縣級林地年度變更研究

文/聶雄 石軍南 羅鵬 唐小明

1 中南林業科技大學 湖南長沙 410004

2 中國林業科學研究院資源信息研究所 北京 100091

林地資源的更新是森林資源更新的重要組成部分。由于現有的森林資源調查更新體系已經無法滿足各級林業部門的需求，同時隨著我國林地“一張圖”建設的完成[1]，為了保持和提高林地“一張圖”的現勢性，國家啟動了林地年度變更調查[2]。林地年度變更是貫徹落實國務院審議通過的《全國林地保護利用規劃綱要（2010-2020年）》的重要工作[3]，林地年度變更調查需要植樹造林、森林采伐和其他調整規劃等資料的支持。近年來，隨著3S技術、數據庫技術、網絡技術在林業的廣泛應用，我國部分省市建成了林業GIS數據庫和業務應用系統[4-7]，在一定程度上滿足了各部門業務管理的需要，但是隨著信息系統的增加，“信息孤島”、“系統孤島”問題逐漸暴露出來[8]。林地變更調查的各項經營措施、業務環節相互關聯，而現有的信息系統都是針對某一特定業務建立的，不能實現信息的跨部門共享和業務集成。同時缺少高效的協同更新流程和變更數據庫，總體更新效率低下。因此本文針對以上問題做了相應研究，對林地變更流程進行了優化以及設計了高效的林地變更數據庫，通過開發縣級林地年度更新數據庫管理系統進行了驗證，為建立職責明確、高效運轉的林地資源更新工作機制進行了探索。

1 林地年度變更內涵研究

1.1 林地變化原因分析

林地變化的原因主要包括植樹造林、森林采伐、規劃調整、占用征收、毀林開墾、非法占用、災害因素、自然因素、調查因素以及行政區劃調整、森林分類區劃、林權改革等。這些原因使林地變化可以概括為林地的內部轉移及林地與非林地之間的轉入轉出。林地內部轉移表現在林地利用狀況的變化以及管理屬性的變化，包括地類、權屬、森林類別等變化。林地與非林地之間的轉入轉出主要表現在林地范圍的變化[9]。

1.2 林地變更調查內容

1.2.1 林地范圍

(1)新增林地。包括： 因通道綠化、農田林網建設等植樹造林增加的林地； 因林業工程建設增加的林地； 規劃批準增加的林地。經縣級以上人民政府批準實施的規劃，使土地用途發生改變，由非林地轉為林地增加的林地。

(2)減少林地。包括： 因占用征收減少的林地；依規劃批準減少的林地；經縣級以上人民政府批準實施的規劃，導致土地用途發生改變，由林地轉為非林地減少的林地。

1.2.2 林地地類

(1)新增森林地塊。由非森林的地類轉為有林地或國家特別規定灌木林地新增的森林地塊。

(2)減少森林地塊。由有林地或國家特別規定灌木林地轉為非森林減少的森林地塊。

(3)其他林地地類變化的地塊。包括疏林地、一般灌木林地、未成林地、苗圃地、無立木林地、宜林地、林業輔助生產用地之間地類變化的林地地塊。

1.2.3 管理屬性

(1)林地權屬。國有和集體所有林地之間的變更，以及集體所有林地的農戶家庭承包經營、聯戶合作經營和集體經濟組織經營林地之間的變更，依據有關權屬證明核實確認。

(2)森林類別。國家級公益林地、地方公益林地和商品林地之間的變更，依據森林分類區劃界定成果核實確認。

(3)林種。按防護林、特用林、用材林、經濟林和薪炭林進行變更調查，核實確認記載到亞林種。

(4)工程類別。根據林業工程建設項目實施情況進行核實確認。

2 林地年度變更流程

2.1 林地小班變化情況分析

林地的變更以小班為基礎，結合GIS空間技術和林地小班調查內容，通過對林地小班圖形和屬性變化的最終規律分析，可以得出林地的內部轉移以及林地與非林地的轉入轉出會引起林地小班發生三種變化：小班新增，小班減少，小班保留。

2.1.1 小班新增。指非林地發生了轉入變化或原始林地的部分或全部發生轉移變化而產生的新小班，林地小班數量增加。如果原始小班和新增小班地類都為林地，則將原始小班稱為父小班，新增小班稱為子小班或派生小班，體現了兩者之間的繼承關系。

2.1.2 小班減少。指原始林地小班全部或部分轉換為非林地小班，林地小班面積減少，而非林地小班面積增多。但原始小班和變更圖斑小班之間不存在繼承關系。林地小班減少的可能原因為占用征收、規劃調整或者其他破壞性較大的自然災害。

2.1.3 小班保留。包括圖和屬性都變以及圖不變而屬性變兩類。部分區域發生轉移或轉出變化的小班屬于前一種保留小班。當小班新增或減少時，都可能伴隨著此類變化。自然生長引起的林分或地類變化的小班屬于后一種小班。

2.2 林地年度變更流程

我國林地年度變更調查工作采取的是三級聯動、兩級匯交的工作方式；省級林業部門根據兩期影像進行變更圖斑的邊界提取和檢測，形成遙感檢測矢量圖層，并將其與遙感影像下發給縣林業局?？h林業局則組織技術力量收集掌握本年度內的林地范圍、地類和管理屬性變更資料，由資源林政部門對業務數據集中處理，形成多個經營管理資料矢量圖層，應用前后期高分辨率衛星遙感影像進行對比分析，判讀區劃變化圖斑，通過調查核實后，確定林地變化情況，產出本期林地變更調查成果，經逐級匯總上報，完成全國林地年度變更調查工作。

3 林地更新數據庫設計

數據一致性是數據規范及安全訪問的基礎，共享數據庫可以消除“業務孤島”和“信息孤島”[10]，以便各類業務數據可以在不同部門間快速傳遞，及時發現并處理數據沖突。因此，保持數據庫一致性和共享能讓各業務部門進行有效的溝通和協作，各項更新業務能夠協同開展。通過對縣級林地年度變更的要求、特點以及相關技術規范的研究，從網絡部署結構、邏輯結構兩方面對縣級林地更新數據庫進行設計。

3.1 數據庫網絡部署結構設計

林地更新系統采用C# + ArcGIS Engine進行開發，后臺數據庫采用Microsoft SQLServer 2008R2Express+ArcSDE WorkGroup進行存儲，同時構建縣級遙感影像數據服務，客戶端通過該服務調用影像數據。由于縣域范圍內用戶數量比較穩定，且訪問并發分散，因此在縣域范圍內采用內部服務器局域網客戶端訪問模式。系統本地不存儲任何數據，所有數據通過局域網從數據庫服務器中加載。將矢量數據和柵格數據分開部署以便高效管理數據?？h級林地更新數據庫系統中只部署業務數據，并且以年為單位采用獨立的庫進行管理。柵格數據進行預處理操作后，生成獨立的數據文件，部署于數據庫服務器的文件夾中，通過REST影像服務進行發布和訪問。

3.2 數據庫邏輯結構設計

根據林地變更業務，將數據庫中的數據在邏輯組織上分為12類數據集，每類數據集由一個或多個空間或（和）業務屬性數據表構成。每年的數據庫結構（空間參考系、表字段的組成、命名、精度及數據單位等）采用統一的規范進行定義。

4 林地變更系統實現

4.1 系統總體結構設計

整個系統采用分層設計，從上到下可以分為四個部分：系統用戶界面、應用層、服務層和系統支撐層。其中，系統用戶界面提供數據可視化和系統基本操作的圖形界面；系統應用層提供針對系統功能需求定制的功能模塊，接受用戶界面的調用，將具體的應用需求解析為一般性的數據操作，然后調用服務層的相關服務完成該操作，并返回結果；服務層提供一般的數據查詢、統計分析和管理功能；系統支撐層提供系統運行的基礎支撐。

4.2 系統實現

根據林地變更的業務流程，本系統采用ArcGIS Engine 10.0作為地理信息系統開發平臺，采用SQL Server Express作為數據庫管理系統?？h級林地年度更新調查數據管理系統是根據縣級林地變更需求而設計的，是集數據管理、處理、存儲、分析、報表統計等應用功能于一體的綜合信息管理系統。系統提供數據編輯功能（包括表單錄入、圖形編輯、數據導入和屬性編輯等）；數據檢查功能（包括圖形拓撲校驗和屬性邏輯校驗）；瀏覽查詢功能（包括瀏覽地圖影響、獲取地圖屬性信息、查詢更新小班信息等）；制圖功能；系統管理與數據維護功能（系統日志管理、作業設計管理等）。

5 結語

通過對縣級林地年度變更內涵研究和變更流程優化，基于ArcGIS Engine和數據庫技術實現了縣級林地年度更新系統。經過測試與驗證，優化后的林地變更流程和變更數據庫運行流暢，不僅能滿足林地數據變更的需要，還可以為今后的縣級林地部門提供真實準確、時效性強的林地基礎數據。但是，對于如何擴展系統應用范圍，實現林地變更數據管理的智能化，還有待于進一步深入研究。

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[10] 張志剛.基于SOA的林業資源管理系統的設計與實現[D].西安：西安電子科技大學，2008.