几种地理信息工具在林业项目管理中的应用

王 强，范小莉，梁 玉，房 用*

(1.山东省林业外资与工程项目管理站,山东济南250014； 2.山东省林业科学研究院，山东济南250014)

1 林业项目管理的特点和需求

1.1 林业项目特点

本文所讨论林业项目主要指政府投资建设的造营林项目， 属于建设项目范畴。 原国家林业局2002年制定的《造林质量管理暂行办法》规定，造林项目要严格按照国家规定的基本建设程序进行管理[1]。 然而，相对于建筑类项目，林业项目天然具有分布广、环节多、周期长、量化难、变化快等特点，直接套用建设项目流程有很多不适宜的地方。 实际上，《造林质量管理暂行办法》已经于2016年废止[2]，但专门针对林业项目管理的规范性文件还没有出现，项目申请及审批等环节多沿袭旧例，大体按“按工程投资、按规划设计、按设计施工、按工程管理”的原则，向依国家基本建设程序规定的全过程管理发展，林业行业特色体现不足，林业项目的特色化、系统化管理有待加快成熟。

基本建设程序指建设项目从规划、设计、评估、决策、施工到竣工验收、投产使用的全过程。 具体到林业项目实施，涉及项目筛选、建议书申报、可行性研究报告申报、资金申请报告申报、实施方案制定、项目实施、监督指导、检查验收、竣工报告编写等多个环节。 项目有其自身特点，如周期性、独立性、综合性等，这些特点决定了林业项目管理的范畴要远大于单纯的造营林活动， 是一种综合的管理工作（表1）。

我国林业项目管理的特点与改革开放以来经济社会管理调整的变化是一致的，经历了从“总体性支配”到“技术性治理”的变化过程[3]。 面向未来，现代林业项目的管理更需要强化“技术性”与“总体性”的结合，以“精准化”为主要特征推进林业建设工作。

表1 项目的几个特点

1.2 林业项目管理的需求

按照项目生命周期，林业项目在不同阶段有不同的需求。 项目启动阶段包括规划、设计、评估、决策等环节，需要落实地块、树种、密度及栽植方式等内容。 按精准管理要求， 造营林信息要具体到小班—在启动前即计划好每一个小班的位置、 大小、树种、栽植方式等信息。 项目造林要避免像传统的计划造林，仅确定造林面积等大而化之的信息。 明确的小班信息更能够保证项目规划涉及的严肃性和评估决策的针对性。

项目实施中，即项目施工阶段，按照落实的小班、树种、造林模式进行造林，保证符合项目可行性研究报告的要求；投入和产出也可以以小班为基本单位进行及时的记录、汇总及分析。 实施中如有调整项目内容的需要，同样可以按规定报批后进行小班尺度上的调整。 规划的精准和项目执行中的灵活性并不相违背。

项目竣工检查或执行中监测时，管理人员可以以小班数据库和电子地图为基础，保证监测的真实性和抽查的随机性。 符合要求的小班数据库和电子地图也保证了项目工作的稳定性和延续性，能保证深刻的“机构记忆”，不会因为人员变动而影响项目实施。 另一方面，各级使用的数据具有一致性，对项目执行的效果，可以从不同角度通过小班数据库进行统计分析，高效方便。

本文针对林业项目的造林过程，介绍相关地理信息工具在项目管理中的应用，展示其提高管理效率、提高管理精度的作用。

2 山东沿海防护林工程项目

山东沿海防护林工程项目是山东省首个对立对接欧洲投资银行实施的林业外资项目，贷款3300万欧元， 在全省4 市15 县营造防护林约3.3hm2，项目于2017年3月正式启动实施。

在项目的管理过程中，涉及省、市、县级项目办及造林实体等多个层次，要符合国内、国外两方面的要求。 通过利用数据库和电子地图，有效提高了项目管理管理的效率和精度，以“精准化”为主要特征实践了以项目的形式利用外资实施林业建设工作。

项目启动之初，落实了全部造林地块，在全省划定1997 个造林小班，共31369.38hm2。涉及4 种造林模型、5 种造林实体。 所有小班全部上图（ArcGIS）， 并将小班信息纳入Excel 表格中作为管理数据库。 之后的项目执行、调整均以其为基础，保证项目执行的连贯性和严肃性。

ArcGIS 电子图中各小班包含数据库中的关键信息， 每一个小班均有唯一的欧投行ID 编号，与Excel 数据库小班信息一一对应（图1）。 划定的小班信息可以导入Google 地球、奥维地图等电脑端或移动端地理信息工具，方便项目执行管理、检查验收等工作。 截至2018年底，项目已基本完成。

图1 项目造林小班电子图全省汇总

3 地理信息工具介绍和应用

3.1 林业项目对地理信息工具的要求

地理信息工具首先分为硬件工具和软件工具。硬件工具主要指外业调查中需要专业GPS 手持设备， 以及目前已经普及的带有GPS 功能的手机、平板等，其特点及差别见表2。不论专业设备还是普通设备，都应该具有移动性好、性能可靠的特点。 软件工具则指在电脑或移动设备上运行的能够处理地理信息系统的软件或应用。

本文主要介绍几种软件工具在实现项目管理目标中的应用。

表2 地理信息工具硬件工具特点

3.2 ArcGIS 确定项目小班所在

ArcGIS 是由ESRI 公司出品的一个地理信息系统系列软件的总称。 按应用平台划分有桌面版本、服务器版本和移动版本，其中一般用户常用的是桌面版本，主要作用是画出小班图，掌握小班面积、位置等信息[4]。当前，ArcGIS 已经是林业工作中常用的软件，在林业项目管理中ArcGIS 的应用主要涉及项目区小班划定、小班属性信息导出等环节[5]。

3.2.1 底图的准备

在林业项目规划设计中，底图主要包含不含坐标的纸质地形图和有坐标系统的电子版地形图2种类型。 前者顾名思义是纸质底图或其扫描件，后者包括CAD 格式，Geoway 格式及ViewGIS 格式等[6]。扫描纸质地形图可以进行坐标系配准工作，得到含有地理信息的底图[4]。 但这种方法较为麻烦，目前影像图可以使用国家或省级统一购买的卫星影像图片，精度要求高的地区可以购买航拍影像数据。

小班是图形。 图形相对整体区划有其相对位置，因此一个项目需要使用统一的shp 图（如各县的shp 数据）作为勾画小班的出发点。 在山东沿海防护林工程项目的实际操作中，我们即省级通过统一下发shp 格式县级数据， 保证各单位汇总信息的一致性。

3.2.2 小班图形要素数据（shapefile）的建立

小班图形信息的建立同样有多种方式。

（1）外业调查记录的林地小班点坐标依次输入到Excel 表中，采点时沿逆时针或顺时针依次排列，第一个坐标点与最后一个坐标点重合，即可形成闭合的小班[4]。

（2）目前手持设备可以直接记录小班边界，沿小班走一圈即可准确记录。 内业阶段导出至电脑即可，一般kml 格式是较为通用的格式。

（3）直接通过ArcGIS 在底图上勾画。在Arcmap工具栏内点击ArcCatalog， 在ArcCatalog 窗口中选择建立图层的路径，在右边的窗口中点右键，新建shapefile，要素类型中选择“面（polygon）”[5]。

以上列出3 种构建小班的方式，但实际操作中不仅限于此，还有很多其他方法和途径。 采用何种方式以信息准确且工作量少为原则，结合已有工作基础，选择合适方法。 如有些地区采用CAD 做工程设计，同样可以将信息导出为GIS 格式[7]。

3.2.3 小班属性

输入的小班要完善相关信息， 如实施主体、树种、合同编号等内容。 在左侧内容列表中右击“小班图层”，点击打开属性表，选项（options），添加字段（Add filed），在添加字段对话框输入相关内容，注意字段类型要符合信息特点，区分数值型、文本型。 编辑属性时可以打开属性表，逐条记录输入，也可以在小班点右键-属性-打开图形属性对话框，在图形属性对话框中输入属性信息[4]。

通过上述操作， 可以获得项目小班的全部信息。 要注意，为便于各单位数据的合并汇总，保证数据一致性， 小班属性结构不宜各单位单独建立，应由上级主管部门统一建立下发。

小班属性可以导出为表格文件，方便业务人员日常操作。 需要注意小班必须有统一的编号，保证项目执行过程中电子图小班和表格中小班的一一对应。

3.3 Excel 快速汇总分析项目数据

汇总后的ArcGIS 小班信息， 可以通过GIS 软件，对属性数据库以及空间数据库中的信息进行综合查询，有丰富的逐级查询、图形和属性数据互查、查询地理因子及坐标等方式。 然而在实际项目执行中，由于基层行政资源的稀缺性，能够熟练使用ArcGIS 的业务人员不会一直留在一个项目，日常管理可能会交给他人。 为保证项目管理的方便， 把与ArcGIS 信息数据导出， 使用Excel 进行存储和分析更加符合实际需求。

Excel 显然不属于专业地理信息工具，但能够存储小班信息， 能够以数据库的格式存储和管理数据，用数据透视表汇总和分析数据。 所谓数据库的格式，即把表中的每一个列作为一个字段，每个字段包含特定类别的信息。 山东沿海防护林工程项目数据库指标包括以下35 项指标：省、地级市、县/县级市/区、乡镇（国有林场）、村（集体林场）、欧投ID、X 坐标、Y 坐标、小班、实际种植面积（hm2）、森林权属、实施主体、地租、坡度、造林类型、主要树种、造林年份、造林月份、株行距、每公顷株数、轮伐期(年)、土壤质地、种苗投资、整地投资、栽植投资、抚育投资、病虫害投资、浇水投资、其他投资、市场距离（公里）、设计人、设计时间、实施主体类型、地貌类型、小班状态。

其中小班状态分类4 种类型： 不变、 取消、新增、修改，用来描述在项目发生的变化。小班通过I D实现Excel 信息与ArcGIS 信息的一一对应。 项目造林面积可以通过数据透视表实现快速分析[8]（图2）。

图2 数据透视表统计不同单位的各造林模型面积

在项目执行期间，通过更新小班数据并应用数据透视表，可以快速方便汇总进展数据，从不同角度进行分析，如不同造林主体、不同造林模型的进度情况，为项目管理、报告撰写提供准确依据并大大降低工作量。

3.4 移动端信息工具方便项目规划、实施及检查

3.4.1 奥维地图

奥维地图是一种跨平台地图浏览器[9]，集多种地图于一体，分为手机版和电脑版，软件支持自绘地图、轨迹记录、导入CAD 文件等功能[10]。利用奥维地图软件中的导入功能，可以将ArcGIS 中的小班生成kml/kmz 文件导入移动设备， 为准确进行外业调查提供更好的支撑。

奥维地图支持多种地图浏览，包括Google 地图与卫星图、Bing 卫星图、百度地图、搜狗地图、Google地形图、OpenCycle 等高线地图等，还可以在这些地图间自由切换。 山东沿海防护林工程项目实践中常使用清晰度较高的Google 地图，可以在地图上随意设置区域，下载该区域内的卫星图，节省流量。

在项目规划阶段，奥维地图移动端也有助于调查和小班划定。 使用奥维地图直接现场记录小班边界，可以摒弃纸质地形图，不需大量购买1：1 万地形图，节省购置费用，也避免纸质地形图出现的老旧，购买周期长，更新地物不及时的缺点。 此外还省去了纸质图上作业和电子数据编辑之间繁琐的数据矢量化工作，将外业工作与内业工作全部落实同一平台上，大大简化工作量，提高工作效率[11]。

在项目执行及检查阶段，奥维地图同样能够提高工作效率和精度。在手机上用奥维地图打开施工/检查小班的kml/kmz 数据， 能直观的看到检查主体与造林小班的相对位置，小班位置与实际情况符合程度等内容，这种特点增加了检查的准确性和方便性，受到项目工作者的普遍欢迎（图3）。

图3 在手机上查看小班示意

此外，该软件也有一般地图的信息查询、位置分享等功能。 一个缺点是耗电量比较大，野外工作时最好配备充电宝。

3.4.2 Google 地球

Google 地球同样分为电脑版和移动版， 电脑版功能较强，如可以查看设定区域历史影像，可以查看同一地区各类地物的变迁过程，能够直观验证造林效果（图4）。

图4 Google 地球中查看地块历史影像示意

和奥维地图移动端一样，Google 地球移动端同样支持kml 或kmz 数据的导入和导出， 实现和shp文件的交互，kml/kmz 小班数据现场叠加Google 影像便于项目造林进展的观测和分析。 一般国内使用奥维地图比较方便， 但有些国外专家喜欢使用Google 地球， 为了能和他们在同一基础上交流，实施好林业外资项目，应该对Google 地球的基本功能熟练掌握[11]。

3.4.3 Galileo 离线地图

Galile 离线地图也是一个欧投行专家常用的软件。 其主要功能在奥维地图中均有实现，但也有自身特点和优势。 首先，它是一个离线地图，提前下载好矢量地图以后不耗费流量，且特别省电。 其次，它有很好的基于事件的路径及地点记录和组织方式，符合整理和记忆习惯（图5）。第三，其具有全球通用的特点，如果到境外工作或旅游的时候比较方便。

图5 奥维地图事件记录及路线记录示意图

在实际应用中， 奥维地图可以作为对事件、地点、事件、人物等信息的记录和组织工具，对较为复杂的管理工作具有现实的帮助作用。 所产生数据可以在多个平台上云端存储（如iCloud 等），能够保证数据的安全性和可移植性，方便设备更换以及减小设备丢失带来的损失。

4 讨论与展望

随着地理信息技术的快速发展，相关工具越来越促进林业项目管理的精准和高效。 本文仅就几种软件/APP 在项目管理方面的应用做一综合整理。实际上， 能够实现类似功能的软件还有很多， 如ArcGIS Online、 手持端ArcGIS Collector，Avenza Map等软件， 有些是一些国外林业工作者习惯使用的。当然， 我们在选择工具时一定要从实际需求出发，选择适合自己的产品。 手机端还有户外助手、六只脚等也能实现路径记录、定位等功能，但这些应用与ArcGIS 数据的结合做不够方便，而且很费电。 本文介绍的几种工具和应用是在项目管理实践中筛选出来的，现阶段应用较为方便，希望对大家的选择有所帮助。 信息科技发展日新月异，以后还会有更多更好的工具出现， 需要我们一直保持敏锐，学习更新、应用实践。