富陽市生態公益林地理信息系統的開發及應用

孫宇劍，王雪群，劉躍平，呂豐旻，謝錦忠

（1. 中國林科院亞熱帶林業研究所，浙江 富陽 311400；2. 浙江省富陽市林業局，浙江 富陽 311400；3. 浙江省富陽市國有林場資產經營有限公司，浙江 富陽 311400；4. 浙江省富陽市新桐鄉人民政府，浙江 富陽 311407；5. 浙江省富陽市水利局，浙江 富陽 311400）

1 生態公益林管理地理信息系統的建立

1.1 技術開發

系統以2002年富陽市生態公益林區劃和1∶10000最新的數字化地形圖為基礎資料，進行數據信息化，并與其他有關圖件、材料進行配準、迭加并關聯，做到圖形、屬性數據一一對應，并在GIS基礎軟件下開發用戶界面，進行生態公益林數據的管理、查詢與分析，形成生態公益林管理GIS系統平臺。在此平臺上，實行空間數據和屬性數據的關聯。目前已有完善的區域信息空間數據庫和屬性數據庫，本次范圍為富陽市區域，面積 1831.22 km2。以往的地形圖都為平面掃描所得，等高線沒有數字化，無法得到精確的高程模型，2008年，用最新的數字化地形圖解決了高程問題；其次在規劃成果中，主要內容是生態公益林分類區劃、資源調查，2002年，已將所有國家級、省級、市級公益林在CAD中進行了圖形處理，在地形圖中進行了勾繪，因此生態公益林的線條圖等相關資料都已具備。系統界面如圖1。

圖1 富陽市生態公益林管理地理信息系統登錄界面Figure 1 Login of GIS of Fuyang ecological forest

1.2 主要數據屬性

一是公益林小班數據準備，包括：①最新上報給省林業廳的重點公益林數據庫資料；②帶坐標的1∶10000的重點公益林分布圖和1：10000的市級公益林分布圖；③最新的萬分之一電子地形圖，包括縣（市）界、鎮駐地、村界、村駐地、水系、房屋、等高線、高程點注記、道路、橋梁等地形地物因子。2.5 M 的遙感影像圖和高程數據，以增加系統顯示內容的直觀性；④代碼表：行政區域代碼、鄉村代碼、生態區位代碼、重點區位代碼。二是經營單位數據；三是管護組織數據；四是相關文檔、圖片、影像資料、通訊錄等；⑤其它補充調查數據。

1.3 系統主要功能

可以隨意放大和縮小生態公益林全貌圖（圖 2），具有查詢、選定、自動計算距離和面積等，同時能按鄉鎮或村實行反向查詢，實現文字、報表、地圖的輸出和打印，這些屬于系統建立后的基本功能（圖 3）。系統建立后，從富陽市生態公益林輸出圖面中，可以非常直觀的看到全市公益林的分布情況。

圖2 富陽市生態公益林分布情況Figure 2 Distribution of ecological forest in Fuyang City

圖3 生態公益林查詢演示Figure 3 Ecological forest information

2 坡度等因子在公益林界定中的應用

2.1 坡度因子在系統中的表現

森林分類區劃界定就是在一定區域內，依據林業分類體系，采用生態重要性等級和生態脆弱性等級兩個指標，將林業用地包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林造林地、無林地和苗圃地劃分為生態公益林地和商品林地的過程。根據這個定義，生態重要性等級將作為首要條件。

在系統中，導入10 m高程等高線的富陽市矢量化地形圖，將坡度分成4個區間，在軟件中以不同灰色度表示出4個坡度區間（灰色由淺到深，坡度為從低到高，深灰色為30°以上），利用區劃的生態公益林數據庫，將其CAD小班線條導入系統，建立二個擁有相同字段名的屬性數據庫（dbf文件），相同的小班必須對應。得到各個小班的面積、生態區位等小班屬性。將不同屬性的小班著色，得到生態公益林小班和坡度關聯圖（圖4）。

圖4 坡度等級在生態公益林界定中的應用Figure 4 Application of slope in the definition of ecological forest

在圖4中，顯示的坡度等級為26 ～ 30°，而公益林分布均處于該坡度等級中，而該等級坡度在富陽市公益林界定中，占有相當大的比重，這與公益林界定的原則是相符的。從全市范圍來看，富陽市坡度等級圖如圖5。從坡度等級和公益林分布中，我們認為界定是符合界定原則的如圖 6，但是，界定的原則不僅僅是這一原則，相對集中連片和生態脆弱區等同樣也是界定的重要原則。

圖5 富陽市不同坡度等級顯示Figure 5 Slope different levels in Fuyang

圖6 坡度因子和富陽市生態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現象在系統中的體現

系統的優越性并不是體現在能看到公益林的分布，在2002年建立的CAD圖形技術中，也能實現這一狀態。在本系統中，由于有了萬分之一矢量化地圖和高精度的衛片，在系統中，將坡度分成了4個等級進行顯示：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（坡度出現小數點位，以四舍五入計），在加載的高精度衛片中更能直觀地看到（見圖7）。

從理論區劃界定的生態公益林所處的坡度看（見表1），坡度在26°以上生態公益林占富陽市林業用地面積的12.5%，占全市同類林業用地面積的97.4%。這部分林地立地條件較差，生態系統脆弱，比較容易破壞，應該作為生態重點保護林。

圖7 加載高精度衛片的公益林屬性關聯圖Figure 7 High-precision satellite photos divided by theory and in practice

表1 富陽市生態公益林理論區劃界定和實際區劃界定面積按坡度分布統計情況Table 1 Ecological forest area of Fuyang city

從實際區劃界定的生態公益林所處的坡度看，坡度在 26o以上生態公益林占富陽市林業用地面積的 4.7%，僅占全市同類林業用地面積的36.9%。這說明，在實際區劃界定工作中，大部分坡度在26o以上，立地條件較差，生態系統脆弱，比較容易破壞的林地未被劃入生態公益林保護范圍。

造成這部分需要重點保護的生態區未被列入保護范圍的主要原因有兩個：

1）未嚴格執行區劃界定原則：采用比例數控制或人為調整區劃界定成果。由于對分類經營工作及森林生態效益補償制度的認識不足，對國家公益林的區劃界定工作在指導思想上出現偏差，因而出現不按實際區位去區劃界定，而是按比例控制或人為調整區劃成果。其結果是造成國家公益林小班分布支離破碎，對今后的管護工作帶來困難，而且也很難發揮其生態防護功能。

2）人為經濟利益驅動：優質林地不愿劃入生態公益林。有些地區對國家公益林建設的宣傳發動不力，部分群眾對國家關于森林分類區劃界定相關的政策法規認識不足，受經濟利益驅動，不愿將林相較好的有林地劃為生態公益林，造成國家公益林的“缺塊、斷帶和開天窗”等現象。

正是上述原因，使得實際區劃的重點生態公益林比較分散，連片集中的保護區域較少。

3.3 本系統與省級公益林地藉系統在利用上的比較

2009年省級公益林地藉系統作為浙江省林業廳對公益林管理的重要手段和措施，實現的單機和網絡版二個運行系統，以“提高管理的時效性、準確性和協調性為目的，圍繞公益林面積管理這個核心，通過公益林面積、補償對象、管護組織、補償資金、檢查驗收、資源監測和檔案管理等多個管理模塊，有效解決公益林基礎數據的查詢、統計分析、檢查考核、數據變更、圖表報送等實際管理需要，適應公益林管理精準、實時、動態變化的信息化管理要求”。其最大的特點是“管理操作方便簡潔”。

3.3.1 二套系統的相似處和不同點 將2個系統進行比較發現，二個系統有相同點，但在實際應用中有較大不同。相同點是二個系統均可實現查詢、統計分析、檢查考核、數據變更、圖表生成等；不同之處是省級系統更注重查詢以及報表生成上報等管理上的使用，對修改相對較為慎重，且無法對公益林進行屬性數據、界定起源和界定結果的理論分析，從某種意義上，省級系統仍然是一套二維的管理系統，缺乏高程數據對公益林影響。而本系統，除了擁有與省級系統同樣查詢、修改、更新、數據及圖面輸出，能隨意放大和縮小顯示富陽市國家級、省級、市級公益林全貌圖，有標尺（顯示比例尺、屏幕視野、任意二點間的距離、直觀坡度），且更注重對屬性數據和實際林相以及地型、地貌、立地之間的相互影響和作用，從而為公益林的界定提供更多的理論支撐。其最大的特點是數據可以無限量的擴展，可以任意對數據進行模擬修改，如畫點（例如在地圖上對生態脆弱區作標記）、畫圓，不管有否得到需要的結論，都不會影響整個系統的原始數據庫。

3.3.2 二者優缺點 省級系統采用全省統一的標準進行開發，更方便各市縣的公益林管理，且接入口一致，容易操作，缺點是無法對公益林數據進行分析。本系統在擴展性和數據分析上有無與倫比的優勢，只要愿意，可以把任何與公益林相關的數據導入系統，進行對比分析，為公益林的界定和公益林在本市范圍內的生態功能提供理論依據，缺點是系統在ARCGIS軟件上使用，必須對軟件有相當的了解和掌握，才能熟練地應用和進行數據分析。

4 結論

4.1 實現了生態公益林管理地理信息系統常規功能

本地理信息系統所實現的查詢、統計、輸出等常規功能，與建立系統的目標完全一致，實現即時屬性查看功能、根據圖件信息查找小班信息、根據小班信息查找圖件信息、根據小班圖件之間的位置關系或小班和地物之間的位置關系查找小班信息、根據用戶自定義條件查找信息等多種查詢方式。

4.2 利用高程數據實現公益林的生態優先原則

在公益林界定中，生態優先原則是界定最重要的原則之一。在本系統中，利用系統高程模型，成功地將坡度因子引入現有公益林分布圖中，分析了富陽市已界定公益林的可取之處和不足之處，并分析了造成不合理界定的原因，從而為生態公益林區劃中坡度對林分保護的重要性提供了理論依據。

4.3 分析了本地理信息系統與省級公益林地籍系統的關系

分析了省級公益林地籍系統在應用中的便利性和易操作性等諸多管理上的優點，同時也分析了其不足之處，如過分強調管理和統計，而忽視了系統開發后數據的更新的便利性和系統的分析功能；本系統由于利用 COM組件開發 ActiveXDLL庫的方式，為系統的補庫提供了技術支撐，在理論上可以對數據庫實行無限的擴展，并加載各種不同補庫元素，進行輸出和分析。

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