基于GIS系統的公益林資源與生態狀況監測技術探析

劉陸

(黑龍江省自然資源權益調查監測院，黑龍江 哈爾濱 150080)

黑龍江省具有豐富的公益林資源，合理保護和利用公益林，可以實現固碳釋氧、固土保肥、涵養水源的目的。近年來，黑龍江省對全省國家級生態公益林進行了監測。

1 公益林資源與生態狀況監測的類型區劃

根據我國林業、農業、水土保持、環保區劃、自然條件和社會經濟條件，以及生態環境建設項目組織管理的便利程度，將全國劃分為東北地區、三北風沙地區、華北中原地區、黃河中上游地區、長江中上游地區、中南華東(南方)地區、東南沿海及熱帶地區、青藏高原凍融地區八個生態公益林建設類型區域。黑龍江省屬于東北地區、三北風沙地區。根據生態脆弱性標準(表1)積極進行公益林資源監測與建設，其主要建設方向是加強水源涵養林、水土保持林和沿邊防護林建設(表2)。

表1 生態脆弱性等級劃分因子及其閾值表

2 公益林資源與生態狀況監測的技術路線

2.1 整體技術路線

按照監測的目的和層次，根據公益林分布、生長的特點，開展典型區位定點監測、重點區域不定期遙感監測。以固定樣地調查為基礎，結合遙感調查、專題匯總統計、實驗分析等手段，分析森林資源狀況、生態狀況，評價森林生態效益。具體工作流程分為監測內容與指標體系構建、信息采集、信息處理、成果產出4個階段。技術路線詳見圖1。

圖1 技術路線

表2 生態公益林建設類型區域表

2.2 信息處理環節技術路線

以GIS地理信息系統為例，在公益林資源與生態狀況監測的信息處理方面，主要包括數據的錄入和存儲、數據處理和更新、數據分析和統計三個環節。

2.2.1 數據的錄入和存儲 根據實際需要，對某地區公益林的位置、大小、形狀、植被、生物等各類調查的數字化數據進行掃描后錄入，前提是對這些數據進行測定、采集、表述和數字化，以便于數據的錄入和后期數據的調出、顯示和分析。數據的錄入和存儲后生成的數據庫是地理信息系統的重要數據來源，且RS和GPS在客觀上豐富了GIS的數據來源，豐富了數據信息成果的原始數據。

2.1.2 數據處理和更新 公益林的數據包括多方面內容，處理起來比較復雜，這就要求提高數據處理和更新的效率。在這一方面，利用GIS提供的成熟的數據處理和更新解決方案，在對數據進行查詢、管理的基礎上，基于數據的變化和更新，進行及時處理并實時更新地理對象的各種屬性信息，使信息的時效性和準確性更佳。

2.1.3 地理分析和統計 公益林的地理位置用經度和緯度數據進行標記，基于地理位置分析方法，GIS的地理分析和統計功能將實現基于濕地地理位置、大小形狀、空間位置、地形地貌等屬性的地理分析，包括數字地形分析、 拓撲疊合以及DEM數字建模等，實現測繪結果的匯交、統計及應用。

2.1.4 結果輸出與顯示 在分析公益林地形地貌、資源面積、資源類型等基本屬性的過程中，需要對信息結果進行輸出，輸出的格式包括電子表格、文檔、平面及3D地形圖，使信息通過豐富多樣的表現形式進行展示，有效增強了信息的生動性和可接近性，從而根據輸出的結果進行多元分析(圖2)。

圖2 GIS技術功能

3 公益林資源與生態狀況監測的內容

公益林資源狀況監測內容主要包括資源數量的面積、蓄積、生物量、生長量，反映資源權屬的林地權屬、林木權屬，反映資源結構的土地利用結構、群落結構、樹種結構、齡組結構、起源構成、自然度，反映資源質量的單位面積蓄積、平均生物量、平均生長率、平均郁閉度、平均樹高、平均直徑、植被蓋度、枯枝落葉厚度、腐殖質厚度等指標。生態狀況監測內容主要包括生態服務功能的物種多樣性、水源涵養、水土保持、碳匯、碳儲量、氧氣釋放量、森林儲能、林區水質；反映生態問題的石漠化程度、干擾狀況(包括火災、病蟲害、人為因素等)等指標。

4 公益林監測指標體系設計

監測指標按照“可操作性、針對性、敏感性和公認性”的原則進行選擇和設置。筆者參考國內外不同地區的公益林監測指標，將黑龍江省公益林資源與生態狀況監測指標評價設計如下(詳見表3)。

表3 黑龍江省公益林資源與生態狀況監測指標

5 結語

公益林具有十分寶貴的利用和保護價值，在對其監測的過程中，只有充分利用現代林業資源監測技術、合理利用調查工具，才能確保數據準確和結果質量。本文在總結以往公益林資源監測成果的基礎上，對公益林資源與生態狀況監測的類型區劃進行確定，提出了利用GIS系統進行公益林資源與生態狀況監測的技術路線，提出了黑龍江省公益林資源與生態狀況監測指標，將對相關部門進行森林生態資源的規劃、評價、建設與保護提供有益參考。