地理信息技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)管理中的應(yīng)用研討

韓 飛

（安徽省潛山板倉(cāng)自然保護(hù)區(qū)管理站，安徽 潛山 246300）

0 引言

地理信息技術(shù)是地球科學(xué)與現(xiàn)代信息科學(xué)交叉的新型空間信息技術(shù)，逐漸發(fā)展成為GIS、GPS、RS的核心技術(shù)。地理信息技術(shù)以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等信息技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)為基礎(chǔ)，其獨(dú)特的空間分析特點(diǎn)與可視化功能，能夠?qū)Ξ?dāng)前自然資源過(guò)度開(kāi)發(fā)、自然環(huán)境惡化以及生態(tài)系統(tǒng)破壞問(wèn)題進(jìn)行分析與解決。同時(shí)由于當(dāng)前空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的完善，地理信息技術(shù)也在逐漸走向成熟，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)管理工作當(dāng)中，對(duì)自然保護(hù)區(qū)的研究、規(guī)劃、建設(shè)與管理等方面有著積極意義。

1 加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)管理工作的必要性

首先，加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)管理工作是發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)的要求。生態(tài)經(jīng)濟(jì)是可持續(xù)發(fā)展理念的重要實(shí)現(xiàn)形式，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)就要在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)當(dāng)中節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，維持生態(tài)環(huán)境平衡，提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在自然保護(hù)區(qū)的管理工作當(dāng)中，要做好生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念的落實(shí)就要推動(dòng)自然保護(hù)管理工作的信息化建設(shè)。通過(guò)構(gòu)建自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)，做好自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)的收集，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)或其他活動(dòng)對(duì)自然保護(hù)區(qū)產(chǎn)生的影響做好及時(shí)評(píng)價(jià)，以此為管理決策或經(jīng)濟(jì)決策提供依據(jù)。

其次，加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)管理工作是保護(hù)與利用生物多樣性的要求。由于我國(guó)人口壓力巨大且處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)期，我國(guó)的生物多樣性的保護(hù)與利用工作仍處于發(fā)展階段。加強(qiáng)生物多樣性的保護(hù)與利用工作要以充足的數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)，在自然保護(hù)區(qū)的管理工作中，通過(guò)加強(qiáng)生物多樣性信息的收集、現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)發(fā)展預(yù)測(cè)等工作，為生物多樣性保護(hù)與利用提供決策依據(jù)。

2 基于地理信息技術(shù)的自然保護(hù)區(qū)管理的功能及作用

2.1 自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)管理

自然保護(hù)區(qū)域的數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)動(dòng)物生態(tài)信息、植物生態(tài)信息以及自然、人文、經(jīng)濟(jì)等屬性數(shù)據(jù)，同時(shí)也包括自然保護(hù)區(qū)域位置、土壤、水系等空間數(shù)據(jù)，依據(jù)自然保護(hù)區(qū)域的數(shù)據(jù)類(lèi)型將其分為屬性數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)。由于自然保護(hù)區(qū)域中數(shù)據(jù)規(guī)模龐大且管理模式與手段復(fù)雜，傳統(tǒng)的自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)并不能滿(mǎn)足當(dāng)前自然保護(hù)區(qū)管理的要求。借助地理信息技術(shù)能夠?qū)⒆匀槐Ｗo(hù)區(qū)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類(lèi)與整合，同時(shí)也能提高自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)信息的利用效率，提升自然保護(hù)區(qū)管理水平。比如大巴山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)借助地理信息技術(shù)生成了保護(hù)區(qū)概況，如圖1所示。

圖1 大巴山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)概況

2.2 自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)分析

借助地理信息技術(shù)對(duì)自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)后，對(duì)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，能夠?qū)θ祟?lèi)活動(dòng)進(jìn)行分析與預(yù)判，以此推斷人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響程度與影響類(lèi)型，為自然保護(hù)區(qū)的管理工作提供依據(jù)。自然保護(hù)區(qū)的管理工作中，利用地理信息技術(shù)的數(shù)據(jù)管理功能、分析功能與規(guī)劃評(píng)價(jià)功能能夠?qū)ψ匀粎^(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境與生態(tài)氣候進(jìn)行深度分析，為保護(hù)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的動(dòng)植物與生態(tài)系統(tǒng)提供技術(shù)支持[1]。

2.3 自然保護(hù)區(qū)運(yùn)行管理

借助地理信息技術(shù)的功能組件與可視化技術(shù)能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)的自然資源、人類(lèi)活動(dòng)以及生態(tài)氣候等數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)收集與分析，進(jìn)而提升自然保護(hù)區(qū)管理工作效率，推動(dòng)自然保護(hù)區(qū)管理工作的數(shù)字化水平提升。借助地理信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的分析，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)動(dòng)植物生長(zhǎng)情況以及外來(lái)物種侵襲情況等，以此提高自然保護(hù)區(qū)保護(hù)措施的針對(duì)性。同時(shí)也能對(duì)危險(xiǎn)地質(zhì)環(huán)境以及生態(tài)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)警，減少洪澇、泥石流等自然災(zāi)害對(duì)自然保護(hù)區(qū)域的影響。

2.4 自然保護(hù)區(qū)的宣傳與保護(hù)

利用地理信息技術(shù)的高程模型制作功能、遙感影像數(shù)據(jù)處理功能以及三維模型制作功能對(duì)自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)的地貌、地形、建筑信息以及植被覆蓋進(jìn)行三維展現(xiàn)。游客可以借助地理信息技術(shù)能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)的整體與局部進(jìn)行詳細(xì)了解，同時(shí)自然保護(hù)區(qū)管理人員也可以將自然保護(hù)區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)整理成冊(cè)供游客閱讀，以此宣傳自然保護(hù)區(qū)，增強(qiáng)人們的自然保護(hù)意識(shí)。

3 自然保護(hù)區(qū)管理中應(yīng)用地理信息技術(shù)的策略

3.1 自然保護(hù)區(qū)內(nèi)部資源管理與分析

地理信息技術(shù)能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)的研究與開(kāi)發(fā)提供決策支持，將地理信息技術(shù)的空間信息管理功能與空間分析功能應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)研究與開(kāi)發(fā)工作當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自然保護(hù)區(qū)地貌結(jié)構(gòu)的分析以及生物多樣性的分布與生態(tài)系統(tǒng)演變預(yù)測(cè)分析，并根據(jù)分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)的合理科學(xué)開(kāi)發(fā)。

第一，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)地貌結(jié)構(gòu)研究工作當(dāng)中。地貌結(jié)構(gòu)承載著自然保護(hù)區(qū)域的環(huán)境，利用地理信息技術(shù)研究地貌結(jié)構(gòu)能夠分析自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的形成過(guò)程與演變過(guò)程。利用數(shù)字地圖功能與遙感影像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)地面模型的數(shù)字化，同時(shí)通過(guò)對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)的糾正后，形成自然保護(hù)區(qū)地貌三維景觀透視圖。對(duì)數(shù)字地面模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比如坡度分析、坡向分析、地表水系網(wǎng)絡(luò)分析，能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)的地貌形態(tài)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)以及分析自然保護(hù)區(qū)的地表粗糙度[2]。如此一來(lái)，利用地理信息技術(shù)研究自然保護(hù)區(qū)域地貌結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)地表形態(tài)、地貌構(gòu)成進(jìn)行定性定量分析，并利用立體可視化功能將自然保護(hù)區(qū)地貌結(jié)構(gòu)展示出來(lái)，以此為自然保護(hù)區(qū)管理工作奠定基礎(chǔ)。

第二，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)動(dòng)植物分布分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中。動(dòng)植物資源是自然保護(hù)區(qū)的重要資源，將自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)動(dòng)植物的種類(lèi)與分布情況進(jìn)行分析，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)植物資源的管理與保護(hù)。借助遙感影像數(shù)據(jù)與地面調(diào)查手段相結(jié)合，將自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)植物資源進(jìn)行分類(lèi)與整理，建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)動(dòng)植物資源的空間位置信息與屬性信息進(jìn)行收集與管理，同時(shí)借助地理圖形的形式將自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)的動(dòng)植物空間分布模式進(jìn)行直觀展現(xiàn)，并借此手段對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境與動(dòng)物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行分析。借助遙感影像數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植物的生長(zhǎng)狀況以及動(dòng)物生存空間與環(huán)境的變化，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果以統(tǒng)計(jì)圖或其他形式進(jìn)行整理與分析，以此為自然保護(hù)區(qū)管理人員的保護(hù)決策與管理決策提供依據(jù)。比如佛坪自然保護(hù)區(qū)已有多條定位監(jiān)測(cè)線(xiàn)路與野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括自然保護(hù)區(qū)內(nèi)野生動(dòng)物種群數(shù)據(jù)、植被信息以及人為活動(dòng)數(shù)據(jù)等，借助地理信息技術(shù)將以往的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與巡回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，構(gòu)建監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并借助地理信息技術(shù)內(nèi)部的拓展功能對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與巡回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出自然保護(hù)區(qū)內(nèi)各物種在不同時(shí)間與空間上的動(dòng)態(tài)變化情況。比如借助地理信息技術(shù)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)圖層或海拔圖層等，生成自然保護(hù)區(qū)內(nèi)主要物種的種群空間分布格局圖，比如大熊貓種群空間分布圖、金絲猴種群空間分布圖等，從而為制定針對(duì)性的自然保護(hù)區(qū)保護(hù)對(duì)策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

第三，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的演變分析中。生態(tài)系統(tǒng)作為有機(jī)整體，其變化因素與變化過(guò)程不僅影響著人與生態(tài)系統(tǒng)之間的和諧共處，同時(shí)也影響著自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。借助地理信息技術(shù)能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)變化過(guò)程進(jìn)行全面分析，比如借助地理信息技術(shù)的空間分析與顯示工具，對(duì)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行分析，包括相互作用分析與復(fù)雜關(guān)系分析等。同時(shí)借助地理信息技術(shù)的空間疊加功能與空間統(tǒng)計(jì)分析功能將生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行分析，并提取有關(guān)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化過(guò)程的相關(guān)信息，對(duì)此類(lèi)信息進(jìn)行深度分析后，能夠發(fā)現(xiàn)影響自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化的因素與變量，進(jìn)而構(gòu)建自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變模型。同時(shí)借助矢量或柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)ψ匀槐Ｗo(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變模型進(jìn)行程序編寫(xiě)與預(yù)測(cè)分析，從而預(yù)測(cè)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的變化情況，并通過(guò)改變相關(guān)因素或變量使自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)向可持續(xù)發(fā)展方向變化[3]。

3.2 自然保護(hù)區(qū)空間規(guī)劃與信息管理

由于地理信息技術(shù)具備空間圖形功能與屬性信息一體化優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)保護(hù)規(guī)劃中，比如水環(huán)境及濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃、野生動(dòng)植物保護(hù)規(guī)劃等。

第一，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)森林防火規(guī)劃中。森林火災(zāi)是自然保護(hù)區(qū)中自然資源、動(dòng)植物資源等產(chǎn)生破壞的主要原因。借助地理信息技術(shù)實(shí)行森林防火規(guī)劃，對(duì)森林火災(zāi)傳播方向、傳播速度以及自燃條件、蔓延范圍等進(jìn)行詳細(xì)分析，為森林火災(zāi)預(yù)防與撲滅提供依據(jù)[4]。地理信息技術(shù)對(duì)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)資源數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、道路交通數(shù)據(jù)以及人口房屋分布數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水源分布數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集整理，建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并在此基礎(chǔ)上分析森林火災(zāi)潛在風(fēng)險(xiǎn)位置、高風(fēng)險(xiǎn)位置以及火災(zāi)蔓延趨勢(shì)等，制定針對(duì)性的森林防火規(guī)劃，設(shè)置合理的森林防火設(shè)施。同時(shí)借助地理信息技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及森林火災(zāi)造成的損失預(yù)估。比如在南方某自然保護(hù)區(qū)的森林防火規(guī)劃中應(yīng)用地理信息技術(shù)確定了在保護(hù)區(qū)內(nèi)防火設(shè)施以及周邊居民點(diǎn)的坐標(biāo)定位，構(gòu)建了自然保護(hù)區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)防護(hù)設(shè)施以及防護(hù)站點(diǎn)的空間分布信息圖層，實(shí)現(xiàn)了森林防火資源的有效調(diào)配。若發(fā)生森林火災(zāi)能及時(shí)調(diào)配消防力量，及時(shí)撲滅火災(zāi)。

第二，將地理信息技術(shù)應(yīng)用到自然保護(hù)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃中。在自然保護(hù)區(qū)域內(nèi)一般設(shè)置核心區(qū)、緩沖區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū)。其中核心區(qū)與緩沖區(qū)以保護(hù)工作為主。比如核心區(qū)域中要開(kāi)展必要的自然保護(hù)相關(guān)科研活動(dòng)與監(jiān)測(cè)活動(dòng)，同時(shí)也要減少人為因素對(duì)科研活動(dòng)與監(jiān)測(cè)活動(dòng)的影響。在自然保護(hù)區(qū)中相關(guān)保護(hù)與管理活動(dòng)往往圍繞核心區(qū)與緩沖區(qū)開(kāi)展，而實(shí)驗(yàn)區(qū)則是開(kāi)展科研活動(dòng)、宣教活動(dòng)與生態(tài)旅游活動(dòng)以及正常合理的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。借助地理信息技術(shù)的綜合分析模擬功能為自然保護(hù)區(qū)域劃分核心區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)與緩沖區(qū)，同時(shí)借助地理信息技術(shù)的疊加分析工具識(shí)別核心區(qū)域中的居民點(diǎn)，并做好核心區(qū)域的移民規(guī)劃。借助地理信息技術(shù)的資源分配模型與地形分配模型，做好自然保護(hù)區(qū)的選址、管線(xiàn)設(shè)施、道路以及景觀等基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。比如在南方某自然保護(hù)區(qū)的管理活動(dòng)中，借助地理信息技術(shù)的信息疊加分析工具與可視化功能開(kāi)展了自然保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)。在了解當(dāng)?shù)赝恋乩门c管理情況的基礎(chǔ)上，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自然保護(hù)區(qū)域存在的問(wèn)題，并選擇了合適的核心區(qū)與緩沖區(qū)的布局規(guī)劃以及動(dòng)物棲息地恢復(fù)規(guī)劃。利用地理信息技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，此自然保護(hù)區(qū)內(nèi)溝谷兩側(cè)多分布了棄耕地，且土地坡度小于30°，土壤條件較好，有利于植被恢復(fù)。

3.3 自然保護(hù)區(qū)運(yùn)行管理

隨著信息技術(shù)的升級(jí)與推廣，地理信息技術(shù)也在不斷升級(jí)與整合，比如綜合空間型信息系統(tǒng)技術(shù)以自然區(qū)域空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)結(jié)合多種地理信息技術(shù)優(yōu)化而成的，比如桌面地理信息技術(shù)、工作站地理信息技術(shù)以及三維地理信息技術(shù)等，能夠推動(dòng)自然保護(hù)區(qū)域更穩(wěn)定運(yùn)行[5]。借助管理信息系統(tǒng)技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)與地理信息技術(shù)相融合，能夠開(kāi)發(fā)基于地理空間信息的一體化信息決策系統(tǒng)。在自然保護(hù)區(qū)域運(yùn)行與管理的實(shí)踐工作中要合理運(yùn)用多種地理信息技術(shù)，并且與相關(guān)數(shù)據(jù)軟件構(gòu)建自然保護(hù)區(qū)域的多種數(shù)據(jù)庫(kù)，比如動(dòng)植物資源數(shù)據(jù)庫(kù)、土壤數(shù)據(jù)庫(kù)等，對(duì)推動(dòng)自然保護(hù)區(qū)域運(yùn)行管理水平有著重要作用。同時(shí)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合地理信息技術(shù)的可視化功能，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確顯示自然保護(hù)區(qū)域景觀與日常管理工作。

4 結(jié)論

隨著地理信息技術(shù)的推廣與應(yīng)用，成為當(dāng)前完善與加強(qiáng)自然保護(hù)區(qū)管理工作的核心科技手段，不僅能夠推動(dòng)自然保護(hù)區(qū)管理信息系統(tǒng)的完善，同時(shí)也能依據(jù)自然保護(hù)區(qū)的實(shí)際情況發(fā)揮地理信息技術(shù)的功能與作用，做好自然保護(hù)區(qū)內(nèi)部資源與空間規(guī)劃等管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高自然保護(hù)區(qū)管理的作用。