基于GIS和RS對貴州省平壩縣重點公益林成果圖的編制

[摘 要] 論述利用GIS、Erdas Imagine 9.2軟件綜合運用、優勢互補制作林業圖件的優勢。詳述了運用GIS和Erdas Imagine 9.2軟件進行制圖的流程、步驟和方法。

[關鍵詞] GIS Erdas Imagine 9.2 林業專題圖 公益林成果圖

重點公益林是指分布在我國生態區位極為重要或生態狀況極為脆弱的地區，對國土安全、生物多樣性保護和經濟社會可持續發展具有重要作用的重點防護林和特種用途林[1]。隨著林業建設的發展，林業單位對林業用圖的要求和對擴張圖用途的要求日益緊迫[2]，對重點公益林的分布情況及分布面積等內容要有直觀的了解，可通過林相圖查看。

傳統的林業制圖多以人工繪制為主，存在不少缺陷：不僅制圖過程繁雜，完成時間長，更新緩慢，制圖費用高，又不能確保精度，而且制成的圖很難編輯修改，這給科學研究和實際生產帶來了諸多不便[3]。但隨著計算機技術的迅速發展，使用計算機制圖已經司空見慣，應用GIS和RS技術可以很好解決傳統的林業制圖的缺陷，并且能夠提高工作效率， 減輕技術人員的勞動強度，改進制圖的精度[4]。

一、研究區簡介

平壩縣位于貴州省中部，安順市東部，地扼要沖，為滇黔交通要道，地理位置東經105°59′24″～106°34′06″，北緯26°15′18″～26°37′45″。東毗貴陽市花溪區，東南鄰長順縣，南交西秀區，西接織金縣，北抵清鎮市，東西長57.8km，南北寬41.3km，面積999平方公里。地勢西高東低，海拔多在1300-1400米以上。全年氣候溫和，無霜期長，雨量充沛，但多云寡照，輻射低，年平均日照時數為1147.7～1296.7小時，年均氣溫為13～14.2℃，年總積溫4737.4～5175.4℃，以常綠闊葉林為主，大部為碳酸巖類。

二、應用軟件簡介

1.Erdas Imagine

ERDAS IMAGINE 是一款遙感圖像處理系統軟件。它是美國ERDAS 公司開發的遙感圖像處理系統。它以其先進的圖像處理技術，友好、靈活的用戶界面和操作方式，面向廣闊應用領域的產品模塊，服務于不同層次用戶的模型開發工具以及高度的RS/GIS（遙感圖像處理和地理信息系統）集成功能，為遙感及相關應用領域的用戶提供了內容豐富而功能強大的圖像處理工具，代表了遙感圖像處理系統未來的發展趨勢。該軟件功能強大，在該行業中是最好的一款軟件。目前ERDAS IMAGINE軟件已經成為世界上占最大市場份額的專業遙感圖像處理軟件。

2.ArcGIS

ArcGIS 包括ArcMap，ArcCatalog，ArcToolbox等部分。

Arcmap是集空間數據顯示、編輯、查詢、統計、分析、制圖和打印等功能。在Arcmap下進行林業專題地圖的編制，能夠提供高質量的地圖輸出。

ArcCatalog是一個空間數據資源管理器。它以數據為核心，用于定位、瀏覽、搜索、組織和管理空間數據。還可創建和管理數據庫，定制和應用元數據[5]以及數據結構定義，數據導入和導出，拓撲規則的定義，檢查。

ArcToolbox能在GIS數據庫中建立并集成多種數據格式，進行分析，處理GIS數據，用于空間數據格式轉換、疊加處理、緩沖區生成、坐標轉換等。

三、數據來源與操作方法、步驟

1.數據來源

數據來源于2008年11月8日的ALOS數據（分辨率2.5m），平壩縣1：10000比例尺地形圖，數據采用高斯-克呂格投影3°分帶，北京1954坐標系。

2.制圖流程（如圖1）

圖1 制圖工作流程

2.1數據準備

主要收集2008年11月8日的ALOS遙感圖（分辨率2.5m），以國家標準平壩縣1：10000比例尺地形圖，野外區劃調查資料。

2.2使用Erdas Imagine9.2對遙感圖幾何精校正和監督分類

利用平壩縣地形圖，通過Erdas Imagine9.2軟件對ALOS數據進行幾何精校正，選取8-10個控制點使遙感圖和地形圖完全重合，便于下一步和空間矢量數據進行套合、疊加。然后對校正好的遙感圖進行監督分類，解譯出不同的地類：水體、有林地、灌木林、坡耕地、建設用地等。

2.3用ArcCatalog組織管理空間數據

ArcCatalog在此用于創建數據庫、定義坐標系、創建數據集、數據要素（點、線、面）、維護圖層字段。

2.4Arcmap進行數據的采集

Arcmap具有數據顯示、編輯、查詢、統計、分析、制圖等功能，在重點公益林制圖工作中，空間數據來自外業勾繪手圖，屬性數據來自外業調查小班因子數據。

2.4.1 空間數據地理校正

對來自各種地圖和外業勾繪手圖進行掃描得出jpg格式的圖片。利用Arcmap對空間數據進行地理校正，使手繪圖圖片與地形圖和遙感圖完全重合。

2.4.2 空間數據矢量化

通過創建的數據要素（點、線、面），把空間數據分別矢量化輸入。

2.4.2.1點圖層包括鄉、村注記點。

2.4.2.2線圖層包括用水系線、公路線、鐵路線。

2.4.2.3面圖層包括縣面、鄉面、村面、水系面、細班面、小 班面。在矢量化小班面的時候，還必須與監督分類的類型相符合。

2.4.3對已經矢量化的空間數據進行編輯處理

在矢量化過程中，由于地理校正不準確、視差、粗心等種種原因，使矢量化的結果出現一定的錯誤，必須進行矢量編輯，消除錯誤。常使用的工具為：

圖2 獨立小班勾繪

圖3 小班破班

圖4 小班修邊

2.4.4 對空間數據進行拓撲檢查

當完成了全縣的空間數據矢量化后，需要檢查小班面與小班面之間是否有重疊、是否有碎班、是否有間隔，線與線之間是否相交、是否重疊、是否存在偽節點。在ArcCatalog中對點圖層、線圖層和面圖層必須形成拓撲關系，根據拓撲圖層和Arcedit功能消除已數字化的Shapefile文件中的錯誤。

2.4.5 用Arcmap建立關鍵字。

在Arcmap中編輯和操作的圖形，除求出矢量化小班面積外，還需要與屬性數據庫相關聯，可在圖形操作模塊中加入關鍵字。按一定的順序給一序號作為關鍵字，區劃小班的關鍵字由鄉代碼、村代碼2部分組合而成，如某小班在數據庫中村代碼為012，村代碼為017，在屬性表中點擊add field創建新的字段，點擊Field Calculator編輯器中鍵入命令（[鄉代碼][村代碼]），則得出該小班的關鍵字為012017。

2.4.6 用Execl表變傳遞小班因子屬性

Arcmap支持Excel數據庫管理系統存儲的dbf格式。在重點公益林區劃界定工作中，由于調查因子類別多導致調查數據龐大。因此，為了便于數據修改并保證數據的準確性，故采用Excel表建立國家重點公益林小班95項因子一覽表，傳遞小班因子屬性。

根據《國家重點公益林小班95項因子一覽表》中的調查因子，在Excel表中添加相關的調查因子字段屬性，如縣、鄉、村、林班、小班、地類、面積、權屬、森林類別、林種、工程類別、保護等級、生態區位、地形地貌、管護人員等。然后完成小班因子屬性數據的輸入，檢查確保數據庫正確后，創建與空間矢量數據庫唯一對應的小班編碼，小班編碼也應包括鄉代碼、村代碼。

2.4.7 進行空間數據與屬性數據庫的連接

在Arcmap中，打開矢量化的空間數據，在空間數據庫中添加一個關鍵字字段使之與excel數據庫管理系統的一個關鍵字相吻合，且是唯一值的。通過Join and Relates→Join data，通過Shapefile空間數據文件的關鍵字段與屬性數據庫的唯一值，完成圖形數據與屬性數據庫的連接，從而得到帶有空間數據與屬性數據的林業信息數據。

2.4.8 數據和圖層的分類及標注顯示

由于成圖要素的顯示包括大量的線條、符號、文字，因此需要將點、線、面根據一定的要素進行分類。根據制圖要求，對不同的行政界線賦予相應的線型、顏色、符號、大小，然后進行鄉名、村名、河流、小班文字的注記，使其完全符合林業行業制圖標準。在Properties的Labels中來選取字段注記。

2.4.9 利用Arcmap進行圖幅整飾

Arcmap軟件能夠提供豐富的圖幅整飾模板，整飾圖面包括邊框、圖例、指南針、格網、比例尺等。設置制圖要求的比例尺及對應紙張大小，View→layout →Properties→frame選取相應的圖框；在Insert菜單中點擊Title、Legend、Northarrow、Scalebar插入圖名、圖例、指北針、比例尺等地圖要素，完成圖版設計效果。

2.4.10 圖層輸出

由于一個縣面積大，小班分布廣，必須看見標注，所以比例尺的設置為1：10000，就必須按各鄉鎮制圖。Arcmap完成圖幅整飾的國家重點公益林圖層導出，存儲為平壩縣*鎮公益林小班圖.tiff格式。

圖4 平壩縣高峰鎮小班圖

四、 結論

根據上述描述的方法步驟，利用erdas imagine9.2和gis軟件完成了貴州省安順市平壩縣重點公益林林相分布圖，通過改圖制成的成果說明利用erdas imagine9.2和gis軟件制作林業地圖與傳統手工制圖相比具有很多優勢：準確性高、成圖周期短、可操作性強，減輕勞動強度，提高工作效率，大大節約了人力、物力及時間，實現了空間數據和屬性數據動態連接，能夠對林業現有資源進行直觀展示。但是由于缺乏制圖經驗，在制圖的綜合自動化、地圖注記的自動配置、顏色搭配等問題處理上還有待加強。

參考文獻

[1]潘存軍， 程小紅， 張立勤. 新疆重點公益林動態監測及評價方法初探[J]. 防護林科技， 2010，（4）：125-126.

[2] 梁文榮. 編繪林業用圖有關問題的研究[J]. 內蒙古林業調查設計，2000（4）：37-38.

[3] 黃杏元， 馬勁松， 湯勤. 地理信息系統概論[M]. 北京：高等教育出版社，2004.

[4] 李維. 多個軟件結合運用進行國家重點公益林成果圖編制[J]. 林業調查規劃， 2008，33（1）：17-20.

[5] 湯國安， 楊昕. ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程[M]. 科學出版社， 2011.