DEM的生成及其林業(yè)應(yīng)用

李海峰

（五蓮縣林業(yè)局，山東 五蓮 262300）

1 引言

數(shù)字高程模型 (Digital Elevation Model)，簡(jiǎn)稱DEM，是通過(guò)地形高程數(shù)據(jù)對(duì)地面地形生成的數(shù)字化模擬，DEM數(shù)據(jù)渲染成圖能直觀的表現(xiàn)地形情況。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System簡(jiǎn)稱GIS）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，1963年R.F.Tom Linson首先提出了GIS的概念，1971年加拿大土地管理局開(kāi)發(fā)出第一個(gè)商業(yè)化軟件Arc/Info[1]，目前GIS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、資源、考古、水利、農(nóng)業(yè)、急救、道路、林業(yè)和旅游等領(lǐng)域的規(guī)劃和管理上。

2 DEM的生成

本文使用ArcGIS對(duì)五蓮縣等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成全縣DEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS的分析功能對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出了全縣坡度坡向圖及面積數(shù)據(jù)，為全縣25°以上坡退耕還林提供依據(jù)，同時(shí)坡向分析對(duì)造林樹(shù)種選擇提供參考。

3 在林業(yè)上的應(yīng)用

首先我們獲取了五蓮縣等高線、縣界、水系數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)用ArcGIS軟件進(jìn)行處理分析。

3.1 使用ArcGIS的創(chuàng)建TIN命令將等高線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TIN數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換前后對(duì)比如下圖2。

3.2 使用TIN轉(zhuǎn)格柵命令將TIN文件轉(zhuǎn)換為格柵圖像。像素大小設(shè)為10m，TIN轉(zhuǎn)換格柵參數(shù)設(shè)置如圖3，轉(zhuǎn)換后的格柵數(shù)據(jù)如圖4。

圖1 創(chuàng)建TIN參數(shù)設(shè)置

圖2 等高線與TIN數(shù)據(jù)

圖3 TIN轉(zhuǎn)換格柵參數(shù)設(shè)置

圖4 格柵數(shù)據(jù)圖

通過(guò)以上兩步處理已將等高線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字高程模型，格柵數(shù)據(jù)像素大小可根據(jù)數(shù)據(jù)精度要求在轉(zhuǎn)換過(guò)程中設(shè)定，本文將格柵大小設(shè)定為10m×10m。

接下來(lái)通過(guò)調(diào)整格柵數(shù)據(jù)的符號(hào)系統(tǒng)，按不同顏色給高程賦值，并使用將陰影計(jì)算成生的陰影圖放在下層。將格柵數(shù)據(jù)的透明度調(diào)為30%，生成直觀的數(shù)字高程模型如圖5。圖中綠色端為低海拔區(qū)域，紅色端為高海拔區(qū)域，最低15m，最高710m，由圖可知五蓮縣山系走向由東北到西南，水系由山系中部向縣域四方分流。

圖5 數(shù)字高程模型圖

3.3 使用ARCGIS格柵表面坡度分析功能對(duì)全縣DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行求算，坡度分析參數(shù)如圖6，生成坡度格柵數(shù)據(jù)，如圖7。

圖6 坡度分析參數(shù)設(shè)置

圖7 坡度分析圖

圖中用不同顏色區(qū)分了五個(gè)坡度區(qū)間。淡黃色為≤2°；黃色為 2°～6°；紅色為 6°～15°；紫色為 15°～25°；藍(lán)色為＞25°。通過(guò)格柵重分類后可對(duì)坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出不同坡度區(qū)間的面積，見(jiàn)表1。

表1 坡度與面積計(jì)算數(shù)據(jù)

由表中可知五蓮縣25度以區(qū)域12249.2hm2，占全縣陸地面積的8.4%。疊加近期衛(wèi)星影像可查看25度以上坡耕地退耕還林情況，對(duì)未退耕地段逐步規(guī)劃造林或采取封山育林等其他措施。

3.4 使用ARCGIS格柵表面坡向分析功能對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行求算，坡向設(shè)置如圖8，生成坡向格柵數(shù)據(jù)，如圖9。

圖8 坡向分析參數(shù)設(shè)置

圖9 坡向分析圖

圖中用不同顏色區(qū)分出出東、東南、南、西南、西、西北、北、東北、平坡九種坡向。通過(guò)格柵重分類后，對(duì)坡向數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出不同坡向地形的面積。見(jiàn)表2。

表2 坡向格柵數(shù)據(jù)

由表中可知五蓮縣東坡、西坡及東南坡向占比較高，北坡、東北坡向占比較小。研究表明坡向是影響造林成活率和造林質(zhì)量的重要因素，坡向不同，適生的樹(shù)種也不同，一般是低山陽(yáng)坡應(yīng)選擇喜暖、喜光、耐干旱的樹(shù)種，造林設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同樹(shù)種的生態(tài)特性，選擇不同立地條件。

通過(guò)以上工作可以看出，通過(guò)ARCGIS在數(shù)據(jù)表分析統(tǒng)計(jì)和制圖方面的強(qiáng)大功能，利用等高線數(shù)據(jù)，對(duì)全縣的地形相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，生成了五蓮縣數(shù)字高程模型，在此基礎(chǔ)上可按需要進(jìn)行各項(xiàng)分析，為全縣造林規(guī)劃提供依據(jù)。

4 展望

運(yùn)用ARCGIS生成的DEM圖，并結(jié)合林地一張圖等調(diào)查數(shù)據(jù)，為林業(yè)建設(shè)中遇到的各種問(wèn)題提供了一站式的解決辦法。

4.1 森林分類經(jīng)營(yíng)管理

根據(jù)DEM圖生成的坡度、坡向、海拔等分布圖疊加分析，確定林地質(zhì)量等級(jí)分區(qū)，可以做到林地質(zhì)量分類更為科學(xué)、更為客觀，不同等級(jí)區(qū)域采用相應(yīng)樹(shù)種與作業(yè)法，使更新造林更加科學(xué)合理，形成可操作的森林分類經(jīng)營(yíng)方案。

4.2 森林防火檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)

森林火災(zāi)是林業(yè)生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一，森林防火工作包括火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，火情監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)與觀察，組織林火撲救等?；痣U(xiǎn)預(yù)警在森林防火工作中具有十分重大的意義,在地理信息系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合森林資源圖和地形圖劃定重點(diǎn)防護(hù)區(qū)，對(duì)DEM圖進(jìn)行可視區(qū)域分析，規(guī)劃監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置，保證監(jiān)測(cè)無(wú)死角和遺漏區(qū)域。

4.3 運(yùn)用DEM圖對(duì)全縣植物群落分布情況進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)植物群落分布規(guī)律，保護(hù)發(fā)展鄉(xiāng)土樹(shù)種。