森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)更新中采用的技術(shù)手段與方法——基于吉林省和龍市林業(yè)局資源數(shù)據(jù)更新

白星雯，馬燕娥，楊曉玲，吳露露，高梓洋

(1.國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100714;2.北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083;3.國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100010)

吉林省和龍市林業(yè)局始建于1950年，下轄8個(gè)國(guó)有林場(chǎng)，8個(gè)鄉(xiāng)村林業(yè)站，1個(gè)國(guó)營(yíng)苗圃。吉林省和龍市林業(yè)局擁有豐富的森林資源，森林覆蓋率為73.8%。為實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)利用與發(fā)展，掌握第一手森林資源數(shù)據(jù)就顯得尤為重要。

1 森林資源現(xiàn)狀分析

1.1 森林資源的數(shù)量和質(zhì)量

森林資源數(shù)量和質(zhì)量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)是森林資源計(jì)量的基礎(chǔ)。從遙感影像圖可知，和龍市林業(yè)局的森林資源主要分布在海拔較高的山區(qū)與市郊各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而在和龍市林業(yè)局南部的有林地郁閉度較大，林木茂盛。

根據(jù)吉林省和龍市林業(yè)局2009年森林資源檔案統(tǒng)計(jì)，林業(yè)局總經(jīng)營(yíng)面積270 813 hm2，森林覆蓋率為73.8%?，F(xiàn)有林業(yè)用地217 508 hm2，占總經(jīng)營(yíng)面積的80.3%，非林地面積53 305 hm2，占土地總面積的19.7%。在林業(yè)用地中，有林地面積199 849.5 hm2，占林業(yè)用地面積的91.89%，另有疏林地414.6 hm2，灌木林7 227.4 hm2，未成林地3 443.3 hm2，苗圃54.8 hm2，無(wú)立木林地432.3 hm2，輔助生產(chǎn)林地438.9 hm2。

按不同林分起源統(tǒng)計(jì)，和龍市林業(yè)局有林地中天然林162 815.9 hm2，人工林37 033.6 hm2，分別占有林地的81.47%和18.53%。二期天然林資源保護(hù)工程的啟動(dòng)，還將繼續(xù)實(shí)行天然林保護(hù)工程和人工造林工作，將使森林資源穩(wěn)步增長(zhǎng)。有林地中，幼齡林42 173 hm2，中齡林107 259.2 hm2，近熟林42 499.9 hm2，成熟林7 838.1 hm2，過(guò)熟林64 hm2，分別占有林地總面積的21.10%、53.67%、21.27%、3.92%和0.03%。按林種劃分，特用林、防護(hù)林、經(jīng)濟(jì)林和用材林的面積分別為1 400、93 795.6、4 137和100 516.9 hm2，分別占有林地的0.70%、46.93%、2.07%和50.30%

2009年，和龍市林業(yè)局共有活立木總蓄積量為1 849 9245 m3，其中:有林地蓄積量為18 484 700 m3，占活立木總蓄積量的99.92%，另有疏林地蓄積量5 599 m3，散生木蓄積量8 886 m3，四旁樹(shù)蓄積量707 m3。林分蓄積，按起源劃分，天然林蓄積16 548 633 m3，人工林蓄積1 936 067 m3，分別占有林地蓄積量的89.53%，10.47%。按齡組劃分，中齡林蓄積比重最大，為10 368 270 m3，占有林地總蓄積的56.09%，其次為近熟林，占32.28%。按林種劃分，用材林蓄積量比重最大，為9 469 311 m3，占有林地蓄積的51.23%，其次為防護(hù)林，占有林地蓄積的47.86%，另有特用林蓄積165 460 m3和經(jīng)濟(jì)林蓄積2 885 m3。

1.2 森林植被

和龍市林業(yè)局植被屬于長(zhǎng)白山植被類型，主要為針闊葉混交林和落葉闊葉林。由于受溫暖季風(fēng)影響，水熱條件較為優(yōu)越，為植物生長(zhǎng)提供了有利條件，森林生長(zhǎng)茂盛。優(yōu)勢(shì)樹(shù)種有紅松、云杉、樟子松、落葉松、臭松、胡桃楸、椴樹(shù)、柞樹(shù)、榆樹(shù)、色樹(shù)、白樺和楊樹(shù)等。其中柞樹(shù)林與闊葉混交林所占比重最大，分別為37.36%與34.03%。其次是落葉松林與針闊混交林。柞樹(shù)林所占比例較大，但是其幼齡林和中齡林所占比例較小，其他優(yōu)勢(shì)樹(shù)種也有這種現(xiàn)象，而且齡級(jí)缺少更為嚴(yán)重。

1.3 森林資源消耗量

如圖1所示，森林資源每年采伐量與出材量相當(dāng)，表明森林資源蓄積量在一定基礎(chǔ)上處于穩(wěn)定范圍。

2 森林資源數(shù)據(jù)GIS更新技術(shù)路線與實(shí)現(xiàn)

森林資源調(diào)查是林業(yè)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)工作，是建設(shè)林業(yè)、發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)的重要支撐和保障，為強(qiáng)化森林資源管理、保護(hù)森林資源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了開(kāi)展吉林省和龍市林業(yè)局森林經(jīng)營(yíng)方案的編制，需更新和龍市林業(yè)局森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)，獲取反映森林資源現(xiàn)狀的最新數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善吉林省和龍市林業(yè)局森林經(jīng)營(yíng)方案編制工作。本次工作中，將GIS技術(shù)運(yùn)用到森林資源數(shù)據(jù)的調(diào)查中，完成森林資源數(shù)據(jù)的更新。

圖1 2000年至2009年森林資源消耗統(tǒng)計(jì)Fig.1 Statistics of forest consumption from 2000 to 2009

2.1 數(shù)據(jù)源獲取

(1)2009年吉林省和龍市林業(yè)局森林資源小班數(shù)據(jù)庫(kù) (Excel文件)。

(2)2000年吉林省和龍市林業(yè)局森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù) (GIS數(shù)據(jù)庫(kù))。

(3)2000－2008年吉林省和龍市林業(yè)局林相圖經(jīng)營(yíng)措施分布圖 (紙質(zhì))。

(4)2009年吉林省和龍市林業(yè)局各林場(chǎng)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表 (紙質(zhì))。

(5)2008、2009年和龍市林業(yè)局封山育林調(diào)查設(shè)計(jì)、更新造林調(diào)查設(shè)計(jì)和冠下造林調(diào)查設(shè)計(jì)等近期森林經(jīng)營(yíng)措施實(shí)施方法資料 (紙質(zhì))。

2.2 技術(shù)路線

和龍市林業(yè)局的各類森林調(diào)查、經(jīng)營(yíng)使用底圖均為2000年二類調(diào)查圖，從2000年至今每年都對(duì)森林撫育更新的經(jīng)營(yíng)措施進(jìn)行記錄與紙質(zhì)圖標(biāo)注定位，記錄清晰完整。本次工作將采用2000～2009年和龍市林業(yè)局的森林經(jīng)營(yíng)資料對(duì)2000年二類調(diào)查GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性和圖形的更新，在更新完成后，對(duì)更新數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地復(fù)核。技術(shù)流程如圖2所示。

圖2 2009年二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)庫(kù)更新技術(shù)流程圖Fig.2 Technical flowchat of updating sub－compartment database，2009

2.3 小班數(shù)據(jù)更新方法

在二類調(diào)查中規(guī)定，若小班的面積小于0.1 hm2則不需要上圖，更新的森林資源數(shù)據(jù)截止于2009年，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源為2000年森林經(jīng)理調(diào)查成果——地理信息系統(tǒng)軟件 MapInfo生成的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行森林資源數(shù)據(jù)的屬性更新和圖形更新。

2.3.1 森林資源二類小班數(shù)據(jù)屬性更新

未進(jìn)行任何經(jīng)營(yíng)措施的小班，面積不變，而屬性字段隨著森林生長(zhǎng)而變化。此類小班，更新其屬性字段即可完成小班地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。

森林屬性數(shù)據(jù):和龍市林業(yè)局按照省、地市林業(yè)行政主管部門頒發(fā)的森林生長(zhǎng)率計(jì)算辦法，已逐年完成更新，更新后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一表示在Excel表格形式的小班數(shù)據(jù)一覽表中，如圖3所示。

屬性更新采用對(duì)應(yīng)唯一字段的方法實(shí)現(xiàn)鏈接，連接字段選擇“林班－小班”。更新實(shí)現(xiàn)平臺(tái)為地理信息系統(tǒng)主流軟件ArcGIS。

圖3 屬性鏈接時(shí)唯一字段的設(shè)置與鏈接Fig.3 Settings and linkings of sole field in attribute linking

2.3.2 森林資源二類小班數(shù)據(jù)圖形更新

對(duì)圖形發(fā)生變化的小班，需要同時(shí)修改小班圖形和屬性因子，小班的數(shù)據(jù)更新包括小班圖形的分割、合并和小班屬性因子的修改等步驟。此次更新是通過(guò)2009年的屬性數(shù)據(jù)去反推圖形的更新，利用外業(yè)調(diào)繪圖及各種設(shè)計(jì)成果，將圖形發(fā)生變化的小班范圍進(jìn)行掃描和糾正等處理后矢量化賦值。如圖4和圖5所示。

圖4 撫育采伐紙質(zhì)材料掃描并矢量化賦值Fig.4 Materials scanning and vectorization assignment of improvement cutting

圖5 伐區(qū)紙質(zhì)材料掃描并矢量化賦值Fig.5 Materials scanning and vectorization assignment of cutting area

進(jìn)行了撫育采伐等經(jīng)營(yíng)措施的小班，通常其作業(yè)區(qū)面積為半個(gè)小班，此時(shí)小班一分為二，實(shí)施經(jīng)營(yíng)的作業(yè)區(qū)單獨(dú)成立新增小班。此類小班圖形、屬性信息全都發(fā)生變化，在更新圖形信息后，再核實(shí)、更新屬性信息，然后利用空間關(guān)聯(lián)、屬性關(guān)聯(lián)等方法更新屬性信息，完成小班地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。

新增小班地塊空間歸屬來(lái)源主要有兩方面:一是以紙質(zhì)林相圖為基礎(chǔ)繪制的經(jīng)營(yíng)措施分布圖，二是林場(chǎng)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計(jì)圖。后者為三類調(diào)查設(shè)計(jì)，面積實(shí)測(cè)，精度較高。故對(duì)小班進(jìn)行圖形更新時(shí)，參照了小班內(nèi)伐區(qū)的面積來(lái)確定新增小班。即通過(guò)鏈接好的小班屬性進(jìn)行面積做差，然后找到與面積差值相同的小班，則該小班就為新增小班。

二類小班數(shù)據(jù)在做完圖形更新和屬性的變化更新并檢查合格后，還要進(jìn)行自然增長(zhǎng)更新，這部分更新將主要影響到地類、單位面積蓄積、小班蓄積、樹(shù)高、胸徑和林齡等小班因子，這些因子需要重新取值。此外，對(duì)自然增長(zhǎng)后的二類小班數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性檢查。

2.3.3 森林資源數(shù)據(jù)更新后數(shù)據(jù)的復(fù)核

對(duì)完成更新后的小班進(jìn)行5%的抽樣，采用地方工作人員配合解讀記錄與實(shí)地踏查相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核。此次復(fù)核的小班數(shù)為750個(gè)左右，復(fù)核的內(nèi)容包括樹(shù)種組成、小班面積、林分平均高和林分平均胸徑等信息。

本次數(shù)據(jù)復(fù)核從2009年11月開(kāi)始，與和龍市林業(yè)局正在開(kāi)展的“撫育、低改質(zhì)量檢查記錄”調(diào)查相結(jié)合，從2009年11月到2010年1月進(jìn)行外業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與部署安排，2010年3月到5月在地方人員配合的情況下開(kāi)展實(shí)地?cái)?shù)據(jù)復(fù)核。

對(duì)實(shí)地調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期錄入，再進(jìn)行屬性連接檢查，保證抽樣后的小班調(diào)查符合以上要求，完成此次森林資源數(shù)據(jù)的GIS更新。

3 結(jié)論

通過(guò)3S技術(shù)在和龍市林業(yè)局資源數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用，減少森林資源數(shù)據(jù)在更新中的誤差值，可以多次修正和循環(huán)操作，使誤差降到最低并達(dá)到且符合資源調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍。因此，對(duì)和龍市林業(yè)局資源數(shù)據(jù)庫(kù)更新中采用的3S技術(shù)手段和方法的先進(jìn)性，在實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)林業(yè)”的同時(shí)，使獲得的第一手森林資源數(shù)據(jù)因可靠而可用。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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［2］張煜星，王祝雄．遙感技術(shù)在森林資源清查中的應(yīng)用研究［M］．哈爾濱:中國(guó)林業(yè)出版社，2007．

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