文/聶雄 石軍南 羅鵬 唐小明

1 中南林業(yè)科技大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410004

2 中國(guó)林業(yè)科學(xué)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(xiàn)有的森林資源調(diào)查更新體系已經(jīng)無(wú)法滿足各級(jí)林業(yè)部門的需求，同時(shí)隨著我國(guó)林地“一張圖”建設(shè)的完成[1]，為了保持和提高林地“一張圖”的現(xiàn)勢(shì)性，國(guó)家啟動(dòng)了林地年度變更調(diào)查[2]。林地年度變更是貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院審議通過(guò)的《全國(guó)林地保護(hù)利用規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重要工作[3]，林地年度變更調(diào)查需要植樹造林、森林采伐和其他調(diào)整規(guī)劃等資料的支持。近年來(lái)，隨著3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在林業(yè)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)部分省市建成了林業(yè)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)[4-7]，在一定程度上滿足了各部門業(yè)務(wù)管理的需要，但是隨著信息系統(tǒng)的增加，“信息孤島”、“系統(tǒng)孤島”問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)[8]。林地變更調(diào)查的各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)措施、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，而現(xiàn)有的信息系統(tǒng)都是針對(duì)某一特定業(yè)務(wù)建立的，不能實(shí)現(xiàn)信息的跨部門共享和業(yè)務(wù)集成。同時(shí)缺少高效的協(xié)同更新流程和變更數(shù)據(jù)庫(kù)，總體更新效率低下。因此本文針對(duì)以上問(wèn)題做了相應(yīng)研究，對(duì)林地變更流程進(jìn)行了優(yōu)化以及設(shè)計(jì)了高效的林地變更數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)開發(fā)縣級(jí)林地年度更新數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證，為建立職責(zé)明確、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的林地資源更新工作機(jī)制進(jìn)行了探索。

1 林地年度變更內(nèi)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(guī)劃調(diào)整、占用征收、毀林開墾、非法占用、災(zāi)害因素、自然因素、調(diào)查因素以及行政區(qū)劃調(diào)整、森林分類區(qū)劃、林權(quán)改革等。這些原因使林地變化可以概括為林地的內(nèi)部轉(zhuǎn)移及林地與非林地之間的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出。林地內(nèi)部轉(zhuǎn)移表現(xiàn)在林地利用狀況的變化以及管理屬性的變化，包括地類、權(quán)屬、森林類別等變化。林地與非林地之間的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出主要表現(xiàn)在林地范圍的變化[9]。

1.2 林地變更調(diào)查內(nèi)容

1.2.1 林地范圍

(1)新增林地。包括： 因通道綠化、農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)等植樹造林增加的林地； 因林業(yè)工程建設(shè)增加的林地； 規(guī)劃批準(zhǔn)增加的林地。經(jīng)縣級(jí)以上人民政府批準(zhǔn)實(shí)施的規(guī)劃，使土地用途發(fā)生改變，由非林地轉(zhuǎn)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(guī)劃批準(zhǔn)減少的林地；經(jīng)縣級(jí)以上人民政府批準(zhǔn)實(shí)施的規(guī)劃，導(dǎo)致土地用途發(fā)生改變，由林地轉(zhuǎn)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(zhuǎn)為有林地或國(guó)家特別規(guī)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(guó)家特別規(guī)定灌木林地轉(zhuǎn)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(wú)立木林地、宜林地、林業(yè)輔助生產(chǎn)用地之間地類變化的林地地塊。

1.2.3 管理屬性

(1)林地權(quán)屬。國(guó)有和集體所有林地之間的變更，以及集體所有林地的農(nóng)戶家庭承包經(jīng)營(yíng)、聯(lián)戶合作經(jīng)營(yíng)和集體經(jīng)濟(jì)組織經(jīng)營(yíng)林地之間的變更，依據(jù)有關(guān)權(quán)屬證明核實(shí)確認(rèn)。

(2)森林類別。國(guó)家級(jí)公益林地、地方公益林地和商品林地之間的變更，依據(jù)森林分類區(qū)劃界定成果核實(shí)確認(rèn)。

(3)林種。按防護(hù)林、特用林、用材林、經(jīng)濟(jì)林和薪炭林進(jìn)行變更調(diào)查，核實(shí)確認(rèn)記載到亞林種。

(4)工程類別。根據(jù)林業(yè)工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)。

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(chǔ)，結(jié)合GIS空間技術(shù)和林地小班調(diào)查內(nèi)容，通過(guò)對(duì)林地小班圖形和屬性變化的最終規(guī)律分析，可以得出林地的內(nèi)部轉(zhuǎn)移以及林地與非林地的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出會(huì)引起林地小班發(fā)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(fā)生了轉(zhuǎn)入變化或原始林地的部分或全部發(fā)生轉(zhuǎn)移變化而產(chǎn)生的新小班，林地小班數(shù)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(xiàn)了兩者之間的繼承關(guān)系。

2.1.2 小班減少。指原始林地小班全部或部分轉(zhuǎn)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(guān)系。林地小班減少的可能原因?yàn)檎加谜魇?、?guī)劃調(diào)整或者其他破壞性較大的自然災(zāi)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(qū)域發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)出變化的小班屬于前一種保留小班。當(dāng)小班新增或減少時(shí)，都可能伴隨著此類變化。自然生長(zhǎng)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(guó)林地年度變更調(diào)查工作采取的是三級(jí)聯(lián)動(dòng)、兩級(jí)匯交的工作方式；省級(jí)林業(yè)部門根據(jù)兩期影像進(jìn)行變更圖斑的邊界提取和檢測(cè)，形成遙感檢測(cè)矢量圖層，并將其與遙感影像下發(fā)給縣林業(yè)局?？h林業(yè)局則組織技術(shù)力量收集掌握本年度內(nèi)的林地范圍、地類和管理屬性變更資料，由資源林政部門對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中處理，形成多個(gè)經(jīng)營(yíng)管理資料矢量圖層，應(yīng)用前后期高分辨率衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析，判讀區(qū)劃變化圖斑，通過(guò)調(diào)查核實(shí)后，確定林地變化情況，產(chǎn)出本期林地變更調(diào)查成果，經(jīng)逐級(jí)匯總上報(bào)，完成全國(guó)林地年度變更調(diào)查工作。

3 林地更新數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)一致性是數(shù)據(jù)規(guī)范及安全訪問(wèn)的基礎(chǔ)，共享數(shù)據(jù)庫(kù)可以消除“業(yè)務(wù)孤島”和“信息孤島”[10]，以便各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以在不同部門間快速傳遞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理數(shù)據(jù)沖突。因此，保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)一致性和共享能讓各業(yè)務(wù)部門進(jìn)行有效的溝通和協(xié)作，各項(xiàng)更新業(yè)務(wù)能夠協(xié)同開展。通過(guò)對(duì)縣級(jí)林地年度變更的要求、特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研究，從網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)兩方面對(duì)縣級(jí)林地更新數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

林地更新系統(tǒng)采用C# + ArcGIS Engine進(jìn)行開發(fā)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft SQLServer 2008R2Express+ArcSDE WorkGroup進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)構(gòu)建縣級(jí)遙感影像數(shù)據(jù)服務(wù)，客戶端通過(guò)該服務(wù)調(diào)用影像數(shù)據(jù)。由于縣域范圍內(nèi)用戶數(shù)量比較穩(wěn)定，且訪問(wèn)并發(fā)分散，因此在縣域范圍內(nèi)采用內(nèi)部服務(wù)器局域網(wǎng)客戶端訪問(wèn)模式。系統(tǒng)本地不存儲(chǔ)任何數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中加載。將矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)分開部署以便高效管理數(shù)據(jù)?？h級(jí)林地更新數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中只部署業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并且以年為單位采用獨(dú)立的庫(kù)進(jìn)行管理。柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作后，生成獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件，部署于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的文件夾中，通過(guò)REST影像服務(wù)進(jìn)行發(fā)布和訪問(wèn)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)林地變更業(yè)務(wù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在邏輯組織上分為12類數(shù)據(jù)集，每類數(shù)據(jù)集由一個(gè)或多個(gè)空間或（和）業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)表構(gòu)成。每年的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（空間參考系、表字段的組成、命名、精度及數(shù)據(jù)單位等）采用統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行定義。

4 林地變更系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)，從上到下可以分為四個(gè)部分：系統(tǒng)用戶界面、應(yīng)用層、服務(wù)層和系統(tǒng)支撐層。其中，系統(tǒng)用戶界面提供數(shù)據(jù)可視化和系統(tǒng)基本操作的圖形界面；系統(tǒng)應(yīng)用層提供針對(duì)系統(tǒng)功能需求定制的功能模塊，接受用戶界面的調(diào)用，將具體的應(yīng)用需求解析為一般性的數(shù)據(jù)操作，然后調(diào)用服務(wù)層的相關(guān)服務(wù)完成該操作，并返回結(jié)果；服務(wù)層提供一般的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析和管理功能；系統(tǒng)支撐層提供系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)支撐。

4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)林地變更的業(yè)務(wù)流程，本系統(tǒng)采用ArcGIS Engine 10.0作為地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，采用SQL Server Express作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)?？h級(jí)林地年度更新調(diào)查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是根據(jù)縣級(jí)林地變更需求而設(shè)計(jì)的，是集數(shù)據(jù)管理、處理、存儲(chǔ)、分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用功能于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)編輯功能（包括表單錄入、圖形編輯、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和屬性編輯等）；數(shù)據(jù)檢查功能（包括圖形拓?fù)湫ｒ?yàn)和屬性邏輯校驗(yàn)）；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(tǒng)管理與數(shù)據(jù)維護(hù)功能（系統(tǒng)日志管理、作業(yè)設(shè)計(jì)管理等）。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)縣級(jí)林地年度變更內(nèi)涵研究和變更流程優(yōu)化，基于ArcGIS Engine和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了縣級(jí)林地年度更新系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)測(cè)試與驗(yàn)證，優(yōu)化后的林地變更流程和變更數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行流暢，不僅能滿足林地?cái)?shù)據(jù)變更的需要，還可以為今后的縣級(jí)林地部門提供真實(shí)準(zhǔn)確、時(shí)效性強(qiáng)的林地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是，對(duì)于如何擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)林地變更數(shù)據(jù)管理的智能化，還有待于進(jìn)一步深入研究。

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