探析基于GIS的森林资源管理系统

马 强

(青海省海东市乐都区下北山林场，青海 海东 810700)

森林被誉为“地球之肺”，是以木本植物为主体的生物群落，是集中的乔木与其它植物、动物、微生物和土壤之间相互依存相互制约，并与环境相互影响，从而形成的一个生态系统的总体。优质的森林资源是绿色生态环境的基础，也是生态环境建设、绿色经济发展的重要基础。要想森林资源高质量发展，提供稳定高效的生态系统服务必不可少。实现可持续发展，打造强大的绿色产业链，满足人类对森林物质产品、健康、教育、旅行和运动等方面的需求[1]，需要有强大的森林资源管理系统，目前我国森林资源管理系统还有很大的上升空间，应尽快与发达国家缩短距离。而森林资源信息具有地理信息特征，因此地理信息系统是森林管理系统中十分重要的工具。

1 森林资源管理系统的重要性

一直以来，森林资源都是最为重要的自然资源，其提供了生物多样性的传递，它在人类生存中也发挥着重要作用，为人们提供了基础的生活和生产资料。此外更为重要的是，森林具有维持水土和风能等生态功能，还可以固沙、净化空气以及消除噪音。目前，森林资源和环境问题日益凸出，为了实现资源的可持续发展，人们开始日益重视对森林资源的长期管理以及精准的检测。为解决这些问题，大量的新技术现已广泛应用于森林资源管理中。

森林资源的特点是覆盖面广、种类多，又在空间上存在其特殊性，所以使得森林资源数据具有这五个特点[5]:第一、森林资源数据的属性信息十分丰富多样；第二、由于森林资源的空间分布性，使得拥有地理坐标的地形数据成为森林资源最为重要的基础数据；第三、森林资源管理是在不同级别上进行管理的，林业部门在不同层次上管理的森林资源数据内容也是不同的，例如林场、县林业局；第四、由于森林资源的动态性，使得森林资源数据每隔一段固定的时间就要进行更新，例如一类清查数据每5年更新一次、二类调查数据每10年更新一次；第五、森林资源数据很复杂，数据量非常大，林业管理决策者若想要对这些数据全面分析，掌握他们的动态变化，以传统方式来完成并非易事，所以只有利用地理信息系统(GIS)才能有效解决这一问题[6-8]。

近年来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展已经开始走上了全面发展的阶段，ArcGIS已经越来越广泛的被应用在林业，数字摄影测量和遥感应用等领域。数据向GIS源源不断提供地形和专题信息，在全国以及省级以上的林业部门都采用了标准的国家基础空间数据格式[9]，2011年国家林业局统一要求以ArcGIS或MapGIS格式提供矢量空间数据库。

大数据与互联网技术的飞速发展使得数据影响的范围越来越广泛，数据也变成促进各行业发展的基础所在，且必不可少。数据可视化帮助人们更直观地观察数据特征，数据分析则帮助我们全面地掌握事物发展趋势和规律。所以，如何更好地分析可视化数据已成为最受欢迎研究方向之一。数据可视化是指图表显示形式、样式十分简单和直观，它可以将数据随一种指标的幅度变化和相关性表现出来。数据可视化技术适用于各种行业，能使复杂的事物或逻辑变得简单继而进行展示，以帮助决策人做出预测和判断[10]。

2 地理信息系统(GIS)

近十多年来，GIS开始得到全世界范围广泛的关注，而在1998年初，美国戈尔提出的“数字地球-认识21世纪我们这个星球”，这一新概念更是将GIS这一核心技术推向高潮，全世界都开始掀起了“数字地球热”这一新的篇章。

GIS技术在林业调查中能促进林业工作朝着科学化方向前行，也可以提升林业调查的效率。调查森林资源并处理相关数据信息，也是GIS技术在林业工作中应用的关键点。使用GIS系统数据库和处理模式，工作人员能及时查询林业资源空间属性等。GIS技术还可以应用在林业制图和遥感图像识别和自动成图等方面[11]。

地理信息系统(GIS)是一种十分重要的空间信息系统，是结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，是以地理空间数据库为基础，对分布数据进行管理、运算、分析和显示的技术系统。GIS技术把地图这种独特的数据化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。

MapObjects是ESRI公司提供的一组供应用开发人员使用的制图与GIS功能组件,开发人员可以在应用程序中添加制图和GIS功能，主要的开发环境有VC、VB等。在熟悉的开发环境中可以通过调用对象及其方法、属性来实现各种GIS功能。这都是建立于Microsoft公司的对象和嵌入技术(ActiveX)之上。

MapObjects可以读取的数据文件主要是Shapefile、Coverage和各种CAD文件等。而每个图层则必须包含以下这三个特征文件：空间特征数据文件shp、索引文件shx、属性数据文件dbf。只有这三个文件都存在，才可以使用MO组件。MapObjects的绘图就是在Map上产生图形对象的过程[12]。MapObjects是提供制图与GIS功能的OLE控件，它包含超过45个OLE对象。MapObjects地图控件可以直接插入到许多标准开发环境的工具集中，它们具有灵活性和多种MapObjects的对象，分类图如图1所示。

图1 MapObjects的对象分类图

3 系统发展的研究现状

除我国之外，GIS在林业方面的发展主要集中在西欧、东亚和北美这三个地区。美国的爱德华州Patlateh公司使得GIS在美国迅速发展成为一个行业。而在GIS 应用中林业部门是最早之一。GIS主要用于森林动态监测、森林旅游规划、木材生产计划和造林规划设计等方面。目前，森林资源调查与检测已经突破了传统的范围扩大到全球的环境变化研究中。近年来美国联邦林务局组织了一个关于综合遥感信息处理集成资源数据库的项目研究，其目的是将遥感及其相关技术用于GIS数据库的建立[13]。加拿大是利用GIS和RS程度最高的国家，主要依靠遥感技术。采取具有分析功能的Arc/info系统，通过属性信息得到空间信息，把这些信息最终加入加拿大森林资源数据库(Candian Forest Resource Data System)(CFRDS)[14]。

在东亚，联合国粮食及农业组织中的一些机构使用地理信息系统用于林业，例如湄公河流域植被保护中采用了GIS系统等。1990年，日本伊藤达夫利用GIS制定森林经营决策方案，并在应用后取得较为满意的结果。1997年印度遥感研究所的S.K.Bhan、S.K.Saha、L.M.Pade利用GIS与RS、GPS对印度东南部热带雨林地区研究中建立了遥感地理信息模型，这是在可持续发展中利用3S技术的典范。从GIS在林业领域中的应用来看，它已经被广泛应用于林火管理、病虫害管理、木材收获计划和森林生态景观分析等森林资源管理上，也应用于林道网优化、林道网评价和车辆管理等森林工程领域中[15]。

从20世纪90年代开始，各种GIS商业软件都在向Web靠拢，各种WebGIS系统接连出现，GIS产品与WWW挂钩、接轨和包装[16]。

国外基于WEBGIS的森林资源管理系统应用比较广泛。加拿大各省在90年代初期就采用“3S”技术进行森林资源调查，在网络上进行发布。目前，美国成功开发应用于森林资源调查的“3S”技术，并在森林资源管理中，建立了大量的地理信息系统及其辅助决策系统，在互联网上实现资源数据共享[17-18]。

4 结语

森林是陆地系统中最大、最稳定的生态系统，具有多种效益与多种功能。森林面积与林分的变化，都会引起一系列诸如物种灭绝、土地荒漠化等生态灾难。因此，各国都十分关注本国森林的变化，旨在通过各种途径来管理本国的森林资源。随着森林管理的发展，传统的森林资源管理方式以及对资源的人为调查方法已远远不能满足多层次用户的需求。因此，在现代化进程中，利用信息技术提高森林资源的规划管理和服务水平，是大势所趋。基于GIS技术建立的森林资源后台管理系统具有重要意义[19]。

第一，充分利用信息资源，作为一个管理系统，它具有数据储存，数据管理和及时更新数据特点，这些数据为日后相关部门的管理工作提供了第一手材料。而随着网络技术的发展，这些基本数据可以在网上传输，不同的部门可以随时访问森林资源数据，这样就可以使整个系统的效率大大提高。第二，在森林资源规划方面，其充分利用森林资源管理的空间分析，数据统计等功能，其可提高森林资源管理的工作效率，丰富其表现手段，提高分析能力和准确性，从而推动森林资源管理工作更加全面、科学。

综上，这一研究能够实现森林资源管理的现代化、科学化，促进了森林资源的可持续发展，对今后森林资源管理决策等方面具有重要的现实意义，对整个森林资源管理事业的发展也起到很大的促进作用，同时也会带来更大的经济效益与社会效益。