3S技术在重庆市荣昌区森林资源管理“一张图”年度更新中的应用

李 博，周先进

（重庆木道林业咨询有限公司，重庆 400060）

森林资源管理“一张图”年度更新工作是林业行业一项常态化的重要基础工作，其目的是通过调查分析林地保护利用状况及管理属性等变化情况，及时掌握林地利用现状及其消长变化情况，保持林地调查数据和林地数据库的真实性、准确性和时效性，为林地保护管理和生态建设提供支撑。

林地变更调查对象是森林采伐、植树造林、占用征收、林业案件、自然灾害及造林未成林地等因素导致地类、管理属性发生变化的地块，其中变更调查的重点是林地与非林地、森林地类与非森林地类之间的变化。林地变更的原因一般有人工造林、人工采伐、森林火灾、森林病虫害及林地征占用等。林地“一张图”是重庆市各地重要的国土空间规划和生态红线保护规划之一。

1 年度更新的内容

林业资源作为生态资源中的重要组成部分，在我国生态环境的发展过程中占有重要地位[1]。2020 年重庆市荣昌区森林资源管理“一张图”年度更新工作的拟定上期为2019 年，变更截止日期为2019 年12 月31 日。具体的工作内容包括4 点。1）对上期林地变更调查成果纠错、纠偏。2）区划2019 年林地更新情况。利用2019 年林业生产经营管理资料成果图，更新公益林、商品林的数据。3）结合“多规合一”、政府及相关部门的规划、工程建设、园区建设等，在坚守“林地、森林”2 条红线的基础上调整森林类别和林地保护等级的空间分布。4）现场调查、补正林地小班因子，正确填写林地管理类型。

更新的范围是所有成片林面积在667 m2以上的林地，包括按林地管理的林地、按非林地管理的林地和其他林地。2019 年，所有涉林地块发生变化的区域包括造林、工程建设使用林地、采伐及灾害导致林地损失或地类变化的区域。

2 3S技术

GIS（Geographic Information System）的中文名称为地理信息系统。利用GIS 技术建立完整的信息管理系统，确保森林资源调查规划的系统性和完整性，对林区各因素进行综合性的分析，帮助实现森林资源的科学管理和有效应用[2]。

GNSS（Global Navigation Satellite System）的中文名称为全球导航卫星系统，包括全球定位系统（Global Positioning Systems，GPS）和北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）。目前最普遍的应用包括手机、平板电脑在内的移动设备定位，国内大部分移动设备使用的是北斗卫星导航系统，该技术在林业生产、火灾防控、景观营造、森林资源调查及林业采伐管理等工作中均发挥着很大作用[3]。

RS（Remote Sensing）技术又称遥感技术。在实际应用过程中，RS 技术拥有较广的观测范围，能够通过多波段成像技术准确、快速及高效地获取信息数据，具备较低的使用成本，同时影响因素较少[4]。套用航片、正射影像图、森林环境监测及光谱分析对比等，可获取更广泛的地域信息。然而由于光谱波段影响大，精确定位与分类数据的能力较差[5]。

3 在“一张图”年度变更准备过程中的应用

3.1 制作工作底图

收集2019 年森林资源管理“一张图”数据，运用ArcGIS 软件对空间信息数据进行赋值和矢量化，为后期工作开展提供工作底图。收集的资料主要包括以下3 项。1）资源数据。2018 年林地变更调查成果并进行拓扑检查；2019 年林业生产经营资料，重点是造林和工程建设使用林地等相关材料；2019 年涉林自然灾害调查图；林政案件勘界图。2）影像数据。2019 年的卫星影像。3）为符合“多规合一”的要求，收集国土、规划、城乡建委、交通、水利及农业农村等相关部门的规划图和施工图。

3.2 分析疑似变更图斑

在前期林地“一张图”数据成果基础上，叠加最新的遥感影像，在ArcGIS 软件中加载2018 年林地变更数据、前期遥感影像图、后期遥感影像图及国家移交的遥感判读数据，判读确定变化图斑中的疑似变更图斑。

在ArcGIS 软件中对2018 年的变更数据进行编辑，对新增或减少的变更图斑进行单独处理，单独建立属性层。对合并后的数据库字段进行对比分析，新增本次变更需要的关联字段和空白字段。

4 在“一张图”年度变更内业数据处理中的应用

内业数据处理最核心的工作是解译。按照测绘专业上解译的相关要求，将遥感影像上通过色彩、纹理、结构等可识别的特性作为依据，解译变更图斑。以镇、街道为单位划定片区，进行内业数据分析，分析后的数据和图斑下发给外业调查人员。以重庆市荣昌区直升镇为例，分析出的变化情况见图1。

图1 内业GIS 分析疑似变更图斑示意图

使用GIS 技术和BDS 系统，建立“互联网+林业”数据库中心，使用ArcGIS 软件对林地图斑进行建库，使用北斗卫星导航系统对疑似变更的图斑进行定位，在数据库中标明位置、属性、变更时间及变更原因等。

外业举证过后，对完成的疑似变更图斑进行变更，还要进行数据库的拓扑检查和相关软件检查，利用ArcGIS 软件和国家系统的检查功能，对数据库成果进行检验，直至空间与属性因子无误。使用ArcGIS 软件建立数据库后，数据实现了标准化，去掉了多余流程，提高了工作效率。

将数据库中的属性变化、位置偏移等信息在ArcGIS 软件中叠加，与遥感判读数据衔接，通过对比分析，判读行政区内有无其他变化图斑，若无变化，则本次建库工作完成。

5 在“一张图”年度变更外业调查中的应用

“一张图”年度变更外业的主要工作是对内业解译得到的变化图层和国家下发的判读数据进行实地调查取证，核实情况、收集数据。以疑似变更图斑为基础，以变更档案资料为依据，逐块调查实地情况，分析变化原因。3S 技术的应用解决了“一张图”中人工成本高、资源数据不清、耗时多、信息采集与处理手段落后及信息交流速度慢等众多外业问题。

核对档案资料中记载的变更图斑和遥感解译出来的变化图斑是否一致，分析遥感影像解译有、档案资料无的图斑的存在原因，并判断是否需要变更。对于航片上有云、雾、水汽遮挡覆盖的范围，在外业调查中应使用GNSS 系统明确位置，完善并补充相应位置的变化图斑情况。与“三调”图斑差异明显的小斑，在GNSS 定位系统软件上标明位置、列明原因。

在工作中结合使用GIS 技术和GPS 技术，提高数据分析的精准度，对数据进行优化和调整。结合RS技术对观测影像数据等资料进行全面科学的收集。

在外业调查中，3S 技术仍存在一些需要改进的地方，如BDS 系统与遥感影像在小斑区划上存在一定的偏差，偶尔会出现调查人员已经进入小班，但手机、平板电脑还没进入小班范围的问题。

6 在“一张图”和“三调”衔接中的应用

1）在ArcGIS 软件中准备好“一张图”的成果和“三调”成果，选取需要的图层，包括林地、公益林、商品林，导出标准版坐标定位正确的shp 图层，通过建立数据库将2 个图层文件同时导入数据库。

2）打开“一张图”的表，通过对属性的筛选选择出除林地外的图斑，将这些图斑导出为图层“FLD”。用图层“FLD”裁剪“三调”地类图层shp 文件，得到图层“FLD1”。

3）打开“FLD1”图层的属性表，使用筛选工具筛选属性为茶园、果园、乔木林地、灌木林地、竹林地、其他林地、公园与绿地等“三调”数据中涉及林地的地类，导出后得到图层“FLD2”。

4）对图层“FLD2”进行数据编辑，选中所有图斑，执行“拆分多部件”命令，打开属性表，添加字段CJDLMJ（裁剪地类面积），进行面积统计计算，得到数据表。

5）打开图层“FLD2”的属性表，导出CJDLMJ中大于667 m2的图斑和小于667 m2的图斑，分别建立2 个新图层，命名为“林地增加超过667 m2”“林地增加不足667 m2”。

6）制作好的图层导入ArcGIS 系统中，对于超过667 m2的图斑根据实际情况在“一张图”上执行“分割”命令，填写相应的属性到分割后的图斑属性中。对于不足667 m2的图斑，对林地小斑界限与遥感影像图上的同名地物之间的位移量或偏移量不超过图上距离 0.5 mm 的，可以酌情进行修边处理。

7）对于“水域及水利设施用地”“交通运输用地”等地类上一部分涉及林业的图斑，需要结合遥感影像图和实地进行确认。

在机构改革后，森林资源管理“一张图”年度更新与“三调”数据的结合是首次林业基础数据和国土基础数据相融合，在RS 技术与GIS 技术的参与下，“一张图”年度更新与“三调”无缝对接可以完美解决这一难题。

通过变更调查得出林地动态变更情况，得出林地动态变化表，见表1。

表1 林地动态变化表 单位：hm2

根据以上步骤，对公益林和商品林图斑进行相同方式的处理。从ArcGIS 软件中可以导出公益林和商品林的变化情况，公益林的变化情况见表2，商品林的变化情况见表3。

表2 公益林变化情况统计表 单位：hm2

表3 商品林变化情况统计表 单位：hm2

7 结语

3S 技术有力地推动了重庆市荣昌区森林资源管理“一张图”年度更新的快速进行，在更新前准备、更新过程中及更新后与“三调”的衔接中都起到了重要作用。林地变更调查加入了“互联网+”、3S 技术等新技术，可以提高林地变更调查的效率、准确性和可靠性。3S 技术的应用使“一张图”年度变更工作更准确、更省时、更省力，在“一张图”年度变更工作中有广泛的应用前景。