GIS 在山西汾河上游省級自然保護區管理中應用研究

王躍文

（山西汾河上游省級自然保護區管理局，山西 太原 030300）

山西汾河上游省級自然保護區（簡稱保護區）始建于2002 年6 月。位于山西省中部婁煩縣境內，主要保護對象為國家重點保護野生動物褐馬雞、黑鸛以及這些動物賴以生存的森林生態系統。保護區轄區地理坐標為東徑 111°30′30″~112°2′19″，北緯37°51′23″~38°12′33″；總面積 43 206.25hm2，其中核心區面積為10 188.55hm2，占總面積的23.58%；緩沖區面積8 051.22hm2，占總面積的18.64%；實驗區面積24 966.48hm2，占總面積的57.78%。

隨著地理信息科學的發展，GIS 作為一門介于信息科學、空間科學和地球科學之間的新技術，在資源管理、農林業生產、測繪地理、環境保護、災害監測、交通指揮等領域得到廣泛應用。在微型計算機軟硬件支持下，GIS 可以虛擬描述各種數據，還可以根據輸入計算機的地理坐標或空間數據，進行存貯更新、量測運算、查詢檢索、分析處理、綜合顯示、應用和描述，并且能幫助自然資源、環境保護、交通等部門解決在復雜規劃、決策、管理中存在的問題。同理，GIS技術也能解決自然保護區在規劃、決策、管理中存在的問題。該自然保護區引入GIS 技術較晚，2017 年以前，還是采用人工管理的方式，這種管理方式嚴重阻礙了對保護區的合理開發利用。因此，保護區在管理中引入高效方便的GIS 技術，對保護區的合理開發利用，對推進保護區管理具有重要意義。

1 GIS 在保護區信息與數據管理中應用

1.1 呈現直觀性的自然保護區景觀圖示

GIS 技術通過該保護區數字地圖和遙感影像數據可成完成地形、地貌、水源、土壤類型等自然環境數據的采集、處理和分析管理，最終生成保護區數字地面模型。遙感影像糾正、配準后，再與保護區數字地面模型進行復合，又可以生成保護區的自然環境3維景觀透視圖。這樣，整個保護區的自然環境可以定性、定量以及立體可視化地展現出來。通過生成保護區自然環境三維景觀透視圖，更加直觀性地了解保護區的景物特征以及管理狀態，方便工作人員運用動態化的方式來形成完整性、科學性的保護區景觀圖示。

1.2 獲得保護區動植物資源的真實性、準確性信息

利用GIS 技術在空間定位精度高和定位實時，能快速獲取地理空間信息的特點，不僅對保護區動植物分布情況和區域進行細致的環境分析，還可使珍稀瀕危物種的生存環境得到提升，而且對重點保護野生動物褐馬雞、黑鸛以及華北落葉松分布范圍及其生境的生態重要性作出評價。

1.3 使保護區空間圖形和屬性信息一體化，科學規劃

利用GIS 技術在空間圖形和屬性信息一體化方面的優勢，可以幫助保護區管理機關在野生動植物及其棲息地保護規劃、基礎設施建設、生態旅游、科研教育規劃、防火防災規劃等方面，進行更加科學合理的規劃。

2 GIS 技術在保護區整合優化組合中的應用

2020 年5 月，在太原市自然保護地整合優化專家組指導下，根據自然資源部、國家林業和草原局發布的《關于做好自然保區范圍及功能區分區優化調整前提工作的函》要求，在保護區優化整合中，首先，GIS 利用保護區地衛星遙感影像數據、數字地圖及保護區范圍、功能區的矢量數據，可得到保護區地面數字模型，同時還可以獲得保護區范圍內以及3 個功能區不同地貌的坡度、坡向、地表水系網絡等結構，通過保護區景觀圖示將整個保護區的組成結構、地表形態等盡可能地展示出來，實現初步摸清保護區建立時3 個功能區的范圍、面積、邊界。其次，確定保護區的矛盾面積。保護內的永久基本農田、村莊、耕地、煤礦、非煤礦山及工業園區、山西云頂山自然保護區存實驗區重疊等，是保護區管理存在的矛盾問題。GIS 將保護區內的永久基本農田矢量數據、第三次國土資料數據調查（村莊、耕地、煤礦、非煤礦山及工業園區）、山西云頂山省級自然保護區矢量數據，導入山西汾河上游數據平臺，將這些數據進行矢量相交分析及數據輸入，精準測算出保護區永久性基本農田、村莊、耕地、煤礦、非煤礦山及工業園區、山西云頂山省級自然保護重疊面積、位置。再其次，用GIS 編輯矢量化工具，把保護區范圍的永久性基本農田、村莊、耕地、煤礦、非煤礦山及工業園區、山西云頂山省級自然保護重疊的區域退出保護區，再將現有的核心區、緩沖區、實驗區3 個功能區，合并核心區和緩沖區成為重點觀察區和一般控制區（實驗區）2 個功能區，完成保護區優化整合，最終獲得自然保護區優化整合后GIS 基礎數據。通過獲得的保護區優化整合后GIS 的完整基礎數據，再加上對保護區自然資源和保護目標的完整性分析，可以形成植被分布圖、野生動物分布圖等一系列專題圖，作為整個保護區優化整合以及劃定邊界范圍的指標之一。通過運用GIS 的空間分析功能，對保護區進行自然環境和自然資源分析，可以減少主觀性因素的干擾，使保護區整合優化組合更加科學、更加合理。

3 GIS 在制作規劃圖中的應用

在以往的自然保護區發展規劃圖制作中，用的是以中國人民解放軍總參謀部測繪局1979 年第一版1∶5 萬的地形圖作為底圖，對保護區范圍功能區進行勾繪、轉繪、描繪、復印等工序進行手工繪圖。手工繪圖人為造成的誤差大，再次修改和檢驗十分不方便，在財力、物力、人力以及時效上都很難再適應保護區資源以及管理的要求。伴隨著現代信息科學技術的發展，這就要求通過去尋求新的技術方法來取代傳統的手工繪圖，而GIS 正好能夠滿足這方面的需要。與傳統的手工制圖方式相比，GIS 技術的精確度、精準度都有非常大的提升，它能夠通過幾何校正技術來確定高精度的地理位置信息，還能提取相關的有效信息。這樣，GIS 技術規劃制圖就能克服傳統制圖中轉繪、復印、描繪等諸多環節，通過自動化的流程，一方面能夠大大減少人為因素產生的誤差，另一方面還能大幅度提升制作規劃圖紙的高效性和準確性，不僅使圖紙的頁面干凈整潔，而且使圖紙的清晰度、美觀度得到提升。自從保護區規劃借助使用了GIS 技術之后，規劃圖上反映出來的要素數量和要素質量得到細化，在財力、物力以及人工成本和時間效率上也都得到了提高。

4 GIS 技術在保護區動植物研究和動態監測中的應用

動植物是保護區非常重要的自然資源。只有通過對動植物的種類、生活生長習性、分布等進行較深入的調查研究，才能掌握保護區動植物種類、生活生長習性和分布情況。這樣就能對保護區動植物進行動態監測和管理，對保護區生物多樣性起到很好地保護作用。GIS 技術結合動態監測、地面調查、遙感影像數據分析等方法，對保護區動植物資源的各種屬性信息、空間位置等進行管理，這樣保護區管理機構就可以有效構建各種動植物資源的分類數據庫，最終實現為動植物資源分布的整體分析提供重要依據。保護區的資源監測，是利用GIS 構建的保護區各種動植物資源的分類數據庫，將生物多樣性狀況、物種種群數量、分布規律以及其棲息地狀況聯系起來，從而進行系統、及時、科學地分析、處理和評價，最終實現高效、準確地反映野生動植物現狀調查與動態監測，進行自然資源管理。

GIS 技術結合地理圖形，能夠完美地展示出監測動植物的生存環境變化情況和動植物的空間分布，將分析結果以圖形、表格的形式，展現在保護區管理人員面前，為幫助保護區保護生物多樣性制定出科學的、合理的管理措施。