GIS技术在人工林资源信息管理中的应用研究
时间：2022-12-02 19:15:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
方彦昊展
（广西壮族自治区国有东门林场，广西 崇左 532199）
人工林是通过人工种植而成的森林，能为市场提供优质、充足的木材，不仅能创造较大的经济效益，又能产生较好的生态效益。随着信息化的迅速发展，人工林资源信息管理也进入了现代化的信息管理模式，GIS的应用成为人工林资源信息管理的一个强力支撑。但是当前人工林资源信息管理并不完善，主要表现为动态管理还未完全落实，调查材料未及时输入数据库，使用时多依赖纸质版数据材料，数据更新缓慢，花费时间和精力太多，数据表或图都相当简单，缺乏直观形象感。那么，如何让GIS技术在人工林资源信息管理中发挥其及时、准确、快速、方便和有效的作用，加快人工林资源信息管理系统化、数字化的发展步伐？本文就此展开研究。
人工林资源GIS空间数据库的构建关键在于技术设置，因此，加强人工林资源GIS空间数据库的技术设计尤为重要，具体技术设计有以下2个方面。
1.1 层的设置
人工林资源信息管理的信息都可以单独设置一个层，如人工林边界、林区范围、林中空地、伐区范围、林区河流、林区道路和林区小班界等。每一层的信息要尽量详细，如林区范围层一般要有林地面积、树种、造林方式、造林年月、林龄、造林密度、保存率、林地距离及抚育、除杂和施肥等信息。又如伐区范围层一般要有输入样地编号、样地面积、小班面积、品系、坡度、郁闭度、造林年月、树高、平均高、胫阶、规格材和出材等信息。这样可以对人工林资源信息的动态进行实时监测，为及时、有效和全面地获取人工林资源信息奠定了基础。
1.2 对各个层进行编辑处理
人工林场边界、林区范围、林中空地、伐区范围、林区河流和林区道路均可单独设层处理。林区小班界层的处理要复杂一些，因为其与河流、道路相重合，为避免河流、道路成为林区小班界的一部分，要另外设置河流、道路层。另外，人工林有其独特的个性，不同于天然林，天然林是天然形成的森林，同一区域有多种树种和其他如野草、野藤和苔藓等植被，而且各类树种的生长参差不齐，人工林的树种相对单一，同一区域一般只种一种林木，一般人工林多种植有较大经济效益的树种，而且林木生长基本一致。因此，人工林的各数据层都要下设小层，相应地设为各种林木层，通过这样的技术设置，可以使人工林场边界、林区范围、林中空地、伐区范围、林区河流、林区道路和林区小班界等多层共同构成完整而闭合的界层。
属性数据库与空间数据库相对，其在GIS系统中是更为基础的数据库，其数据信息是检索、分析和应用的基础，但其主要靠键盘输入，这样属性数据库的数据信息会存在不够全面的现象，并且有些数据信息的存储方式是非结构化或半结构化的存储，极不利于各类数据信息的统计及对比分析。因此，推进人工林资源GIS属性数据库的发展势在必行。首先，做好基础数据表，对人工林各类信息进行野外调查并作详细记录，比如记录小班因子、幼树情况、下木情况、植被情况、四旁树、小班树种组成、小班林木径级分布、薪炭林、经济林、散生木、枯倒木、水土流失情况调查和病虫害等信息并作成数据表，为强大GIS系统应用功能提供可靠的依据。其次，做好调查统计表，尽可能对人工林各类信息进行统计并制作成统计表，比如人工林土地面积、人工林蓄积、人工林按龄组面积蓄积、人工林树种龄级划分、人工林生长枯损率和人工林树种出材率等统计表。最后，把基础数据表和调查统计表的存储方式转化成结构化存储，即把文本类非结构化和Excel类半结构化的存储方式通过GIS系统功能转为结构化存储。这样既扩充了属性数据库信息，也为GIS系统的统计功能提供强有力的支撑。
目前GIS技术在人工林资源信息管理中已有所应用，但多数都只是查询、图形显示和常规地理空间分析，因此，加大GIS系统分析模型的开发力度是促进人工林资源信息管理的一个重要手段。GIS系统分析模型的开发主要在技术层面进行设计。针对人工林的特点，以GIS系统数据库中的数据为基础，开发人工林各种树种的空间分析模型，以桉树为例，设计和构建桉树培育模型、桉树生长状态模型及桉树病虫害模型等，并建立人工林各类树种的树径、树龄、树高和蓄积量等模型，从而便于分析人工林各类树种生长的因子，及时反映人工林资源的动态变化。同时，运用生长函数，设计人工林各种树种的决策分析模型，如桉树预测模型、桉树质量评价模型和桉树经营状况模型等，为人工林的种植、采伐和经营提供依据，促进人工林生产经营的发展。然后把GIS开发平台及数值计算和建模平台进行对接，并进行GIS平台构建与GIS模型分析，同时充分利用GIS功能优势，开发用户界面、制图功能、数据运算和应用等分析模型。这些分析模型能将数据库的图形与处理、分析进行有效的结合，并自动更新和及时显示分析结果，利于开展GIS系统各类专业问题的分析和研究。
过去人工林地图的存储多为纸质版地图，纸质版地图有其优势，如查阅方便，但也有极大的局限性，如不便携带，不宜存放。林业调查工作多为野外，一旦在野外工作中丢失地图会使工作无法进行，浪费大量的时间及人力物力，因此，图形制作及管理在人工林资源管理信息数据库建设中至关重要。那么，如何做好人工林资源管理信息数据的图形制作及管理呢？首先，获取人工林场地形扫描图，包括林场位置图、林场按比例的地形图，既可以用无人机进行空中拍摄获取，也可以用原有的纸质版地图获取，然后储存到电脑、手机等电子设备中，以便随时用于制作电子地形图。其次，将无人机所拍摄的新图片与原有的旧图片进行拼接处理，主要方式是裁剪、校正和组合，然后整合到原有地图上即获得所需的分辨率极高、高度精准和仿真效果极好的地图。这样可以在GIS系统中实现人工林资源信息的直观化管理，绘制的新地图可以在个人电脑或者手机上随时查看和使用，极大地提高了林业的工作效率和生产经营的效能。
数据统计和系统需求的分析都是人工林资源管理信息数据库建设中的重要环节，那么，如何加强人工林资源管理信息数据的统计和系统需求的分析呢？对人工林资源管理信息数据的统计主要是对数据库中各层数据的统计，如人工林场边界、林区范围、林中空地、伐区范围、林区河流和林区道路等层，对各层单独设定数据模块，并设定分析参数，这样通过GIS系统中的统计功能，输入关键词或字段就能迅速地获取统计信息，同时统计结果可以出现多种显示，如曲线、直线、柱状和块状等，还可以出现统计记录数值及各类值差等信息。
对系统需求的分析，主要考虑用户的需求，一般用户为林场管理人员或林业经营单位，这些用户有些具有林学知识背景，有些却是其他学科背景的，因此，系统操作一定要设计具有简单和快捷、实用的功能，主要操作为先创建新文件并更新数据，然后在系统中设置各种制图的要素、文本标注和属性标注，按地图位置进行润色，还需使地图能自由扩大或缩小，用空间分析软件显示动态的、实时的信息，做到让用户随时掌握数据库中的信息，如查看各个地块的面积、道路情况、抚育情况、合同信息、二类图归类、树种和土地坡度等信息，并按需要点击相应的功能键即可获取统计表及专题图，并能立刻输出打印纸质版材料。
如何加快人工林资源管理信息GIS的实现？主要有以下措施：
（1）设计各种文件功能，将这些功能和由客户端及服务器端部件组成的空间相联系。并设计地图功能，添加人工林区树种、边界等属性，建立各类标注、查询等，这一技术解决了传统人工制图的问题，使得人工林制图工作变得更加轻松。GIS的图层功能可将人工林资源的位置、海拔、坡度、朝向，以及年降雨量、树种、树高和土壤酸碱性等信息绘制成图片，这些图片不仅清晰，且色彩逼真，信息还非常详细，能直观形象地反映人工林植被的情况。这些图被设计在不同的图层，使用时只打开需要的图层，图片就会呈现，避免不同信息混杂叠加在一起。GIS还可以表达各个层面的不同属性，制作用户所需的人工林资源分布图、植被分布图和林相图等各种专题图，并且使这些专题图结构立体，输出简单。
（2）建立多个数据组织。首先，建立主页数据组织，可分为施业区信息、采伐区信息、小班信息、林班信息和描述信息等多个部分，通过超链接把数据连接起来。其次，建立地图数据组织，将采集的图片通过GIS的成图功能显示人工林区位置、树种、树高、道路、河流、山高和建筑物等面貌。再次，设立空间数据组织，空间数据包括林场区划数据层、林区河流数据层、林区道路数据层和林区设施数据层。对于林场区划数据层，主要把各层次人工林资源地理信息组织起来。林区河流数据层主要把各个河流的水文特点、观测数据输入河流属性库。对于林区道路数据层，设置公路、铁路、车道及人行道等数据层，并输入道路宽度、长度和修建时间等属性数据。对于林区设施数据层，设置圩镇、农村和工厂等数据层，并输入街道、名称、人口数和生活水平等信息。最后，设立元数据组织，元数据组织包括图形信息、图比例、图幅地理位置、采集时间和更新日期等详细信息。这4个数据组织通过GIS技术的超媒体、超链接进行发布和共享。
人工林资源信息管理的GIS引入了地理空间信息，突破了传统的管理信息系统，单一数据信息的局限性，不仅提高了数据信息获取的精确度，还能直观、快速地发现变化范围及类型，扩大了信息广度，加强了信息深度，极大地提高了工作效率，具有明显的经济效益。同时，还能够及时更新人工林资源信息，是一个开放系统，随着信息时代的发展，要使数据信息得以更高质量、高速度和高效率地输入、分析和共享，GIS系统的开发、利用和研究仍是任重道远，只有不断地加强对人工林资源信息管理的GIS研究，才能适应社会的需求，促进人工林资源信息管理工作，从而加快人工林经济的发展。
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