基于ArcGIS的森林分类区划图制作

李德文，李逢吉，林 勇，焦晋川

(1.四川省林业调查规划院，四川 成都 610081;2.攀枝花市林业调查规划院，四川 攀枝花 617000)

森林分类经营就是根据社会对林业的生态效益和经济效益两方面的需要，对林地进行区划后实行不同的经营机制和管理制度［1］。森林分类划涉及面广，工作量大，是一项浩大而繁杂的工程［2］。应用ArcGIS软件进行森林分类区划，可以方便准确地处理分析基础数据、图件，快捷有效地建立森林分类区划数据库，规范美观地整饰打印区划图件，有较大的现实意义和推广价值［3，4］。

1 资料准备

1.1 数据来源

元坝区1∶1万的地形图83张，元坝区森林分类区划界定的全部外业调绘图的清绘图，元坝区森林分类区划属性数据［5］，元坝区1999年森林资源二类调查矢量化的小班空间数据。

1.2 软件的选择

由于ArcMap在拓扑错误纠正、数据偏移纠正、面层缝隙消除、数据融合、地图配准、有栅格化地图作底图的显示等技术上的优势，选择ArcGIS桌面版的ArcMap作为软件平台。

2 工作步骤

2.1 属性数据库的建立

森林分类区划属性数据库只需要小班属性，小班属性引用经四川省森林分类区划成果数据库各项逻辑检查后的森林分类小班因子一览表，含有乡(林场)、村(作业区)、组(林班)、小班号、面积、生态区位、保护等级、林种、亚林种、优势树种、起源等因子。

在进行小班空间数据库的建立时，当改变小班的形状、新增或减少时，森林分类小班因子一览表的内容要相应的同步更新。当小班的属性和空间数据库都建立好后，为出图整饰的方便，利用Access专门生成了一个图上用表的dbf文件，用于与小班空间数据库的关联连接。

2.2 空间数据库的建立

2.2.1 坐标系统的选择

元坝区森林分类区划界定成果图选择跟元坝区1∶1万地形图一样的北京54平面坐标，单位设置为m。

2.2.2 地形图数据的建立

对元坝区1∶1万共83张纸质地形图进行扫描。用Georeferencing模块对扫描图进行校正，坐标系统选择北京54平面坐标，单位设置为m，使扫描图配准后Rectify生成的img文件具备统一的空间坐标。为保证地图的准确性，至少采取9个控制点。

为了实现自动分幅出图，地形图配准后选择Georeferencing中的Rectify生成img格式的文件时，文件名按从上到下，从左到右的命名原则，以1为起始号，间隔号为1进行命名，即文件存为1.img、2.img……83.img，共83 个。

2.2.3 清绘图数据的建立

对元坝区森林分类区划界定的全部外业调绘图的清绘图进行扫描。采取与地形图一样的配准方法，只是Rectify生成img格式的文件时文件名不严格要求。

2.2.4 小班数据的建立

对矢量化的数据进行格式转换，空间调整，拓扑错误纠正，小班重新编号等工作。更新小班空间数据的dbf文件时，dbf文件的原始顺序不能调整，否则ArcMap中打开小班shp文件时，小班对应的属性会发生变化而产生错误。

2.2.5 图面整饰数据的建立

图面整饰数据包含邻县界、邻县县名的标注点、元坝区县级行政面外的缓冲面、邻县界两侧的缓冲面等。邻县界、邻县县名的标注点等文件采取新建文件采集数据的方法完成，元坝区县级行政面外的缓冲面、邻县界两侧的缓冲面等文件采取Buffer(见图1)的方法完成［6］。

2.2.6 自动分幅数据的建立

(1)分幅控制点数据的生成

为了分幅面数据生成得精确，元坝区分幅控制点按基本比例尺(1∶1万)地形图分幅标准进行生成。分幅控制点的生成顺序为:先在Execl中录入元坝区涉及方形区域地形图最左下角和最右上角经纬度的值，录入比例尺，由设计好的Excel文件自动生成需要的控制点坐标数值(L、B)(见图2)，然后复制坐标数值生成一个Excel的坐标信息文件，最后在ArcMap中的Tools菜单下打开Add XY Data模块(见图3)生成分幅控制点文件。

(2)分幅面数据的生成

建立一个面的shp文件为分幅面文件，其中有序号(元坝区字段命名为 Name)、图幅号、图名字段。在打开分幅控制点文件的情况下，采取跟踪控制点的方法，把元坝区涉及的图幅，按从上到下，从左到右的顺序及给序号的方式完成分幅面文件的生成。生成好的分幅面数据见图4。

图1 Buffer示意图

图2 Excel生成分幅控制点坐标信息示意图

图3 Add XY Data示意图

2.3 数据联接

调用ArcMap中Join and Relates命令，打开Join Data模块(见图5)，实现空间数据库与属性数据库的联接。

2.4 成果图的设计

2.4.1 数学基础设计

成果图按基本比例尺地形图分幅标准进行分幅绘制，坐标系统选择北京54平面坐标，单位设置为m，比例尺设置为1∶1万，在图框内标注了公里网格值。

2.4.2 符号设计

由于元坝区森林分类区划界定成果图是要表示元坝区的林相分布、森林分类区位分布，因此用面状符号来表示。成果用不同的颜色来表示不同类型的林相、生态区位，且在范围内用注记手段表示生态区位、亚林种、起源、面积等质量特征。

在ArcMap图形属性框中有一个用于编辑专题图的选项卡(见图6)，可以用于专题图编制过程中的编辑。

2.4.3 图例设计

元坝区森林分类区划界定成果图的图例设置最主要的是林相和地类的类别关系。成果图具体的色标及具体R、G、B值由《四川省森林分类区划界定操作细》确定。

2.4.4 地图整饰

按照制图学的规律整饰地图，设计和绘制适于表现地图内容的形式，使之具有良好的表现力和视觉阅读效果。主要有行政界线、行政驻地点、元坝区相邻县的文字、图名、图签、图例的符号化与设置。

2.5 自动分幅的设计

设计好的成果图表目录含有矢量、分幅图、图例、图签4个数据框架。自动分幅设计的关键在于数据框架的激活、分幅显示区域的确定、作为底图的地形图的添加与删除、分幅区域在元坝区全部地形图的位置、分幅区域的自动变化、设置打印比例等。为实现组合这些功能，设计了一个窗体，窗体含有一个文本框以录入图幅序号，生成选择图幅号的打印布局与打印两个命令按钮，两个命令按钮含VBA代码。VBA代码含有8个子过程，经过验证，代码运行良好。代码具体内容及步骤如下:

图4 分幅面数据示意图

3 结果与分析

3.1 成果图

研究结果表明，基于GIS制作的森林分类区划界定成果图图符清晰，图面美观，数据精确，能准确地表达区划结果的各项数据指标，设计好的成果图表目录及成图见图7。

3.2 ArcGIS的应用优势

3.2.1 提高制图精度

ArcGIS软件制图过程中，系统数据源兼容多种格式，可以充分利用原始数据直接在系统中进行处理，避免了由于人工二次输入产生的误差，同时数据传输和转换时不发生数据失真和丢失，提高了制图精度。

图5 联接数据示意图

图6 图层属性框(包含专题图表示方法)示意图

3.2.2 确保成图质量

在作业流程中批量、自动化技术的使用，代替了大量的手工作业工序，确保了成图质量;输出时引用了地图模板，保证了地图着色的准确，地图符号大小一样，线型完全一致，地图标注和地图整饰则完全符合《林业地图图式》的要求，这些都是传统的制图方法难以实现的。

图7 成果图表目录及成图示意图

3.2.3 提高工作效率

ArcGIS软件让绘图人员解脱了繁重而枯燥的手工劳动，省去了制图印刷过程中的许多工序，简化了制作工艺，大大缩短了成图周期，提高了工作效率。

3.2.4 方便成果应用

根据需要，GIS软件制图可实现地图的任一比例尺变换、投影变换、座标变换，为地图的更新、再版、比例尺变换等带来极大的方便。GIS软件还能随时输出样图、校对修改后即可出图，错误率、返工率均显著下降。尤其是分幅出图的实现，使得森林分类区划成果的应用变得极其便利。

3.3 基于ArcGIS的森林分类区划界定应注意的问题

(1)在扫描地形图时，视计算机处理能力，一般选取300 dpi的分辨率，保证图面清晰的情况下尽量不影响计算机处理速度。

(2)在进行校正和配准地形图时控制点选取应尽量分散且均匀分布，一般来说，控制点数目越多，校正效果越好，设计内容布设就越精确。

(3)必须建立正确的拓扑关系，地图编辑才能有效地进行。

(4)因此，在矢量化底图时，一定要特别小心和仔细，尽量做到不漏线、不错线。

3.4 结语

元坝区森林分类区划界定成果图符清晰，图面美观，数据精确，能准确地表达区划结果的各项数据指标。分幅出图的实现使得森林分类区划成果的应用变得极其便利。该技术除可应用于其他地区森林分类区划界定工作外，还可以用于林地征占用、森林公园规划、自然保护区规划等林业工作，在整个林业行业乃至其他涉及地图绘制的行业领域具有较大的应用推广价值。

［1］ 罗增斌，廖志抗，赵琛，等四川省森林资源分类区划界定与分类经营管理模式研究［J］.四川林业科技，2006，27(4):26～34.

［2］ 张超，黄清麟.林业区划研究综述［J］.林业资源管理，2005，(5):16～20.

［3］ 林岚岚，张冰.地理信息系统在林业制图中的应用［J］.林业勘查设计，2006，(3):80 ～81.

［4］ 曾思齐，肖化顺，石军南.地理信息系统支持下的森林分类区划界定［J］.中南林学院学报，2004，24(5):11～15.

［5］ 元坝区统计局.永安统计年鉴［C］.四川元坝，2004.

［6］ 李建波.基于ArcGIS软件的林业制图中面层缝隙处理方法［J］.林业调查规划，2009，34(4):1 ～2.