地理信息系統（ＧＩＳ）在林業上的應用前景

摘要：介紹地理信息系統概念及功能，針對GIS在林業的應用，闡述了它在林業上的應用前景。

關鍵詞：地理信息系統；林業；應用；前景

地理信息系統地理信息系統（Geographic Information System GIS）有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。

1 地理信息系統(GIS)概念及功能

地理信息系統(Geographic Information system，簡稱GIS)屬于信息技術范疇，是一種應用前景十分廣闊的高新技術。(1)狹義上地理信息系統是一個具有多種功能的計算機軟件系統，是建立在統一地理坐標基礎上利用地學模型分析空間數據，對地理環境與自然資源的信息進行管理的空間信息系統。利用GIS可以對環境與資源的動態變化進行預測、預報，從而實現為工農業生產、國民經濟建設和國防軍事等部門服務的目的。(2)廣義上包括描述地理信息系統的地球表面空間分布事物的地理數據，包括屬性數據和空間數據、管理與分析地理數據的軟件，如基于矢量的地理信息系統和基于柵格的地理信息系統。輸入、存儲、處理和輸出地理信息數據的硬件，如工作站、各類微型計算機、數字 化儀、掃描儀等。使用地理信息系統的機構和人。

2 GIS的發展

我國GIS起步晚，發展快，至今已成功的應用 到1000多個領域。

2.1起步階段

自1960年形成地理信息系統創意思想起，到 1971年加拿大土地管理局開發出第一個地理信息系統。人們的關注點主要集中在GIS是什么，它能夠干什么這方面。當時的一些學術會議圍繞地理信息 系統這方面的問題展開了廣泛的探索和研討。此期間出現了基于柵格數據格式的GIS及基于矢量數據的GIS。

2.2地理信息系統的發展階段

70年代初，西方國家環境保護運動的興起，致使各國政府迫切需要應用地理信息系統解決自然資源開發、環境保護及國土規劃等領域存在的問題，為地理信息系統的廣泛應用和發展提供了機遇，各級政府及相關部門成為GIS的主要用戶或潛在用戶。

2.3地理信息系統理論、方法和技術趨向成熟階段

80年代，地理信息系統的數據處理能力，空間分析功能，人機交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術均有了較大發展。特別是80年代后期，一工作站為平臺的地理信息系統日益發展，出現了一大批作為商品的地理信息系統軟件。這些軟件為用戶提供了良好的用戶界面和多種數據格式轉換的接口，有的 GIS軟件還可以在計算機網絡上使用，并可用2 次開發。

2.4地理信息系統作為高技術產品廣泛應用階段

自90代起，地理信息系統已經成為支持多種硬件平臺的高技術產品，并利用Windows開發工具與多媒體技術，為用戶提供了多窗口環境與更為良好的用戶界面。

在自然資源管理方面。GIS被用于資源分布、統計、查詢，在資源評價與預測、資源合理開發利用、自然資源動態管理及監測等方面廣為利用。

在國土整治及生態建設方面。GIS被用于國土資源調查、國土開發、國土規劃，在景觀生態結構、生態演替模擬、生態評價等景觀生態管理方 面發揮著較好的作用。

在土地及房地產管理方面。發達國家GIS 被廣泛用于房地產評估、土地類型劃分、土地信息 查詢、土地利用評價、土地開發規劃、土地承載力 分析、土地稅收和房地產動態管理。

在市政工程及城市管理方面。一些國家已將GIS廣泛用于交通規劃、公共設施布局、地下管網管理及小區規劃。

此外，地理信息系統還在社會治安、消防、運輸、商業網點、通訊、環境保護、石油、氣象、水利、地址、農業及林業等領域得到廣泛應用。

3 GIS在林業上的應用

GIS在林業上的應用過程大致分為3個階段， 即：作為森林調查的工具，主要特點是建立地理信息庫；利用GIS繪制森林分布圖及產生正規報表。GIS的應用主要限于制圖和簡單查詢;作為資源分析的工具：已不再限于制圖和簡單查詢。而是以圖形及數據的重新處理等分析工作為特征，用于各種目標的分析和推導出新的信息;作為森林經營管理的工具：主要在于建立各種模型和擬定經營方案等，直接用于決策過程。

3.1 森林資源清查和數據管理

這是GIS最初應用于林業的主要方面。以加拿大為例，自Bonnor(1978)、Lee等(1978)介紹了為處理森林資源數據而設計的成圖和處理信息系統后，1981年加拿大即在森林資源清查中采用GIS，把計算機成圖用于不列顛哥倫比亞的森林資源清查。其主要做法是：通過數字轉換表將常規森林類圖數字化，把所得數據存儲在計算機上，用于求算面積、匯編數據和其它運算；利用計算機成圖在圖上顯示概略的資源數據。

3.2 制定森林經營決策方案

GIS借助其擁有的數據庫和數據管理功能等，可以很方便地在空間、屬性數據的基礎上建立生長、預測、經營、決策模型。通過對各種經營過程進行模擬、比較和評價，選擇出最優經營方案，并形成綜合或專題報告輸出供決策者參考。

3.3 林業制圖

制圖是一項技藝性強且工作量極大的工作，但 GIS提供的制圖功能使制圖工作變得輕松自如。在制作植被分布圖時，GIS把地圖的信息源依海拔、坡向、坡位、坡度、土壤類型、年降雨量等分成不同的“層”，使每一層與一定立地上的植被相聯系，從而簡化、連貫了植被成圖工作。WINGIS將地圖分為點狀圖、線狀圖、面狀圖、等值線圖等四大類，利用其圖形操作模塊，通過圖形的組合、疊加、復合，實現地圖的拼接，剪裁、縮放等各種功能，從而制作用戶所需的各種復雜的專題圖。

3．4 遙感圖像處理

把GIS引入遙感即實現遙感與GIS的整體結合，由于解決了遙感圖像計算機自動識別、GIS數據庫自動更新和自動成圖，實現了資源與環境分析計算機化，從而使空間遙感技術廣泛應用于資源調查、災害監測等方面，使其在資源管理及經營決策中發揮著重要的作用。

4 GIS林業上的應用前景

地理信息系統作為一項具有廣泛應用前景和強大生命力的高新技術，在我國，特別是在林業建設方面，起步較晚，方興未艾。

森林資源信息管理。各地、各林業局、各林場森林面積，森林蓄積，森林類型，林種分布，樹種結構，林齡結構及變動情況等，過去只能從森林資源檔案數據庫中了解情況，應用地理信息系統可以做到圖上動態管理和監測，從而可以做到更真實，更直觀第把握森林資源的狀況及變化。

森林分類經營管理。 利用地理信息系統，可以做到以林班、林場、林業局、地區及全省為單位的森林分類經營管理，能夠做到分類更為科學、更為客觀，為各級領導及 林業管理部門、生產部門提供可操作的森林分類經 營方案及科學依據。

天然林保護工程管理 。實施天然林保護工程，“兩類三劃分”必須要 落實到可操作的地塊，并可進行動態管理。只有利用地理信息系統才能真正做到科學經營管理，否則很難將天然林保護工程各項工作落到實處。

森林限額采伐管理。應用地理信息系統，可以清楚地把握各地、各林業局及林場，乃至各林場、小班的森林資源狀況。下達森林采伐限額指標可做到有的放矢。同時，可以確定各小班的森林經營目標，實現以小班為單位的動態經營管理更新造林管理。通過建立地理信息系統，能夠在立地評價和樹種選擇基礎上，做到適地、適樹、適品種、適方式，搞好更新造林規劃，指導科學造林。

森林病蟲鼠害檢測及控制。應用地理信息系統，可以實現對森林病害、蟲 害、鼠害發生規律、分布狀況及控制程度動態監測 及跟蹤管理，能夠克服工作的盲目性和被動性，做到心中有數，防治工作及時。

森林防火監測及動態管理。可通過建立應用地理信息系統，對省、地、縣森林防火系統進行動態監測和管理。國家林業局林業規劃院于90年代就研制出了“林火管理”地理信息系統。目前，我省森林防火辦也著手構建全省 森林防火GIS系統。該系統的建立，必將會大大提高我省的森林防火現代化管理水平，并產生巨大社會效益和經濟效益。

除上述外，GIS還將會在“3S”結合方面，在數據、圖面及其它信息動態管理，以及綜合評價與模擬預測、空間查詢與分析等方面得到進一步完善和發展。可以預言，21世紀將是GIS大發展的時期。作為一種現代化工具，GIS必將在各個領域、各個部門得到廣泛地應用。