ArcGIS軟件在森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

張麗

摘要：ArcGIS軟件實(shí)質(zhì)是一個(gè)全面的GIS平臺(tái)，擁有一系列的GIS框架，基于ArcGIS的功能優(yōu)勢(shì)，將其用于森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，進(jìn)行柵格圖配準(zhǔn)、行政界線編輯、小班屬性編輯等，加快森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的速度，并可保證調(diào)查成果的全面性與精確性。本文首先從森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的要求入手，明確了調(diào)查根據(jù)、任務(wù)、內(nèi)容等事項(xiàng)，規(guī)劃了ArcGIS軟件應(yīng)用的技術(shù)路線與應(yīng)用流程，并對(duì)其使用方法進(jìn)行了論述，以促進(jìn)ArcGIS軟件在森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中的充分應(yīng)用，發(fā)揮ArcGIS軟件技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的信息化水平。

關(guān)鍵詞：ArcGIS軟件森林調(diào)查森林規(guī)劃設(shè)計(jì)流程

Application of ArcGIS Software in Forest Survey Planning and Design

ZHANG Li

（Forest survey and design brigade of gagdachi Forestry Bureau， Daxinganling， Heilongjiang Province， 165000China）

Abstract： ArcGIS software is essentially a comprehensive GIS platform， with a series of GIS frameworks， based on the functional advantages of ArcGIS， it is used in forest survey planning and design， raster map registration， administrative boundary editing， small class attribute editing， etc. ， to speed up the planning and design of forest survey， and to ensure the comprehensiveness and accuracy of survey results. This paper starts with the requirements of forest survey planning and design， clarifies the survey basis， tasks， content and other matters， plans the technical route and application process of ArcGIS software application， and discusses its use method， in order to promote ArcGIS software in forest survey. The full application of planning and design， and the advantages of ArcGIS software technology， improve the information level of forest survey planning and design.

Key Words： ArcGIS software; Forest survey; Forest planning and design;Process

ArcGIS軟件在國(guó)土、測(cè)繪行業(yè)中應(yīng)用廣泛，內(nèi)置了各種可編程組件，像ArcGIS Desktop，是GIS應(yīng)用套件，ArcGIS Engine為嵌入式開發(fā)組件，以及還擁有地圖制作、空間分析的ArcMap，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)視圖與布局視圖，用戶使用該組件可完成地圖的制圖、編輯、分析等工作，用戶還可與ArcMap中的地圖進(jìn)行交互操作。因此，ArcGIS軟件具有良好的電子地圖開發(fā)功能，非常適用于森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，促進(jìn)森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的信息化發(fā)展。

1森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)要求

1.1調(diào)查的根據(jù)

森林調(diào)查工作要在現(xiàn)行《森林法》的框架內(nèi)，并嚴(yán)格遵循《森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定》的要求，結(jié)合森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的需要，制定調(diào)查工作計(jì)劃，明確調(diào)查技術(shù)方案。以及參與森林調(diào)查人員，必須熟知野外作業(yè)規(guī)程，在保障自身安全的情況下，做好森林調(diào)查工作，以為森林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供翔實(shí)、精確的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)信息。

1.2明確任務(wù)

森林資源調(diào)查工作是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要調(diào)查的森林面積大、資源種類多，可以說(shuō)覆蓋整個(gè)森林區(qū)域，即使是非林地也是調(diào)查范圍之一。通過(guò)森林調(diào)查工作的開展，客觀、如實(shí)地反映出調(diào)查森林的生物種類、數(shù)量，以及不同樹木種類的分布位置、分布狀況，并在調(diào)查工作過(guò)程中，對(duì)森林資源現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證調(diào)查工作的深度與廣度，調(diào)查成果需做到全面、嚴(yán)謹(jǐn)、真實(shí)、完整，以為后續(xù)的森林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供有效的參考。

1.3調(diào)查內(nèi)容

森林調(diào)查對(duì)于調(diào)查內(nèi)容有著明確的要求，包括了各森林經(jīng)營(yíng)單位的經(jīng)營(yíng)范圍、經(jīng)營(yíng)狀況、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)方式、經(jīng)營(yíng)成果等。森林蓄積、各類林地與非林地的面積及與森林資源相關(guān)的其他因子，如權(quán)屬因子、林分因子等。

1.4調(diào)查方法

基于森林調(diào)查工作的需要，調(diào)查需聯(lián)合采用3S技術(shù)。第一，遙感技術(shù)（remote sensing technique，RS），使用該技術(shù)識(shí)別調(diào)查對(duì)象，進(jìn)行掃描、攝影、傳輸、處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的遠(yuǎn)距離控測(cè)，以獲取到多光譜、高分辨率的衛(wèi)星遙感影像，然后使用圖像處理技術(shù)調(diào)整色彩與正射偏差，最后制作成影像解譯標(biāo)志。第二，地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS），實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)軟件，高效化組合、管理、分析、處理采集到的地理信息，并具有增、刪、改、查等功能，為森林調(diào)查提供數(shù)據(jù)輸入、處理、編輯、存儲(chǔ)等支撐，具備可視化功能，將處理后的數(shù)據(jù)信息映射到地圖上。第三，全球定位系統(tǒng)（global positioning systems，GPS），為森林資源調(diào)查提供精確、高效的三維定位技術(shù)支撐?；谶b感獲取到的影像解譯標(biāo)志，使用GIS進(jìn)行影像特征分析，針對(duì)地類目開展觀察、解讀、分析，根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行小班區(qū)劃的標(biāo)識(shí)，然后通過(guò)外業(yè)調(diào)查開展實(shí)地確認(rèn)，進(jìn)一步核實(shí)調(diào)查結(jié)果。

1.5技術(shù)路線

森林調(diào)查采用最新版本的ArcGIS軟件，該軟件在森林調(diào)查中可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、快速制圖與上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、擴(kuò)展、備份能力、支持云架構(gòu)等功能。首先，使用該軟件進(jìn)行森林調(diào)查數(shù)據(jù)的解譯判讀，提高了森林調(diào)查的質(zhì)量與效率。其次，以實(shí)地調(diào)查為補(bǔ)充與修正手段，完全滿足森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。最后，打造森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)森林調(diào)查成果，構(gòu)建森林資源信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)森林資源信息的共享，提高森林調(diào)查工作的層次。

1.6 ArcGIS軟件應(yīng)用流程

（1）地形圖矢量化，掃描1：50000地形圖，使用ArcGIS軟件標(biāo)注地理坐標(biāo)，配準(zhǔn)地形圖，矢量化圖中各要素。

（2）生成DEM，借助單景影像組合矢量地形圖并生成DEM。

（3）衛(wèi)星影像處理，針對(duì)遙感衛(wèi)星獲取的影像進(jìn)行處理，主要包括正射校正、融合、色彩處理、裁剪、分幅。

（4）行政界線繪制，根據(jù)森林所處的位置，進(jìn)行邊界的繪制，以及逐級(jí)編定省、市、縣、鄉(xiāng)、村行政區(qū)劃。

（5）建立解譯標(biāo)志，在單景圖像上設(shè)置三條線，根據(jù)衛(wèi)星影像圖片不同季像的色彩差異，結(jié)合實(shí)地調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)信息，確定兩者的映射關(guān)系，完成標(biāo)志解譯工作。

（6）小班區(qū)劃，將行政界線與處理后的遙感圖像導(dǎo)入ArcGIS軟件，以村為基礎(chǔ)單元，編繪線性事物，完成初始屬性數(shù)據(jù)集的構(gòu)建。

（7）野外調(diào)查校正，調(diào)查人員深入實(shí)地開展野外調(diào)查，使用GPS三維定位，對(duì)小班區(qū)劃進(jìn)行修正、補(bǔ)充，提高調(diào)查的精度。

（8）初始屬性修正，根據(jù)野外調(diào)查的結(jié)果，對(duì)初始屬性數(shù)據(jù)集進(jìn)行修正補(bǔ)充，最后進(jìn)行邏輯關(guān)系檢查，方可完成整體的區(qū)劃工作。

（9）建立森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)，遵循類別分級(jí)管理原則，將小班區(qū)劃輸入至數(shù)據(jù)庫(kù)中。該數(shù)據(jù)庫(kù)使用ArcSDE引擎、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。

（10）構(gòu)建森林資源信息管理系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)與ArcGIS Server的森林信息管理系統(tǒng)，為森林各項(xiàng)工作的開展提供信息數(shù)據(jù)服務(wù)。

（11）系統(tǒng)的應(yīng)用，使用森林信息化管理系統(tǒng)進(jìn)行森林資源信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、匯總、分析及輸出各類專業(yè)圖像材料。

2ArcGIS軟件在森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中使用的方法

2.1柵格圖配準(zhǔn)

柵格圖配準(zhǔn)是將無(wú)地理信息的柵格圖，使用ArcMap進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換后，完成與具備地理坐標(biāo)圖形之間的匹配，使其可用于ArcGIS軟件之中，并為數(shù)據(jù)的矢量化做好準(zhǔn)備。應(yīng)先運(yùn)行ArcMap軟件，打開需要配準(zhǔn)的柵格圖，采用地理配準(zhǔn)工具找到經(jīng)緯度交叉點(diǎn)并輸入該點(diǎn)坐標(biāo)，均勻添加多個(gè)控制點(diǎn)，提高配準(zhǔn)的精度。點(diǎn)的個(gè)數(shù)、定點(diǎn)的位置分別使用變換方程的階數(shù)與殘差大小進(jìn)行確定。此外，柵格圖的常規(guī)編輯均可使用該軟件進(jìn)行處理。

2.2行政界線編輯

第一，轉(zhuǎn)換和修正，森林調(diào)查中的行政界線一般采用的是CAD繪圖，在導(dǎo)入ArcGIS軟件之前，需對(duì)CAD文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換和修正，使該文件可以與ArcGIS軟件相適應(yīng)。第二，拼接和剪裁，使用ArcMap將調(diào)查編定的行政界線圖形進(jìn)行拼接，形成一個(gè)完整的森林調(diào)查線性圖層，然后進(jìn)行拓?fù)涮幚?，并找到和修正其中的錯(cuò)誤與偏差。以縣級(jí)森林調(diào)查為例，先編輯縣級(jí)面，剪裁形成鄉(xiāng)鎮(zhèn)面，最后是村面，進(jìn)一步剪裁村圖層，形成帶有權(quán)屬的小班面，以小班為最小單位，進(jìn)行小班線化處理，建立面與線之間的映射關(guān)系[1-2]。

2.3小班屬性編輯

使用ArcMap對(duì)森林調(diào)查獲取的地表事物進(jìn)行編輯，并填寫相應(yīng)的屬性信息，像道路、水系的名稱、長(zhǎng)度等。（1）小班區(qū)劃，使用ArcMap打開鄉(xiāng)圖層，根據(jù)前期調(diào)查獲取的圖像成果，繪制明顯的地表事物，像道路、村莊、林場(chǎng)等，完成繪制保存后，生成完整的小班區(qū)劃文件。（2）基于小班區(qū)劃文件進(jìn)行小班屬性的填寫，小班按照從上至下、從左到右的順序編號(hào)。（3）針對(duì)山坡地帶的海拔、坐標(biāo)、坡向等數(shù)據(jù)，使用ArcGIS Engine插件進(jìn)行處理。（4）邏輯檢查，小班區(qū)劃完成屬性填寫后，對(duì)屬性之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行檢查，確定必填項(xiàng)填寫是否完整、填寫是否規(guī)范等。首先是打開小班區(qū)劃文件，啟動(dòng)ArcGIS邏輯檢查插件，自動(dòng)檢查小班圖層的邏輯關(guān)系，顯示出錯(cuò)誤的邏輯關(guān)系，糾正之后進(jìn)行存儲(chǔ)，即可完成邏輯檢查工作。

2.4查詢功能

森林資源調(diào)查獲取的影像、圖形、數(shù)據(jù)信息非常多，將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至ArcMap的數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用其查詢功能，直接輸入查詢文件的關(guān)鍵詞就可快速的查閱到文件。在ArcMap中，設(shè)有識(shí)別工具，可以識(shí)別圖形中的各項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)有選擇工具，直接選擇查找目標(biāo)，進(jìn)行屬性與空間位置的隨意切換，將切換的結(jié)果直接呈現(xiàn)出來(lái)，增強(qiáng)了查閱體驗(yàn)。

2.5打造森林調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)

（1）數(shù)據(jù)收集，廣泛收集森林調(diào)查獲取的成果，包括不同時(shí)期的遙感衛(wèi)星圖像、電子地圖、航攝影像等，為數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)做好森林調(diào)查資源的儲(chǔ)備工作。（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接口，所有納入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息都需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。（3）填充數(shù)據(jù)庫(kù)，使用ArcCatalog構(gòu)建不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，分類存儲(chǔ)森林調(diào)查資源，如遙感衛(wèi)星影像庫(kù)、柵格圖形庫(kù)、小班區(qū)劃庫(kù)等，形成森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的元數(shù)據(jù)[3-4]。

2.6構(gòu)建森林信息管理系統(tǒng)

2.6.1功能分析

以森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建立森林信息管理系統(tǒng)，整合森林調(diào)查資源，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作之間的信息共享。該系統(tǒng)設(shè)有四大模塊，分別是邏輯檢查統(tǒng)計(jì)模塊、分析規(guī)劃模塊、專題制圖模塊、查閱瀏覽模塊，為森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)邏輯檢查、數(shù)據(jù)匯總分析、模型編輯、資料動(dòng)態(tài)分析、種植規(guī)劃設(shè)計(jì)分析、圖表輸出打印、專圖定制生成、查詢?yōu)g覽等功能。

2.6.2功能設(shè)計(jì)

森林信息管理系統(tǒng)使用兩種框架結(jié)構(gòu)，界面直觀、簡(jiǎn)單、易操作。第一，B/S結(jié)構(gòu)，用戶基于該界面使用和操作系統(tǒng);第二，C/S架構(gòu)，用于系統(tǒng)的后臺(tái)管理。開發(fā)語(yǔ)言為JAVA與.NET，系統(tǒng)開發(fā)組件為ArcGIS開發(fā)引擎，以及桌面ArcGIS的完整套件ArcGIS Desktop。該系統(tǒng)在開發(fā)設(shè)計(jì)階段，需預(yù)留擴(kuò)展空間，以滿足森林調(diào)查工作不斷發(fā)展的需要。

2.6.3系統(tǒng)應(yīng)用

森林信息管理系統(tǒng)在投入使用后，具體應(yīng)用如下，保持森林調(diào)查信息的實(shí)時(shí)更新，根據(jù)森林資源發(fā)生的變化及時(shí)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的填充與修正，提高森林調(diào)查數(shù)據(jù)的實(shí)效性;進(jìn)行森林區(qū)域發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)，針對(duì)造林地塊的各項(xiàng)信息，進(jìn)行造林方案與施工方案的設(shè)計(jì)調(diào)整，并生成規(guī)劃圖表，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的可行性與精確性;采用信息管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)森林進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握森林資源的發(fā)展變化，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)森林進(jìn)行綜合性的管理，以為森林規(guī)劃設(shè)計(jì)決策提供信息支撐;充分利用系統(tǒng)的專題制圖模塊，日常注意圖庫(kù)資源的更新與添加，為森林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供定制、輸出專圖服務(wù);將信息管理系統(tǒng)使用權(quán)限合理分配給行業(yè)人員，相關(guān)從業(yè)者登陸信息系統(tǒng)就可查閱、獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的資源，享受系統(tǒng)提供的各項(xiàng)信息服務(wù)[5-6]。

3結(jié)語(yǔ)

在森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，充分應(yīng)用ArcGIS軟件柵格圖配準(zhǔn)、圖形編輯、拼接、剪裁、屬性編輯、查詢等功能，對(duì)森林調(diào)查獲取的圖像、圖形、數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行處理，達(dá)到了提高森林調(diào)查工作效率與工作水平的目的。而基于ArcCatalog構(gòu)建森林調(diào)查資源數(shù)據(jù)庫(kù)，組織和管理各類地理信息，為森林信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了資源支撐，借助ArcGIS開發(fā)引擎與ArcGIS Desktop打造出森林信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了森林調(diào)查數(shù)據(jù)資源最大程度上的共享，并為森林規(guī)劃設(shè)計(jì)提供查閱、統(tǒng)計(jì)分析、專題制圖等服務(wù)，從而極大地提高了森林調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)的信息化水平。

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