富阳市生态公益林地理信息系统的开发及应用

孙宇剑，王雪群，刘跃平，吕丰旻，谢锦忠

（1. 中国林科院亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400；2. 浙江省富阳市林业局，浙江 富阳 311400；3. 浙江省富阳市国有林场资产经营有限公司，浙江 富阳 311400；4. 浙江省富阳市新桐乡人民政府，浙江 富阳 311407；5. 浙江省富阳市水利局，浙江 富阳 311400）

1 生态公益林管理地理信息系统的建立

1.1 技术开发

系统以2002年富阳市生态公益林区划和1∶10000最新的数字化地形图为基础资料，进行数据信息化，并与其他有关图件、材料进行配准、迭加并关联，做到图形、属性数据一一对应，并在GIS基础软件下开发用户界面，进行生态公益林数据的管理、查询与分析，形成生态公益林管理GIS系统平台。在此平台上，实行空间数据和属性数据的关联。目前已有完善的区域信息空间数据库和属性数据库，本次范围为富阳市区域，面积 1831.22 km2。以往的地形图都为平面扫描所得，等高线没有数字化，无法得到精确的高程模型，2008年，用最新的数字化地形图解决了高程问题；其次在规划成果中，主要内容是生态公益林分类区划、资源调查，2002年，已将所有国家级、省级、市级公益林在CAD中进行了图形处理，在地形图中进行了勾绘，因此生态公益林的线条图等相关资料都已具备。系统界面如图1。

图1 富阳市生态公益林管理地理信息系统登录界面Figure 1 Login of GIS of Fuyang ecological forest

1.2 主要数据属性

一是公益林小班数据准备，包括：①最新上报给省林业厅的重点公益林数据库资料；②带坐标的1∶10000的重点公益林分布图和1：10000的市级公益林分布图；③最新的万分之一电子地形图，包括县（市）界、镇驻地、村界、村驻地、水系、房屋、等高线、高程点注记、道路、桥梁等地形地物因子。2.5 M 的遥感影像图和高程数据，以增加系统显示内容的直观性；④代码表：行政区域代码、乡村代码、生态区位代码、重点区位代码。二是经营单位数据；三是管护组织数据；四是相关文档、图片、影像资料、通讯录等；⑤其它补充调查数据。

1.3 系统主要功能

可以随意放大和缩小生态公益林全貌图（图 2），具有查询、选定、自动计算距离和面积等，同时能按乡镇或村实行反向查询，实现文字、报表、地图的输出和打印，这些属于系统建立后的基本功能（图 3）。系统建立后，从富阳市生态公益林输出图面中，可以非常直观的看到全市公益林的分布情况。

图2 富阳市生态公益林分布情况Figure 2 Distribution of ecological forest in Fuyang City

图3 生态公益林查询演示Figure 3 Ecological forest information

2 坡度等因子在公益林界定中的应用

2.1 坡度因子在系统中的表现

森林分类区划界定就是在一定区域内，依据林业分类体系，采用生态重要性等级和生态脆弱性等级两个指标，将林业用地包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林造林地、无林地和苗圃地划分为生态公益林地和商品林地的过程。根据这个定义，生态重要性等级将作为首要条件。

在系统中，导入10 m高程等高线的富阳市矢量化地形图，将坡度分成4个区间，在软件中以不同灰色度表示出4个坡度区间（灰色由浅到深，坡度为从低到高，深灰色为30°以上），利用区划的生态公益林数据库，将其CAD小班线条导入系统，建立二个拥有相同字段名的属性数据库（dbf文件），相同的小班必须对应。得到各个小班的面积、生态区位等小班属性。将不同属性的小班着色，得到生态公益林小班和坡度关联图（图4）。

图4 坡度等级在生态公益林界定中的应用Figure 4 Application of slope in the definition of ecological forest

在图4中，显示的坡度等级为26 ～ 30°，而公益林分布均处于该坡度等级中，而该等级坡度在富阳市公益林界定中，占有相当大的比重，这与公益林界定的原则是相符的。从全市范围来看，富阳市坡度等级图如图5。从坡度等级和公益林分布中，我们认为界定是符合界定原则的如图 6，但是，界定的原则不仅仅是这一原则，相对集中连片和生态脆弱区等同样也是界定的重要原则。

图5 富阳市不同坡度等级显示Figure 5 Slope different levels in Fuyang

图6 坡度因子和富阳市生态公益林分布重迭后效果Figure 6 Effect of covering slope and ecological forest in Fuyang

2.2 坡度因子在公益林界定中未完善现象在系统中的体现

系统的优越性并不是体现在能看到公益林的分布，在2002年建立的CAD图形技术中，也能实现这一状态。在本系统中，由于有了万分之一矢量化地图和高精度的卫片，在系统中，将坡度分成了4个等级进行显示：a. 坡度在0 ～ 15°的林分；b. 坡度在16 ～ 25°的林分；c. 坡度在26 ～ 30°的林分；d. 坡度 > 31°的林分（坡度出现小数点位，以四舍五入计），在加载的高精度卫片中更能直观地看到（见图7）。

从理论区划界定的生态公益林所处的坡度看（见表1），坡度在26°以上生态公益林占富阳市林业用地面积的12.5%，占全市同类林业用地面积的97.4%。这部分林地立地条件较差，生态系统脆弱，比较容易破坏，应该作为生态重点保护林。

图7 加载高精度卫片的公益林属性关联图Figure 7 High-precision satellite photos divided by theory and in practice

表1 富阳市生态公益林理论区划界定和实际区划界定面积按坡度分布统计情况Table 1 Ecological forest area of Fuyang city

从实际区划界定的生态公益林所处的坡度看，坡度在 26º以上生态公益林占富阳市林业用地面积的 4.7%，仅占全市同类林业用地面积的36.9%。这说明，在实际区划界定工作中，大部分坡度在26º以上，立地条件较差，生态系统脆弱，比较容易破坏的林地未被划入生态公益林保护范围。

造成这部分需要重点保护的生态区未被列入保护范围的主要原因有两个：

1）未严格执行区划界定原则：采用比例数控制或人为调整区划界定成果。由于对分类经营工作及森林生态效益补偿制度的认识不足，对国家公益林的区划界定工作在指导思想上出现偏差，因而出现不按实际区位去区划界定，而是按比例控制或人为调整区划成果。其结果是造成国家公益林小班分布支离破碎，对今后的管护工作带来困难，而且也很难发挥其生态防护功能。

2）人为经济利益驱动：优质林地不愿划入生态公益林。有些地区对国家公益林建设的宣传发动不力，部分群众对国家关于森林分类区划界定相关的政策法规认识不足，受经济利益驱动，不愿将林相较好的有林地划为生态公益林，造成国家公益林的“缺块、断带和开天窗”等现象。

正是上述原因，使得实际区划的重点生态公益林比较分散，连片集中的保护区域较少。

3.3 本系统与省级公益林地藉系统在利用上的比较

2009年省级公益林地藉系统作为浙江省林业厅对公益林管理的重要手段和措施，实现的单机和网络版二个运行系统，以“提高管理的时效性、准确性和协调性为目的，围绕公益林面积管理这个核心，通过公益林面积、补偿对象、管护组织、补偿资金、检查验收、资源监测和档案管理等多个管理模块，有效解决公益林基础数据的查询、统计分析、检查考核、数据变更、图表报送等实际管理需要，适应公益林管理精准、实时、动态变化的信息化管理要求”。其最大的特点是“管理操作方便简洁”。

3.3.1 二套系统的相似处和不同点 将2个系统进行比较发现，二个系统有相同点，但在实际应用中有较大不同。相同点是二个系统均可实现查询、统计分析、检查考核、数据变更、图表生成等；不同之处是省级系统更注重查询以及报表生成上报等管理上的使用，对修改相对较为慎重，且无法对公益林进行属性数据、界定起源和界定结果的理论分析，从某种意义上，省级系统仍然是一套二维的管理系统，缺乏高程数据对公益林影响。而本系统，除了拥有与省级系统同样查询、修改、更新、数据及图面输出，能随意放大和缩小显示富阳市国家级、省级、市级公益林全貌图，有标尺（显示比例尺、屏幕视野、任意二点间的距离、直观坡度），且更注重对属性数据和实际林相以及地型、地貌、立地之间的相互影响和作用，从而为公益林的界定提供更多的理论支撑。其最大的特点是数据可以无限量的扩展，可以任意对数据进行模拟修改，如画点（例如在地图上对生态脆弱区作标记）、画圆，不管有否得到需要的结论，都不会影响整个系统的原始数据库。

3.3.2 二者优缺点 省级系统采用全省统一的标准进行开发，更方便各市县的公益林管理，且接入口一致，容易操作，缺点是无法对公益林数据进行分析。本系统在扩展性和数据分析上有无与伦比的优势，只要愿意，可以把任何与公益林相关的数据导入系统，进行对比分析，为公益林的界定和公益林在本市范围内的生态功能提供理论依据，缺点是系统在ARCGIS软件上使用，必须对软件有相当的了解和掌握，才能熟练地应用和进行数据分析。

4 结论

4.1 实现了生态公益林管理地理信息系统常规功能

本地理信息系统所实现的查询、统计、输出等常规功能，与建立系统的目标完全一致，实现即时属性查看功能、根据图件信息查找小班信息、根据小班信息查找图件信息、根据小班图件之间的位置关系或小班和地物之间的位置关系查找小班信息、根据用户自定义条件查找信息等多种查询方式。

4.2 利用高程数据实现公益林的生态优先原则

在公益林界定中，生态优先原则是界定最重要的原则之一。在本系统中，利用系统高程模型，成功地将坡度因子引入现有公益林分布图中，分析了富阳市已界定公益林的可取之处和不足之处，并分析了造成不合理界定的原因，从而为生态公益林区划中坡度对林分保护的重要性提供了理论依据。

4.3 分析了本地理信息系统与省级公益林地籍系统的关系

分析了省级公益林地籍系统在应用中的便利性和易操作性等诸多管理上的优点，同时也分析了其不足之处，如过分强调管理和统计，而忽视了系统开发后数据的更新的便利性和系统的分析功能；本系统由于利用 COM组件开发 ActiveXDLL库的方式，为系统的补库提供了技术支撑，在理论上可以对数据库实行无限的扩展，并加载各种不同补库元素，进行输出和分析。

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