基于空間數(shù)據(jù)庫的林地保護利用規(guī)劃

甘桂春, 岑 綱

(貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 貴州 貴陽 550003)

基于空間數(shù)據(jù)庫的林地保護利用規(guī)劃

甘桂春1, 岑 綱2

(貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 貴州 貴陽 550003)

為實現(xiàn)動態(tài)管理貴州省林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)，構(gòu)建空間地理信息技術(shù)設(shè)計貴州省林地保護利用規(guī)劃中的應(yīng)用流程，建立貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)的方法技術(shù)。以貴州省林地保護利用規(guī)劃為例，開發(fā)基于ArcSDE的Geodatabase地理數(shù)據(jù)模型，該成果已用于貴州省林地保護利用規(guī)劃的研究和編制，并可為全國林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)管理提供支持。結(jié)果表明：空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)能改善貴州省林地保護利用規(guī)劃中由于林地分散地域范圍廣、數(shù)據(jù)量極大而帶來的信息利用問題。

林地保護利用規(guī)劃；GIS；空間地理信息技術(shù)；空間數(shù)據(jù)庫

林地保護利用規(guī)劃是實施林地用途管制，嚴(yán)格保護、科學(xué)利用林地的重要依據(jù)和基礎(chǔ)工作。通過編制林地保護利用規(guī)劃，對林地進行分區(qū)、分類、分級、分等，明確各區(qū)域林地利用方向，是落實林地保護利用政策，推進分區(qū)施策、分類管理的重要基礎(chǔ)；將林地及其利用狀況落實到山頭地塊，進行林地分區(qū)、分類、分級和分等，統(tǒng)一管理貴州省林地資源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)林地管理全省“一套數(shù)”、“一張圖”，是加強森林資源管理工作的基礎(chǔ)。按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以縣級行政區(qū)域為單位劃定的林地范圍，逐塊登記造冊，建立林地地籍檔案，是推進林業(yè)可持續(xù)經(jīng)營管理的基礎(chǔ)。利用遙感為核心的現(xiàn)代高新技術(shù)手段，及時更新林地檔案和林地利用數(shù)據(jù)，全面掌握林地年度變化狀況，是增強林地保護利用的監(jiān)管能力、有效考核各地政府森林資源保護目標(biāo)責(zé)任制的基礎(chǔ)。

本文從貴州省林地保護利用規(guī)劃空間信息技術(shù)應(yīng)用的流程分析出發(fā)，探索采用空間數(shù)據(jù)庫管理林地保護利用規(guī)劃的有關(guān)數(shù)據(jù)，以支持貴州省林地保護利用規(guī)劃的工作，并在貴州省林地保護利用規(guī)劃中得到實際應(yīng)用。

1 林地保護利用規(guī)劃空間信息技術(shù)分析

林地保護利用規(guī)劃的概念在2010年國家林林局林規(guī)發(fā)〔2010〕203號文件首次提出，此后國家林業(yè)局發(fā)文都經(jīng)常強調(diào)加強各省、縣級林地保護利用規(guī)劃的保護工作。

根據(jù)全國林地保護利用規(guī)劃目的，結(jié)合貴州省林地保護利用規(guī)劃的業(yè)務(wù)分析，構(gòu)建GIS技術(shù)在貴州省林地保護利用規(guī)劃中的應(yīng)用流程，如圖1所示。

圖1 空間信息技術(shù)貴州省林地保護利用規(guī)劃應(yīng)用流程圖 Fig.1 The application process of Guizhou Province forest land protection and utilization plan with space information techonology

從圖1中可以看出: 林地保護利用規(guī)劃是一項多目標(biāo)的動態(tài)系統(tǒng)工程。GIS技術(shù)在林地保護利用規(guī)劃中的發(fā)揮著舉足輕重的作用，借助基于地理信息技術(shù)的IT系統(tǒng)，是解決這類多目標(biāo)復(fù)雜管理問題的重要方法，而林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫則是地理信息系統(tǒng)研建應(yīng)用的基礎(chǔ)。

2 林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計及實現(xiàn)

Geodatabase的特殊性導(dǎo)致了空間數(shù)據(jù)庫在設(shè)計方法上與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存在一定差異[1]。根據(jù)GIS技術(shù)在林地保護利用規(guī)劃中的應(yīng)用流程，結(jié)合Geodatabase面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的特點，設(shè)計整體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)流程圖 Fig.2 The construction process of databases

2.1Geodatabase實體劃分和數(shù)據(jù)分級分類

將林地保護利用規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù)分成空間數(shù)據(jù)和專業(yè)數(shù)據(jù)2大類。空間數(shù)據(jù)包含用于GIS可視化、空間分析和三維可視化等應(yīng)用的，帶有明顯地理空間位置信息的數(shù)據(jù)，以及用于林地保護利用規(guī)劃的林地區(qū)劃的多源遙感影像數(shù)據(jù)，地形圖柵格數(shù)據(jù)等。專業(yè)數(shù)據(jù)主要包括與林地保護利用規(guī)劃相關(guān)的林地圖班的屬性數(shù)據(jù)以及林地保護等級、林地質(zhì)量等級、林地功能分區(qū)、林地森林類別等相關(guān)專題數(shù)據(jù)。根據(jù)各類數(shù)據(jù)的特點，對要素內(nèi)容繼續(xù)細(xì)分，得到對應(yīng)于空間數(shù)據(jù)庫模型中要素的空間實體類型。

2.2確立各空間實體的相互關(guān)系

對地理空間對象的空間相互關(guān)系進行建模，包括要素與對象類之間的關(guān)聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)涞汝P(guān)系，以使保證地理對象的空間和邏輯一致性。通過創(chuàng)建關(guān)系類、統(tǒng)一地理對象間的地理參照坐標(biāo)系和規(guī)則定制來實現(xiàn)，建好的關(guān)系和規(guī)則由空間數(shù)據(jù)庫自動維護[2]。

2.3空間實體對象型與關(guān)系模型轉(zhuǎn)換

根據(jù)對空間關(guān)系的建模結(jié)果，確定空間數(shù)據(jù)的有效性規(guī)則，建立數(shù)據(jù)字典，并由空間實體對象模型轉(zhuǎn)變關(guān)系模型，包括要素類到表、屬性到字段和實體關(guān)系到表關(guān)聯(lián)的各類映射。

2.4生成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

通過CASE工具設(shè)計數(shù)據(jù)庫UML模型，再利用轉(zhuǎn)換工具導(dǎo)出，經(jīng)過格式及語法檢驗后生成基于空間數(shù)據(jù)庫模型的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，然后在ARCGIS軟件環(huán)境中，通過ArcSDE將已有的數(shù)據(jù)導(dǎo)入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如SQL Server或者Oracle等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

2.5數(shù)據(jù)庫的存儲及訪問模式

林地保護利用規(guī)劃地理空間數(shù)據(jù)存儲于大型數(shù)據(jù)庫(如Oracle)，通過ArcSDE進行管理和應(yīng)用，可以在本地直接訪問或者通過網(wǎng)絡(luò)進行訪問[3]。

3 貴州省林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫實例應(yīng)用

3.1貴州省林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)庫分析與建設(shè)

貴州省林地保護利用規(guī)劃工作通過各縣市林業(yè)局征求各縣市發(fā)展改革委、財政局、國土局、環(huán)保局、城建局、農(nóng)業(yè)局、交通局、水利局等相關(guān)部門的意見，與各縣主體功能區(qū)、土地利用、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等相關(guān)規(guī)劃相銜接，數(shù)據(jù)源豐富，數(shù)據(jù)量極大。本研究的數(shù)據(jù)量己達(dá)TB級，主要包括：

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一萬遙感影像數(shù)據(jù)(按來源來分SPOT5影像、ALOS影像，按年份分有2005年至2010年)、一萬柵格地形圖(DRG)和五萬數(shù)據(jù)地形模型(DEM)，相關(guān)數(shù)據(jù)均根據(jù)國家測繪成果管理規(guī)定，經(jīng)相應(yīng)處理后進行使用。

(2)基礎(chǔ)地理信息。行政界線(省界、地州界、縣界、鄉(xiāng)界、村界)；行政注記(省注記、地州注記、縣注記、鄉(xiāng)注記、村注記)；居民點；公路線；鐵路線；水域。

(3)專業(yè)數(shù)據(jù)(林地保護利用規(guī)劃圖班數(shù)據(jù))。各縣林業(yè)局對林業(yè)用地實地補充調(diào)查數(shù)據(jù)以及結(jié)合相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)進行區(qū)劃的數(shù)據(jù)。

(4)專題數(shù)據(jù)。林地保護等級；林地質(zhì)量等級；林地功能分區(qū)；林地森林類別。

3.2貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫實際應(yīng)用

3.2.1 數(shù)據(jù)的編輯、管理、存儲及更新 基于空間數(shù)據(jù)庫模型，采用ArcSDE和Oracle數(shù)據(jù)庫配置建立的貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、林地圖班屬性數(shù)據(jù)、林地專題數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理[4]。數(shù)據(jù)庫具有很強的可擴展性，其長事務(wù)管理、版本控制機制還可以實現(xiàn)對貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫的并行操作與管理[5]。

3.2.2 對各類應(yīng)用信息系統(tǒng)的支持 以建立的貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，開發(fā)單機或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的各類應(yīng)用系統(tǒng)以支持林地保護利用規(guī)劃和森林資源動態(tài)更新管理的需求。如圖3所示是貴州省林地保護利用規(guī)劃管理系統(tǒng)的應(yīng)用界面。

圖3 貴州省林地保護利用規(guī)劃系統(tǒng)Fig.3 Forest land protection and utilization plan system of Guizhou Province

3.2.3 對貴州省林地保護利用規(guī)劃的支持 該系統(tǒng)在貴州省林地保護利用規(guī)劃中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，已成為貴州省林地管理人員的有力工具。建立貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫，可為正在開展的省林地保護利用規(guī)劃的研究編制和下期林地年度更新奠定基礎(chǔ)，促進林業(yè)信息技術(shù)專業(yè)人員和林業(yè)基層工作人員對省林地保護利用規(guī)劃的深入了解，推動貴州省林地保護利用規(guī)劃工作開展。

4 結(jié)論

建立貴州省林地保護利用規(guī)劃空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)多源海量空間與屬性數(shù)據(jù)的集成管理，是林地保護與利用、林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計、年度更新及動態(tài)監(jiān)測等多種應(yīng)用的有力保障。在貴州省林地保護利用規(guī)劃中采用的空間數(shù)據(jù)組織方式基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫地理數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型，不僅更好實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)智能化的存儲和管理以及空間數(shù)據(jù)的規(guī)則關(guān)系，也為建設(shè)其它類似系統(tǒng)提供了良好的研發(fā)基礎(chǔ)，還為貴州省林地保護利用規(guī)劃提供了統(tǒng)一的軟件平臺, 并可為全國林地保護利用規(guī)劃數(shù)據(jù)管理提供支持。

[1] 羅智勇,劉湘南.基于Geodatabase模型的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法[J].地球信息科學(xué), 2004 , 6 (4) : 105-109.

[2] 黃穎,謝忠．分布式異構(gòu)多級空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換機制的研究與實現(xiàn)[J].測繪科學(xué),2007,32(4)：151．

[3] 周艷明,陳鎮(zhèn)虎．分布式GIS 軟件體系結(jié)構(gòu)[J].計算機工程,2001,27(9)：811-817．

[4] 林娜,王斌.空間數(shù)據(jù)庫增量式更新機制的研究[J].測繪科學(xué), 2008, 33( 3) : 198-200．

[5] 孫瑞志,劉廣利,高萬林．信息網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息共享服務(wù)[M]//趙春江,薛緒掌. 數(shù)字農(nóng)業(yè)研究進展．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2005．

(文字編校：楊 駿)

Forestlandprotectionandutilizationplanbasedonspatialdatabases

GAN Guichun1, CEN Gang2

(Forest Inventory and Planning Institute of Guizhou Province, Guiyang 550003, China)

For dynamic management of data in the Guizhou Province forest land protection and utilization plan, to build the application process in the spatial geographic information technology design of it, to establish spatial database construction technology of it. Taking the example of the Guizhou Province forest land protection and utilization plan, to develope based on ArcSDE Geodatabase geographic data model. Related results have been used in the Guizhou province forest land protection and utilization plan, to provide strong support of data management for national forest land protection and utilization plan. The results show that: the development of spatial databases for the Guizhou Province forest land protection and utilization plan is useful overcoming problems due to the wide geographical scope of dispersed forest land and the amount of data.

forest land protection and utilization plan;GIS;spatial geographic information technology; spatial databse

2012-11-18

2013-01-05

甘桂春(1979-)，男，江西省萍鄉(xiāng)市人，工程師，主要從事林業(yè)信息工程、林業(yè)調(diào)查規(guī)劃等方面的工作。

F 326.2; P 208

A

1003-5710(2013)01-0083-03

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 01. 023