社會快速發(fā)展，各類軟件的更新頻率會越來月短，如已建的系統(tǒng)軟件在定期內(nèi)不及時(shí)投入使用，將失去原開發(fā)建設(shè)的價(jià)值，間接加大了技術(shù)項(xiàng)目建設(shè)的成本。

4.3 機(jī)構(gòu)與人員問題

（1）缺少建立或配備專業(yè)機(jī)構(gòu)。建立專業(yè)機(jī)構(gòu)和人員隊(duì)伍是確保今后保護(hù)區(qū)是否能長期堅(jiān)持信息化建設(shè)的重要保障。在發(fā)展信息化技術(shù)的10 年里，保護(hù)區(qū)基本都是購買直接服務(wù)進(jìn)行調(diào)研、建設(shè)和維護(hù)系統(tǒng)，而在機(jī)構(gòu)編制規(guī)定下，保護(hù)區(qū)無法自主增設(shè)專業(yè)機(jī)構(gòu)和人員，或者無法明確將信息化工作列入職能部門和個(gè)人工作職責(zé)內(nèi)。為了信息化建設(shè)的實(shí)際需求，只能將信息化工作分?jǐn)偟礁飨嚓P(guān)部門以分?jǐn)偣ぷ髀毮苈氊?zé)，分散建設(shè)發(fā)展。

（2）缺乏培養(yǎng)技術(shù)人才。技術(shù)人才是單位、企業(yè)發(fā)展過程中寶貴的財(cái)富，保護(hù)區(qū)在GEF 項(xiàng)目中培訓(xùn)起來的技術(shù)人員如未能堅(jiān)持從事專項(xiàng)相關(guān)的技術(shù)工作，或未能持續(xù)開展技術(shù)培訓(xùn)補(bǔ)充新知識，隨著信息化工作的快速發(fā)展，原有的技術(shù)人才將因無法適應(yīng)新工作要求而逐步淘汰。

5 對策與建議

5.1 建設(shè)自身技術(shù)力量

（1）加強(qiáng)軟件技術(shù)研發(fā)。在全國加快自身電腦技術(shù)研發(fā)使用的進(jìn)程中，統(tǒng)信UOS 系統(tǒng)添加GIS 技術(shù)軟件是必然的，也是實(shí)際需要的，只有研發(fā)加入與現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫匹配兼容和操作性更強(qiáng)的軟件，才能使保護(hù)區(qū)因原有本底數(shù)據(jù)持續(xù)發(fā)揮作用而不斷層。

（2）加強(qiáng)保護(hù)區(qū)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)。在全面加快自身技術(shù)力量建設(shè)的國情下，保護(hù)區(qū)建設(shè)自身的技術(shù)隊(duì)伍也是必然的、符合國情的，雖然在建設(shè)初期會長期投入大量的資金和人力，只要決心邁開第一步，堅(jiān)持自身研發(fā)和實(shí)施，逐漸減少購買直接服務(wù)，才有利于保護(hù)區(qū)核心數(shù)據(jù)的保護(hù)，也能促進(jìn)自身技術(shù)發(fā)展和隊(duì)伍建設(shè)。

5.2 加強(qiáng)本底數(shù)據(jù)積累和管理

從保護(hù)區(qū)的日常巡護(hù)、監(jiān)測、項(xiàng)目建設(shè)、調(diào)研、社區(qū)合作等工作中，每天都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，如何在實(shí)際中做好積累、管理和應(yīng)用，本文探討的方案如下：①堅(jiān)持分類和篩選?；A(chǔ)數(shù)據(jù)需要通過分類并篩選后才利于建設(shè)有效可用的數(shù)據(jù)庫，從保護(hù)區(qū)利用數(shù)據(jù)頻率來劃分，可以整理為常用數(shù)據(jù)和長期積累數(shù)據(jù)兩種，常用數(shù)據(jù)包括的動植物分布變化、巡護(hù)人員變化、保護(hù)威脅因子變化等，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)變化頻率快，使用頻率高，需要投入較大精力篩選管理；長期積累數(shù)據(jù)包括地形地貌變化、植被變化、氣候變化、水流水質(zhì)變化等，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)變化頻率慢，使用頻率少，需要長時(shí)間堅(jiān)持收集。②有目標(biāo)性積累管理。數(shù)據(jù)的積累篩選利用與分析問題找答案存在同樣的道理，在面對哪些數(shù)據(jù)值得積累、哪些數(shù)據(jù)值得保留以及數(shù)據(jù)需要保留多久等問題，可以利用“問題樹”“SWOT”等方式，以保護(hù)區(qū)中心工作問題為目標(biāo)，尋求的解決問題最優(yōu)方式，從而制定積累和管理數(shù)據(jù)的工作方案。

5.3 加強(qiáng)系統(tǒng)的宣傳應(yīng)用

目前保護(hù)區(qū)宣傳的主要內(nèi)容為森林防火、動植物保護(hù)、研學(xué)以及康養(yǎng)等內(nèi)容，宣傳的方式也是使用比較傳統(tǒng)的模型沙盤講解、多媒體和手冊廣告宣傳，在“橫向”面的宣傳已經(jīng)滿足需求，但是缺少“縱向”深度的宣傳方式和效果。通過利用GIS 技術(shù)、遙感技術(shù)（RS）以及數(shù)字地圖等技術(shù)對保護(hù)區(qū)的地貌、植被數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，可以生成一個(gè)數(shù)字地面模型（DEM），然后再經(jīng)過RS 技術(shù)的糾正、匹配，進(jìn)而可以生成保護(hù)區(qū)的三維景觀透視圖[4]（圖2）。該項(xiàng)技術(shù)效果透視圖對保護(hù)區(qū)開展形象的、深刻的宣傳工作有極大的幫助作用。在數(shù)字地面模型的基礎(chǔ)上，添加動植物信息可以形成一個(gè)保護(hù)區(qū)百科全書，添加旅游景點(diǎn)可以形成一張保護(hù)區(qū)康養(yǎng)名片，添加歷史文化可以形成一個(gè)保護(hù)區(qū)宣傳片，通過三維模擬體驗(yàn)展廳或者手機(jī)APP 模擬展示等方式都能讓人達(dá)到身臨其境的感受。

圖2 保護(hù)區(qū)tin

5.4 加強(qiáng)技術(shù)在森林防滅火中的應(yīng)用

預(yù)防森林火災(zāi)是保護(hù)區(qū)最為重要的工作之一，主要以災(zāi)預(yù)防為主、撲救為輔，雖然保護(hù)區(qū)已長達(dá)連續(xù)33年無森林火災(zāi)發(fā)生，但是自然雷電和常年積累的枯枝落葉是無法避免的森林火災(zāi)隱患，一旦發(fā)生森林火災(zāi)，如何能有效撲救，如何將森林火災(zāi)控制在損失最小范圍等問題是今后保護(hù)區(qū)必然考慮的問題。除了加強(qiáng)森林消防隊(duì)伍建設(shè)、加固防火帶、提高瞭望觀測能力以及開展社區(qū)聯(lián)防等工作外，可以通過GIS 數(shù)據(jù)庫和空間分析功能模擬林火隨時(shí)間推移而變化的情況[5]，建立保護(hù)區(qū)林火蔓延模型，起到為撲救森林制定及時(shí)、有效、安全的決策。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵在于：①積累數(shù)據(jù)庫，包括天氣、地形地貌、植被、歷年林火等相關(guān)數(shù)據(jù)要素，數(shù)據(jù)積累越久越詳細(xì)，模型的預(yù)演精度會越高。②研究符合保護(hù)區(qū)的林火蔓延規(guī)律，每個(gè)保護(hù)區(qū)都有獨(dú)特的地貌、植被特點(diǎn)，在廣泛認(rèn)可的林火蔓延定律上還要結(jié)合歷年保護(hù)區(qū)實(shí)地曾發(fā)生過的火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合分析才能建立符合自身特有的林火蔓延規(guī)律。③技術(shù)支持，目前國內(nèi)保護(hù)區(qū)相關(guān)林火蔓延模型技術(shù)還未成熟普遍，能借鑒的少，且僅能借鑒不能照搬，需要建立專項(xiàng)工作并長期投入建設(shè)。

6 結(jié)語

綜上所述，以地理信息系統(tǒng)為例的信息化建設(shè)工作在廣西大明山保護(hù)區(qū)還處于初始階段，在加快保護(hù)區(qū)建設(shè)工作中，信息化建設(shè)工作是必然需要加強(qiáng)的。在認(rèn)識存在的缺陷后才有利于對癥下藥，保護(hù)區(qū)更需要對信息化建設(shè)工作建立信心，堅(jiān)定目標(biāo)，從資金的投入到自身技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用等各方面工作持之以恒。