地理信息系统在林业上的应用

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1、摘要：随着现代信息技术的迅猛发展，地理信息系统（GIS）在林业上发挥这越来越重要的作用，本文阐述GIS在森林资源信息管理、森林经营优化决策、精准林业、林业专题图的编制、自然保护区管理和森林公园规划、森林防火、森林病虫害防治等方面的应用。关键词：地理信息系统；GIS；林业；应用1：前言 地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科，随着计算机技术、空间技术、无线电传输等技术的快速发展，GIS技术近年来发展十分迅速，已成为国内外研究的热点。1963年Roger.F.Tomlinson首先提出GIS概念，到了60年代中

2、期，Garison WL提出地理信息系统这个专业术语。1971年加拿大土地管理局开发出第一个地理信息系统，到1981年美国ESRI公司推出第一个商业软件Arc/Info，美国、加拿大、英国、瑞典和日本等国对GIS的研究投入了大量的人力、物力和财力。由于林业自身有诸如森林生长的长期性、森林资源分布的地域辽阔性、森林资源的再生性、森林成熟的不确定性等特点。用传统的手段来管理和展现森林资源信息并以此来指导林业生产已日益暴露其严重的弊端。因此，采用新技术(如GIS技术)使特定区域内林业经营管理进入到数字化、集成化、智能化、网络化已成为必然趋势，为林业的可持续发展提供技术支撑，为林业现代化建设提供新的管

3、理手段。2：GIS在林业上的应用 GIS的应用从根本上改变了传统的森林资源信息管理的方式，成为现代林业经营管理的崭新工具。 近年来，GIS技术在林业领域的应用非常活跃和普及，国内外林业工作者广泛应用GIS进行资源与环境的变化监测、森林资源管理、综合评价、规划决策服务。概括起来，GIS在林业领域的应用研究主要有：森林资源信息管理、森林经营优化决策、森林分类经营区划、森林抽样设计、林业专题制图、森林采伐设计、营造林规划设计、森林保护、森林资源管理网络GIS、精准林业等诸多方面。2-1 森林资源信息管理系统GIS在森林资源信息管理领域的应用在国外起步较早。早在20世纪80年代，加拿大林业部门在森林资

4、源信息管理方面开始进行大范围的应用。我国国家及各省市森林资源信息管理地理信息系统的建设工作目前正在开展。越来越多的学者将目光投向GIS技术与森林资源管理有机结合的研究：森林资源档案管理、林业土地利用变化监测、森林资源动态监测与管理、林权管理等方面。 森林资源地理信息管理不同于传统的森林资源信息管理，它将空间数据作为一项不可缺少的信息与属性数据进行综合分析处理，克服了单一属性数据分析所带来的缺陷，WINGIS的成功研制并得到较好的应用就是很好的例子。90年代以来，我国基于GIS技术开发研制了各种类型、不同尺度的森林资源地理信息系统。省级、县级、林场、乡村各级森林资源地理信息系统在森林资源管理中起

5、到了重要作用。 省级森林资源地理信息系统的建立，把地理信息系统纳入到森林资源监测体系中，提高了森林资源的空间监测和管理能力。李富海等人自主研建的森林资源GIS是从现代资源管理和森林经营的需要出发而设计的，该系统的主要特点是设计面向林业生产管理和科研，具有实用性、针对性及良好的扩展性。 充分利用县级森林资源调查成果资料建立相应的森林资源地理信息系统，为林业主管部门的森林资源动态监测和经营管理提供了一种更有效的工具。在ViewGIS支撑下，马胜利等建立了陕西省西乡县森林资源地理信息系统。有学者利用GIS、遥感及数学模型技术，建立能对数据进行管理和更新的森林资源管理系统。在全国森林资源信息管理的框架

6、要求下，运用Arcobject等COM 组件技术构建了森林资源县级地理信息系统。石林县森林资源管理信息系统的研建与应用以ESRI的MapObjects技术为开发工具，并结合了遥感技术、数据驱动技术和森林生长预测模型技术，建立了基于小班尺度的森林资源管理、监测和分析平台。组件式GIS为森林资源信息管理系统的建立注入了新的活力，带来了新的构建系统的思想和方法。其本身所具有的功能模块化、分布式建立系统的优势可以很好地将森林资源管理MIS系统与地理信息系统结合起来，满足实际工作的需要。 研制相应的林场(乡、镇)森林资源地理信息系统以提高森林二类调查数据的使用效果，为林业经营部门掌握森林资源动态及科学经

7、营提供技术支撑。利用OLE 自动化技术进行GIS软件(Maplnfo，AreView)与可视化开发工具(VB，PowerBuilder等)的集成开发。也有学者采用组件式技术开发林场森林资源地理信息系统。 借助GIS工具对建立村级森林资源地理信息系统方面也作了有益的尝试，使得GIS在森林资源信息管理中的应用更加普及。张远等应用ViewGIS建立了辽宁省铁岭县白旗寨乡夹河厂村森林资源管理信息系统。实现了对夹河厂村森林资源专题图制作、各类数据统计分析以及地形三维立体展示。实现了村级森林资源的数字化管理。 从上述情况来看，森林资源地理信息系统主要有4种类型：一是独立开发，完全从底层开发，不依赖于任何G

8、IS软件，其特点是针对性强，不足之处是开发难度大、周期长、投资大；二是利用GIS通用软件工具来加工和管理用户森林资源数据，其特点为直接用原有GIS通用软件工具，功能全，缺点是针对性差；三是在GIS软件的基础上，利用它的二次开发语言进行森林信息管理系统的开发(又称为单纯的二次开发方式)，开发具有特定应用的森林资源地理信息系统，其特点为开发模式简单，但移植性差；四是组件式森林资源地理信息系统，其特点是把GIS控件嵌入用户应用程序中，易移植，便于维护，易与专业模型有机结合，而且不用学习专门的二次开发语言。2-2 森林经营优化决策 森林经营优化与辅助决策模型的定量分析为森林经营方案的编制提供更为准确的

9、信息，使森林经营方案更为科学、实用，满足于林业经营管理的需要。陈端吕等人的研究中把GIS技术与森林经营优化决策模型进行有机结合，将空间数据与属性数据进行综合分析，从而能把优化决策的成果以可视化的方式表现出来，也能为森林经营由过去的粗放经营向高度集约经营转变提供可视化技术支持。张晓丽等人在大量精确可靠的空间数据库的基础上，基于GIS把多目标优化决策的结果以可视化的方式表现出来，为森林经营优化决策提供准确的定时、定位、定量信息，取得了较好的效果。2-3 精准林业 所谓精准林业(Precision forestry)是指尽可能地采用现代高新科学技术建立一体化、智能化、数字化的现代林业技术体系，进而使

10、森林最大限度地发挥生态、经济、社会效益，实现森林可持续经营和区域可持续发展。精准林业在我国刚刚起步，尚在学术探讨和某些环节技术问题的实验阶段。GIS是精准林业的核心技术之一，其提供了新的集成系统的基础平台，在精准林业领域将拥有广泛的应用前景。2-4 林业专题制图 林相图是表示森林相貌的专题图，是指导森林经营措施落实的专业用图。它是编制森林经营方案、总体设计的重要依据。林相图广泛应用于分析、评价、预测、规划设计和管理等各个方面。它对于指导林业局(林场)森林集约经营具有重要意义。龚福晓、陈俊华等人采用通用GIS软件建立相应数字化林相专题图。结果表明，借助GIS技术能形成动态的资源专题图，并能把森林

11、资源的动态监测与高产栽培措施相结合，形成科学的经营决策方案。目前，大多数应用研究通过通用的GIS软件(Mapinfo，ARC/Info，MapGIS，ViewGIS等)完成数字化林相专题图建立 。魏雪峰采用组件式技术MapX应用于林业专题图制作中，取得了较好的效果。2-5自然保护区管理和森林公园规划李芝喜等人（1999）以森林生态系统和GIS技术结合，建立西双版纳勐养保护区热带林保护GIS，达到生物多样性保护的目的。勐养热带林保护GIS具体功能包括：数据采集、数据库设计、数据库生成和叠置分析等，着重于物种保护、生态环境监测和可持续发展规划等信息决策支持。石军南在GIS支持下，利用地形图生成DE

12、M，直接计算出各林班、小班的坡度和坡位，进而制成地表模型，绘出森林资源鸟瞰图。应用于张家界天门山国家森林公园、浏阳大围山国家森林公园的规划，成本低，效率高，不仅使规划成果图更加丰富和逼真，而且为规划人员提供了科学、形象化的地理底图，提高了规划的合理性和效率。2-6 森林防火 随着现代计算机网络和“3S”等技术的不断发展及其因公的日趋广泛，森林防火技术的研究手段和方法发生了深刻的变化。10多年来，在森林防火决策支持系统领域开展了诸如大区域系统的建立、自适应显示分辨率的处理、图形图像的有关处理技术、基于Web的信息发布、“3S”与DSS技术的应用等研究。其中，利用GIS技术进行林区信息管理，防火点

13、建设规划，提供林火扑救辅助决策，较大程度提高了灭火的效率，减少经济损失，同时比较准确评估由火灾造成的经济损失。国家林业局林业规划院于90年代就研制出了“林火管理GIS”，给个省、市也着手构建森林防火GIS。东北林业大学王霓虹等自1989年起对黑龙江大兴安岭地区的森林防火工作做了比较系统的分析研究，开发了基于GIS的“林火数据库与辅助决策系统”，目前正在大兴安岭应用。李土生等通过综合运用“3S”技术、数据库技术、网络技术及森林防火专业技术，设计和开发了浙江省森林防火地理信息指挥系统。实现了火点智能定位、火场信息查询、辅助决策指挥和历史档案查询与分析，促进了森林防火辅助决策指挥的技术革新。中日合作

14、化项目（IMITT21）防灾/森林防火信息系统采用了C/S数据库技术、WWW技术、地理信息技术和遥感技术、具有火点定位、火险预报、林火行为预报、林火信息发布等功能。2-7森林病虫害防治利用GIS的数据库功能管理森林病虫害有关的海量空间数据显得十分必要。森林病虫害的发生具明显的空间位置特征，传统的方法不能进行相关的空间分析；同时病虫害的预测预报、监测评估以及决策支持，都需要大量的空间数据，以及进行大量的空间数据的操作。而GIS正是管理和操作空间数据的先进技术。利用GIS的空间分析技术进行预测预报是森林病虫防治新的研究热点。根据病虫害的发生发展规律，以及与环境生态因子的关系，并结合病虫害专家的知识

15、建立病虫害预测预报模型。利用GIS也可对森林病虫害灾情进行评估形成损失报告和损失分布图。基于GIS进行决策支持主要是制定病虫害治理措施及确定到达灾区的最佳路径，使森林灾情防治和评估更加科学、准确，这将有更加广泛的应用前景。结束语：进入90年代以来，GIS正朝着分布式的、开放的、网络化的、大众化的、全球化的GIS发展，被人们广泛应用于给个领域，产生了巨大的经济和社会效益。当前，我过已经提出了建设“数字林业”的概念，是否建立和使用了先进的林业地理信息系统，正在成为衡量当地林业管理水平的重要标志。随着“3S”技术、网络技术、计算机技术等现代信息技术的迅速发展，极大地促进了林业资源经营、管理、利用的信

16、息化、网络化、数量化和模型化进程。目前，GIS在我国林业上的应用还处于起步阶段，国内从事林业GIS研究的人数不是很多；GIS在林业上还主要应用在建立数据库、数据库查询、空间叠加分析、缓冲区分析和成果显示输去等几个方面。在林业GIS基础数据库建设、林业通用GIS技术模块、林业行业数据标准和林业GIS海量数据支持等方面报道较少，这需要广大的林业工作者共同努力，促进我国林业GIS事业的快速向前发展。参考文献：【1】 何楚林，计算机编绘林业地图的技术方法研究 【2】 李芝喜，西双版纳勐养保护区热带林保护GIS研究【3】石军南，DEM生成及其在森林公园规划中的应用【4】王霓虹，基于WEB与3S技术的森林防火智能决策支持【5】武刚，卢泽阳，吕洪利，森林资源管理信息基础建设