GIS在森林资源分类经营区划中的应用
1.引言
计算机技术是当代三大高新技术之一，随着以电子计算机为中心的地理信息系统技术及网络技术的迅速发展，以其为技术手段的森林资源综合管理的可操作性越来越明显，展示了广阔的发展前景。利用地理信息系统，可以做到以林班、林场、林业局、地区及全省为单位的森林分类经营管理，能够做到分类更为科学、更为客观，为各级领导及林业管理部门、生产部门的林业经营决策提供更及时、更准确的基础数据，为科学合理地经营管理，为实现森林资源的持续发展和分类经营提供依据。
2.研究区概况
哈日图热格林场位于新疆博乐市和温泉县北部，地处天山北麓中段。地理坐标介于东经81°21′-82°20′，北纬45°07′-45°19′之间，东西长约70千米，南北宽约20千米。气候属温带大陆性干旱气候区，呈现夏季温凉短暂，冬季温长寒冷的特点。年均降水量400-600毫米，降雪量占全年降水量的20%左右，高山积雪是河流径流的主要来源。林场土壤垂直差异明显,自上而下分布有高山原始石质堆积物，高山草甸土，亚高山草甸土，灰褐色森林土和山地黑钙土等土类。森林植被垂直带谱明显，自下而上，海拔1100-1500米，阴坡为森林草原带，主要树种有云杉、天山桦，下木有天山花揪、忍冬、绣线菊等，地被物以苔草为主；阳坡为干旱草原带，主要有蒿类和禾本科杂草。海拔1500-2600米，阴坡为以天山云杉为主的森林带，林下灌木较少；阳坡为灌丛草原及草原带。2600-2800米，为稀疏的云杉林和云杉悬崖林。海拔2800-3500米为高山草甸带及垫状植带。3500米以上为高山石砾带。林场植物群落分布极具特点，其中云杉较耐荫，浅根性，在沟底及坡下部多与桦木、杨类混生，海拔较低处的谷底溪旁有桦木纯林分布；林下灌木常见的有忍冬、小蘖、爬地柏、兔儿条、茶庶子等；草本层以根系发达的各种苔草、禾本科草类为主；林内藓类层较微弱。
3.研究方法
3.1技术路线
本次研究主要是在哈日图热格林场原有的图班上加以修正和补判。具体过程主要是先对已有资料进行了收集和整理，同时通过野外调查获得解译标志，然后将处理后的遥感影像和矢量数据导入SuperMapDeskpro2003中进行配准、矢量化、属性的录入以及专题地图的制作和输出等过程实现哈日图热格林场森林资源分类经营区划。
3.2资料收集与整理
3.2.1原始资料收集
通过购买获得哈日图热格林场的分辨率为15米的ASTER卫星影像数据，从网上下载公开的分辨率为15米的ETM卫星影像数据。从林业部门获取1:10万的博州地形图、温泉地形图、温泉行政区划图、博乐行政区划图、温泉县资源分布图、博乐市资源分布图等Mapgis文件格式的电子地图。
3.2.2野外调查
利用笔记本电脑、卫星影像数据和GPS全球卫星定位仪结合1:10万博州地形图、温泉地形图，利用GPS记录下所走的路线和航点，并根据所拍摄的实地照片，建立一系列不同树种、同一树种不同盖度、同一树种在不同区域的卫星影像解译标志。形成并建立卫星影像数据和地面实况的一一对应关系。
3.2.3数据预处理
运用ERDAS软件对ASTER遥感影像进行图像配准，图像镶嵌，图像增强，格式转换等预处理．首先通过图像配准（ImageGeometricCorrection）将含有几何畸变和比例尺差异的原始遥感影像，以ETM遥感影像为参考，通过一种数学变换，生成与实际地理坐标相符的新的遥感影像。经过图像配准的数字化遥感影像，均为一幅幅具有相同比例尺和实际地理坐标的影像图。这些影像图互相之间都存在着部分的重叠，通过图像镶嵌（MosaicImages）将相邻影像图相互间的重叠部分去掉。然后通过图像增强（SpatialEnhancement、SpectralEnhancement等）突出遥感影像中的森林资源信息，使遥感影像中不同树种的特征得以强调，使遥感影像变得清晰，提高图像的可解译性。最后将增强后的遥感影像经过格式转换（Import）转存为SuperMapDeskpro2003可以识别的栅格数据格式如：TIF格式。由于SuperMapDeskpro2003对已有的MAPGIS文件格式的电子地图不能直接进行操做，所以首先利用MAPGIS软件将收集到的电子地图中有关哈日图热格林场的小班号层、林班号层、标注层、河流层、公路层、林班界层、林场界层、小班面层等转换成SuperMapDeskpro2003中所能操作的格式。如：E00。
3.3数据采集与输入
3.3.1工作空间和数据源的建立
在SuperMapDeskpro2003中，工作空间是用于管理用户的工作环境，即用户在工作环境和工作过程中操作和处理的所有数据，包括数据源、布局和资源等内容，因此新建工作空间是进行空间数据处理的第一步工作。数据源是存储空间数据的场所，是用来管理各种类型的数据集（如点、线、面类型数据、TIN、Grid、NetWork）的复合数据集[1]。在SuperMapDeskpro2003中空间数据存放于数据源中，任何对空间数据的操作都需要先打开或者获得数据源。因此在导入遥感影像和矢量数据之前首先要创建数据源，在创建数据源时尤其要注意的是新建投影坐标系，要根据制图用途、比例尺、研究区域形状和大小来选择其坐标系，此次研究所采用坐标系为“UTMWGS1984，44Zone”。
3.3.2导入矢量、栅格数据集
数据集(Dataset)是一组数据对象的集合，相当于通常的图层。在SuperMapDeskpro2003中有十五种类型的数据集，如:点数据集，线数据集，多边形数据集,TIN数据集,GRID数据集、复合数据集、NetWork数据集、文本数据集等，添加至地图后即成为图层[1]。将E00复合数据集导入后换成SuperMapDeskpro2003所支持的河流、公路、林场界、林班界、小班面等点、线、面矢量数据集，遥感影像数据直接导入即可。
3.3.3修改矢量数据表结构
SuperMapDeskpro2003是以关系数据库储存各类要素的空间信息和属性信息,要素的每个对象在表中体现为一条记录，其属性特征体现为字段。本研究由于已有的小班数据的属性表结构不统一，共有两种数据结构，所以为了保证数据库最小的数据冗余以及较为方便的操作和数据派生，同时为了操作的可行性与方便必须将原有的表和字段进行规范化处理。由于SuperMapDeskpro2003不支持多字段多记录创建专题图，所以在修改表结构时给用于制作专题图的数据集添加了一个“制图”字段。
3.3.4遥感影像与矢量数据配准
由于已有矢量数据地理坐标上有一定的误差，所以以导入的ASTER卫星影像数据作为参考图层对已有矢量数据进行配准。SuperMapDeskpro2003中可以对所有数据集集体配准，因此在配准第一个图层时将控制点保存，然后用“批量配准矢量数据”的方法对其他的数据集配准。矢量图配准精度与地面控制点的精度、数量、分布有关，因此在配准矢量数据集时主要选择比较明显的点，精度较高的控制点比如河流的交叉点，控制点个数是四个，尽可能保证均匀分布。
3.3.5地图矢量化与属性数据输入
由于本次研究主要是在哈日图热格林场原有的图班上加入补判的图班，所以直接在原有的小班数据基础上进行验证、追加补判。但为了后期比较原有小班和现有小班的变化，采取“数据集复制”方法复制一个具有相同分布特征和字段的数据集，命名为“新小班”，补判和修改都是在这个数据集中进行的。SuperMapDeskpro2003中对于图班邻接面处理采用对象自动分割的方法，大大减小了工作量。在矢量化的同时，与野外调查中所作的解译标志对比，对原有的小班不对的属性值进行修改，对新增的图班直接进行目视判译，并输入各字段的属性值。新增图班按照从上到下从左到右输入林班号、小班号。
3.4属性字段到文本数据集的转换
SuperMapDeskpro2003中具有“字段到文本数据集”功能，可以用这个功能将新增的图班的林班号、小班号字段转成文本数据集，同时还可以自行设定文本风格，以及设定文本对象与原地图对象的相对位置[3]。为了减少冗余数据集，将转换出来的新林班号、小班号文本数据集追加到原有的林班号、小班号文本数据集中。
3.5地图的制作和输出
3.5.1专题图的制作
专题图是指使用各种图形风格(例如颜色或填充模式)图形化地显示地图的基础信息,某特征的一类地图。SuperMapDeskpro2003为用户提供了单值专题图、范围分段专题图、等级符号专题图、点密度填充图、统计专题图、标签专题图、自定义专题图等七种专题图以供选择，此项研究采用单值专题图制作出了哈日图热格林场森林资源分布图和哈日图热格林场生态区位图。SuperMapDeskpro2003的符号库提供的图例符号非常有限，其中没有疏林地的图例符号可以通过“填充编辑器”来设计制作。
3.5.2地图输出
在布局窗口中新建布局，选择合适比例尺绘制当前窗口地图，然后分别创建图例、比例尺，图名等图外要素，对其进行合理的图面配置，即完成地图创作过程。在布局窗口中选择打印当前布局窗口将已经创建的哈日图热格林场森林资源分布图和哈日图热格林场生态区位图通过打印机输出，如果是要脱离SuperMapDeskpro2003打印专题图可以以栅格方式输出，最后通过Photoshop进行出图。
3.6统计分析
应用GIS进行面积的量算必须搞好数据质量控制，数据质量控制应贯穿在整个数据生产和处理的各个环节中，在数据检查完成的基础上，方可进行面积的量算[4]。在SuperMapDeskpro2003中,面积的量算十分容易，利用“SQL查询”和“字段统计”统计出不同地类SmArea字段的和，即为各地类小班的总面积。经过GIS求得的面积还不是最后确定的面积，为了保证面积的精度，面积量算应以图幅的理论面积为基本控制，按照区划系统在规定的容许限差内逐级进行平差。哈日图热格林场森林资源分类经营区划统计结果为全林场公益林135100648.83m2；其中国家公益林111700491.83m2，占林场公益林总面积的82.68%；山区国有公益林23401210.00m2，占林场公益林总面积的17.32%。
4.结束语
在本项目中，通过采用了和以往传统的森林资源分类经营区划不同的调查方法和技术手段，采用GIS技术来完成森林资源分类经营区划项目，提高制图速度、缩短内业时间，提高专题调查的效率，提高制作经营决策方案的效率，而且使整个项目的各个环节更加便于检查、修改。采用传统方法完成这项研究需要花费几年的时间、耗费大量资金，现在采用GIS技术，只需几个月时间。利用GIS技术进行森林资源分类经营区划使林业经营管理更趋科学化。采用该技术将空间数据作为不可缺少的因素与属性数据进行综合分析，改变单一属性数据分析的缺陷，使制作的决策方案更加合理，对林业森林资源的空间属性数据进行动态管理，一旦资源发生变更，即刻对资源数据进行更新，从而准确掌握资源的状况，做出有效的决策，为经营方案准确有效的实施奠定基础。
