基于ArcGIS的森林分布圖制作與成果輸出技術研究

王育梅

（甘肅省小隴山林業(yè)調查規(guī)劃院，甘肅 天水 741020）

1 概況

森林分布圖常用于森林資源管理及編制各種林業(yè)調查規(guī)劃工作，是每個森林經營單位必不可少的基本資料，目前都作為掛圖用。自“二類調查”后，國家林業(yè)和草原局建立了森林資源管理“一張圖”，為了保證森林資源數據的時效性要求每年更新森林資源管理“一張圖”，因此各森林經營管理單位的森林分布圖隨之也變。如小隴山林區(qū)下設22個林場的森林分布圖制作過程和成果輸出通常需要5～6個人歷時三個月才能完成，而且還存在部分錯誤信息無法查找等問題。因而如何應用ArcGIS軟件中的數據、圖形處理功能，找到能快速、簡單且便于操作的方法完成森林分布圖的制作，是技術人員亟需研究的內容。

基本圖：主要反映調查單位自然地理、社會經濟要素和調查測繪成果。這是求算面積和編制林相圖及森林分布圖等其它林業(yè)專題圖的基礎資料。編制標準按國際分幅編制，比例尺一般為1：25 000[1]。

基本圖的底圖：直接利用甘肅省測繪局測繪的基礎地理信息數據作為繪制基本圖的底圖；或將符合精度要求的最新地形圖輸入計算機并矢量化，編制基本圖的底圖；或將經過幾何精校正的衛(wèi)片，作為繪制基本圖的底圖。

基本圖的編制：將調繪畫的小班界疊加到基本圖的底圖上，紡繪要素包括各種境界線（行政區(qū)界及林業(yè)局、林場、營林區(qū)、林班、小班等）、道路、居民點、獨立物、地貌（山脊、山峰、陡崖等）、水系、地類、林班注記、小班注記等[2]。

森林分布圖：表示森林種類、空間分布及其與自然地理條件的關系圖。

森林分布圖的編制：根據小班調查材料，以林業(yè)局或林場為單位繪制。是按林相圖縮編的，在圖中以經營單位劃分林班,在林班內作小班注記,用地類符號表示各地類信息。對有林地需按不同優(yōu)勢樹種分別著色,在同一優(yōu)勢樹種內再按不同齡組著上不同深度的顏色(成熟林最深,幼齡林最淺) 并注明小班號及其面積、齡級、地位級、郁閉度等。

2 森林分布圖在制作及輸出中存在的問題

2.1 基礎地理數據不標準，格式不統(tǒng)一

現使用的基礎地理數據是1975年國家測繪局出版的坐標系為“北京54坐標”，比例尺為1：50 000的地形圖。2003—2004年數字地圖在建立的過程中缺乏技術理論及實踐經驗，沒有權威、規(guī)范、統(tǒng)一的技術標準做參考，并且近十幾年以來各種境界線、水系、道路等數據都在發(fā)生變化，建立的基礎數據不完整、不標準，數據格式不統(tǒng)一。這些已嚴重影響了專題圖制作的質量與效率。

2.2 林業(yè)專題圖表現的結構形式單一

目前林業(yè)專題圖在結構形式上只有分布圖、區(qū)劃圖。專題圖類型較單一，趨勢圖很少有。專題圖類型單一表現在分布圖、區(qū)劃圖只是反映了林分的數量指標：包括地類、樹種、齡組、起源、面積等，針對林分生長情況、天然更新、健康狀況及對立地質量特征等專題圖目前還未繪制。缺少趨勢分析圖表現在現有的林業(yè)專題圖只是反映了某一階段的現狀，是一種靜態(tài)而不是動態(tài)的表現。因此，現有的專題圖對林業(yè)科學化管理、決策及合理化經營不具有現實指導價值。

2.3 電子專題圖應用較少，紙質輸出耗材費力

目前林業(yè)專題圖主要以紙質圖為主，大多數為單位的掛圖，打印輸出在技術操作上較費力，成本上耗費財力較大，信息更新沒有跟上，電子專題圖沒有大量的推廣應用，致使信息不能共享。

3 ArcGIS平臺介紹

3.1 ArcGIS軟件的相關功能

（1）有較強的GIS數據兼容性，且具備空間數據的管理和空間分析能力：由于目前的林業(yè)領域有很多GIS系統(tǒng)，因此選用的GIS必須能和其他軟件的GIS數據兼容，選用的平臺必須要有空間數據的管理還要具有較強的空間分析功能；

（2）能將空間數據儲存于關系數據庫：避免了空間數據和屬性數據的分離問題，較好的解決了數據組織問題；

（3）能達到數據保密：通過關系數據庫的用戶管理，解決數據安全問題。

3.2 ArcGIS軟件的優(yōu)越性

以國際主流ArcGIS軟件為平臺，全面引用ArcGIS的林業(yè)地理信息系統(tǒng)，為基礎數據、森林資源信息能提供一個共享的平臺，它不僅能夠改善和優(yōu)化專題圖制作過程和提高制圖效率，且在成果上能方便在同行業(yè)上報及交流。也促進了GIS在林業(yè)學科與其他學科的知識和理論創(chuàng)新，實現了林業(yè)地理信息制圖軟件的標準化。

4 森林分布圖制作的技術要點

4.1 設置底圖要素，簡稱背景層，建設標準統(tǒng)一的基礎地理數據庫

基礎地理數據庫包括等高線、河流、道路、高程點、居民點、地名、行政界線等要素。通過以下兩種方法建立好基礎地理數據庫，即底圖要素[3]。

（1）數據轉換：把掃描、配準、矢量好的地形圖所有要素定義統(tǒng)一的投影坐標，對不同類型投影坐標要素層要進行投影轉換，最終匹配成標準統(tǒng)一的基礎地理數據庫。如圖1、圖2所示。

圖1 地類綜合前

圖2 地類綜合后

（2）數據庫加工：如等高線層通過計算賦值區(qū)分開計曲線、首曲線；河流及道路賦值區(qū)分開一、二、三、四等級，這個在成果輸出時可根據用戶的需求以及圖幅比例尺的大小自動顯示及隱藏；行政界線也是同樣的方法。

4.2 對要表達地林業(yè)專題層做數據處理，簡稱主題層

森林分布圖制作的核心技術在于屬性因子數據的處理[4]，用于自動合并圖形、自動編輯標注等技術實現，最小單位為林班，所以對同一林班內專題圖所需要表達的屬性信息相同及斑塊是相鄰或不相鄰的要進行綜合。除有林地以外的小班單獨提出來做處理。制作思路：對一個林班有幾個相同地類是相鄰或不相鄰的，需要在一個林班內進行地類綜合，方法如下。

（1）小班斑塊地類綜合：給小班數據庫添加一個“地類綜合”字段，地類綜合=“林場”+“林班”+“地類”，再對該字段中的相同屬性做融合處理，這樣就把所有林班中地類相同的相鄰或不相鄰小班進行了合并，小隴山林區(qū)共有3 192個林班，7萬多個小班，利用這種方法可以一次性地處理上萬條甚至幾十萬條記錄。

（2）地類符號注記：在地類斑塊綜合前可一次性注記地類符號，但不符合森林分布圖的要求，地類綜合后的屬性數據庫是以林班為單位，如一個林班中有幾個地類就有幾個屬性相對應，但不相鄰的地類同屬性一樣被合并在一起了就不能一次注記了，需要把這樣的斑塊和屬性分離開來，就能一次性注記地類符號了。如圖3、圖4所示。

圖3 地類符號注記前

圖4 地類符號注記后

森林分布圖中有林地小班分優(yōu)勢樹種組、齡組著色的特點，對有林地的小班單獨提出來做優(yōu)勢樹種組和齡組的歸類，對一個林班有幾個相同優(yōu)勢樹種組和齡組是相鄰或不相鄰的，需要在一個林班內進行綜合，方法如下。

小班斑塊優(yōu)勢樹種組和齡組綜合：給小班數據庫添加一個“有林地信息綜合”字段，有林地信息綜合=“林場”+“林班”+“優(yōu)勢樹種組”+“齡組”，再對該字段中的相同屬性做融合處理，這樣就把所有林班中優(yōu)勢樹種組和齡組相同，相鄰或不相鄰小班進行了合并處理，小隴山林區(qū)共有3 192個林班，7萬多個小班，利用這種方法可以一次性處理上萬條甚至幾十萬條記錄。按處理后的“有林地信息綜合”字段依據《中華人民共和國林業(yè)制圖標準》進行統(tǒng)一著色。

4.3 突出主題圖層內容表現形式的多樣化

只要建立了標準統(tǒng)一的基礎地理數據庫，利用每年建立的森林資源管理“一張圖”數據庫，主題圖層在內容表現形式上會多樣化，如分布圖、區(qū)劃圖能反映林分的數量指標（地類、樹種、齡組、起源、面積等），但針對林分生長情況、天然更新、健康狀況及對立地質量特征等專題圖就需要參照一些國家標準通過屬性數據庫計算獲得，能在專題圖中展現出來。對林業(yè)科學化管理、決策及合理化經營具有現實的指導價值。

5 成果圖輸出的技術要點

成果圖既可作為電子圖瀏覽，又可作為紙質掛圖查看，ArcGIS里有一套專門用于成果圖自動分單位成圖和另存PDF電子圖的方法，制作出各種林業(yè)專題圖冊，成圖方式可按管理單位和統(tǒng)一頁面大小的相同比例尺。

5.1 按管理單位

把編輯好的成果圖在ArcGIS軟件文件框中右擊出現的菜單中找到“數據驅動頁面”進入“設置數據驅動頁面對話框”，啟用數據驅動頁面，如名稱字段選擇管理單位，就會以林場為單位輸出，名稱字段是根據成圖單位變化的，可以靈活處理。再不用多個人、每個單位的分林場編輯、分林場打印輸出。

5.2 按相同的比例尺

在以上方法的基礎上設置規(guī)定的比例尺，即可輸出A4或A3大小PDF格式的圖冊，用這種方法已制作出《甘肅省自然保護地整合優(yōu)化成果圖冊》。

6 結語

本文主要介紹了兩個如何在ArcGIS便捷、準確地制作林業(yè)專題圖的技巧，一是地類綜合：通過在圖形屬性表中增加字段將圖形分類，再將增加字段作為地圖融合處理過程中的融合字段進行融合，進而把圖形根據我們的需要分成不同的斑塊，提高著色的效率及準確性；二是利用軟件中自帶的數據驅動制圖功能提高專題圖的出圖效率，我們只要設置好一幅林業(yè)專題圖的模板就可批量制作不同經營單位同類型的林業(yè)專題圖。ArcGIS現今作為主要的林業(yè)專題圖制作軟件，文中提到的只是一部分，還有很多非常實用的功能有待我們去挖掘。