ArcGIS軟件在森林調查規劃設計中的運用

張麗

摘要：ArcGIS軟件實質是一個全面的GIS平臺，擁有一系列的GIS框架，基于ArcGIS的功能優勢，將其用于森林調查規劃設計中，進行柵格圖配準、行政界線編輯、小班屬性編輯等，加快森林調查規劃設計工作的速度，并可保證調查成果的全面性與精確性。本文首先從森林調查規劃設計的要求入手，明確了調查根據、任務、內容等事項，規劃了ArcGIS軟件應用的技術路線與應用流程，并對其使用方法進行了論述，以促進ArcGIS軟件在森林調查規劃設計中的充分應用，發揮ArcGIS軟件技術的優勢，提高森林調查規劃設計的信息化水平。

關鍵詞：ArcGIS軟件森林調查森林規劃設計流程

Application of ArcGIS Software in Forest Survey Planning and Design

ZHANG Li

（Forest survey and design brigade of gagdachi Forestry Bureau， Daxinganling， Heilongjiang Province， 165000China）

Abstract： ArcGIS software is essentially a comprehensive GIS platform， with a series of GIS frameworks， based on the functional advantages of ArcGIS， it is used in forest survey planning and design， raster map registration， administrative boundary editing， small class attribute editing， etc. ， to speed up the planning and design of forest survey， and to ensure the comprehensiveness and accuracy of survey results. This paper starts with the requirements of forest survey planning and design， clarifies the survey basis， tasks， content and other matters， plans the technical route and application process of ArcGIS software application， and discusses its use method， in order to promote ArcGIS software in forest survey. The full application of planning and design， and the advantages of ArcGIS software technology， improve the information level of forest survey planning and design.

Key Words： ArcGIS software; Forest survey; Forest planning and design;Process

ArcGIS軟件在國土、測繪行業中應用廣泛，內置了各種可編程組件，像ArcGIS Desktop，是GIS應用套件，ArcGIS Engine為嵌入式開發組件，以及還擁有地圖制作、空間分析的ArcMap，可實現數據視圖與布局視圖，用戶使用該組件可完成地圖的制圖、編輯、分析等工作，用戶還可與ArcMap中的地圖進行交互操作。因此，ArcGIS軟件具有良好的電子地圖開發功能，非常適用于森林調查規劃設計中，促進森林調查規劃設計的信息化發展。

1森林調查規劃設計要求

1.1調查的根據

森林調查工作要在現行《森林法》的框架內，并嚴格遵循《森林資源規劃設計調查主要技術規定》的要求，結合森林調查規劃設計工作的需要，制定調查工作計劃，明確調查技術方案。以及參與森林調查人員，必須熟知野外作業規程，在保障自身安全的情況下，做好森林調查工作，以為森林規劃設計提供翔實、精確的森林資源調查數據信息。

1.2明確任務

森林資源調查工作是一項艱巨的任務，需要調查的森林面積大、資源種類多，可以說覆蓋整個森林區域，即使是非林地也是調查范圍之一。通過森林調查工作的開展，客觀、如實地反映出調查森林的生物種類、數量，以及不同樹木種類的分布位置、分布狀況，并在調查工作過程中，對森林資源現狀進行評價，保證調查工作的深度與廣度，調查成果需做到全面、嚴謹、真實、完整，以為后續的森林規劃設計提供有效的參考。

1.3調查內容

森林調查對于調查內容有著明確的要求，包括了各森林經營單位的經營范圍、經營狀況、經營活動方式、經營成果等。森林蓄積、各類林地與非林地的面積及與森林資源相關的其他因子，如權屬因子、林分因子等。

1.4調查方法

基于森林調查工作的需要，調查需聯合采用3S技術。第一，遙感技術（remote sensing technique，RS），使用該技術識別調查對象，進行掃描、攝影、傳輸、處理，實現對森林資源的遠距離控測，以獲取到多光譜、高分辨率的衛星遙感影像，然后使用圖像處理技術調整色彩與正射偏差，最后制作成影像解譯標志。第二，地理信息系統（geographic information system，GIS），實質是計算機軟件，高效化組合、管理、分析、處理采集到的地理信息，并具有增、刪、改、查等功能，為森林調查提供數據輸入、處理、編輯、存儲等支撐，具備可視化功能，將處理后的數據信息映射到地圖上。第三，全球定位系統（global positioning systems，GPS），為森林資源調查提供精確、高效的三維定位技術支撐。基于遙感獲取到的影像解譯標志，使用GIS進行影像特征分析，針對地類目開展觀察、解讀、分析，根據分析的結果進行小班區劃的標識，然后通過外業調查開展實地確認，進一步核實調查結果。

1.5技術路線

森林調查采用最新版本的ArcGIS軟件，該軟件在森林調查中可實現簡單、快速制圖與上傳業務數據，并具備實時數據分析、擴展、備份能力、支持云架構等功能。首先，使用該軟件進行森林調查數據的解譯判讀，提高了森林調查的質量與效率。其次，以實地調查為補充與修正手段，完全滿足森林調查規劃設計的各項要求。最后，打造森林資源數據庫，用于存儲森林調查成果，構建森林資源信息化管理平臺，實現森林資源信息的共享，提高森林調查工作的層次。

1.6 ArcGIS軟件應用流程

（1）地形圖矢量化，掃描1：50000地形圖，使用ArcGIS軟件標注地理坐標，配準地形圖，矢量化圖中各要素。

（2）生成DEM，借助單景影像組合矢量地形圖并生成DEM。

（3）衛星影像處理，針對遙感衛星獲取的影像進行處理，主要包括正射校正、融合、色彩處理、裁剪、分幅。

（4）行政界線繪制，根據森林所處的位置，進行邊界的繪制，以及逐級編定省、市、縣、鄉、村行政區劃。

（5）建立解譯標志，在單景圖像上設置三條線，根據衛星影像圖片不同季像的色彩差異，結合實地調查獲取的數據信息，確定兩者的映射關系，完成標志解譯工作。

（6）小班區劃，將行政界線與處理后的遙感圖像導入ArcGIS軟件，以村為基礎單元，編繪線性事物，完成初始屬性數據集的構建。

（7）野外調查校正，調查人員深入實地開展野外調查，使用GPS三維定位，對小班區劃進行修正、補充，提高調查的精度。

（8）初始屬性修正，根據野外調查的結果，對初始屬性數據集進行修正補充，最后進行邏輯關系檢查，方可完成整體的區劃工作。

（9）建立森林資源數據庫，遵循類別分級管理原則，將小班區劃輸入至數據庫中。該數據庫使用ArcSDE引擎、Oracle數據庫。

（10）構建森林資源信息管理系統，基于數據庫與ArcGIS Server的森林信息管理系統，為森林各項工作的開展提供信息數據服務。

（11）系統的應用，使用森林信息化管理系統進行森林資源信息數據的統計、匯總、分析及輸出各類專業圖像材料。

2ArcGIS軟件在森林調查規劃設計中使用的方法

2.1柵格圖配準

柵格圖配準是將無地理信息的柵格圖，使用ArcMap進行掃描轉換后，完成與具備地理坐標圖形之間的匹配，使其可用于ArcGIS軟件之中，并為數據的矢量化做好準備。應先運行ArcMap軟件，打開需要配準的柵格圖，采用地理配準工具找到經緯度交叉點并輸入該點坐標，均勻添加多個控制點，提高配準的精度。點的個數、定點的位置分別使用變換方程的階數與殘差大小進行確定。此外，柵格圖的常規編輯均可使用該軟件進行處理。

2.2行政界線編輯

第一，轉換和修正，森林調查中的行政界線一般采用的是CAD繪圖，在導入ArcGIS軟件之前，需對CAD文件進行轉換和修正，使該文件可以與ArcGIS軟件相適應。第二，拼接和剪裁，使用ArcMap將調查編定的行政界線圖形進行拼接，形成一個完整的森林調查線性圖層，然后進行拓撲處理，并找到和修正其中的錯誤與偏差。以縣級森林調查為例，先編輯縣級面，剪裁形成鄉鎮面，最后是村面，進一步剪裁村圖層，形成帶有權屬的小班面，以小班為最小單位，進行小班線化處理，建立面與線之間的映射關系[1-2]。

2.3小班屬性編輯

使用ArcMap對森林調查獲取的地表事物進行編輯，并填寫相應的屬性信息，像道路、水系的名稱、長度等。（1）小班區劃，使用ArcMap打開鄉圖層，根據前期調查獲取的圖像成果，繪制明顯的地表事物，像道路、村莊、林場等，完成繪制保存后，生成完整的小班區劃文件。（2）基于小班區劃文件進行小班屬性的填寫，小班按照從上至下、從左到右的順序編號。（3）針對山坡地帶的海拔、坐標、坡向等數據，使用ArcGIS Engine插件進行處理。（4）邏輯檢查，小班區劃完成屬性填寫后，對屬性之間的邏輯關系進行檢查，確定必填項填寫是否完整、填寫是否規范等。首先是打開小班區劃文件，啟動ArcGIS邏輯檢查插件，自動檢查小班圖層的邏輯關系，顯示出錯誤的邏輯關系，糾正之后進行存儲，即可完成邏輯檢查工作。

2.4查詢功能

森林資源調查獲取的影像、圖形、數據信息非常多，將這些數據存儲至ArcMap的數據庫中，使用其查詢功能，直接輸入查詢文件的關鍵詞就可快速的查閱到文件。在ArcMap中，設有識別工具，可以識別圖形中的各項內容，設有選擇工具，直接選擇查找目標，進行屬性與空間位置的隨意切換，將切換的結果直接呈現出來，增強了查閱體驗。

2.5打造森林調查數據庫

（1）數據收集，廣泛收集森林調查獲取的成果，包括不同時期的遙感衛星圖像、電子地圖、航攝影像等，為數據庫的建設做好森林調查資源的儲備工作。（2）數據標準化，統一區域內的數據標準、數據接口，所有納入數據庫的數據信息都需進行標準化處理。（3）填充數據庫，使用ArcCatalog構建不同類型的數據庫，分類存儲森林調查資源，如遙感衛星影像庫、柵格圖形庫、小班區劃庫等，形成森林調查規劃設計工作的元數據[3-4]。

2.6構建森林信息管理系統

2.6.1功能分析

以森林資源數據庫為基礎，建立森林信息管理系統，整合森林調查資源，實現區域內森林調查規劃設計工作之間的信息共享。該系統設有四大模塊，分別是邏輯檢查統計模塊、分析規劃模塊、專題制圖模塊、查閱瀏覽模塊，為森林調查規劃設計提供數據邏輯檢查、數據匯總分析、模型編輯、資料動態分析、種植規劃設計分析、圖表輸出打印、專圖定制生成、查詢瀏覽等功能。

2.6.2功能設計

森林信息管理系統使用兩種框架結構，界面直觀、簡單、易操作。第一，B/S結構，用戶基于該界面使用和操作系統;第二，C/S架構，用于系統的后臺管理。開發語言為JAVA與.NET，系統開發組件為ArcGIS開發引擎，以及桌面ArcGIS的完整套件ArcGIS Desktop。該系統在開發設計階段，需預留擴展空間，以滿足森林調查工作不斷發展的需要。

2.6.3系統應用

森林信息管理系統在投入使用后，具體應用如下，保持森林調查信息的實時更新，根據森林資源發生的變化及時進行信息數據的填充與修正，提高森林調查數據的實效性;進行森林區域發展規劃設計，針對造林地塊的各項信息，進行造林方案與施工方案的設計調整，并生成規劃圖表，提高規劃設計的可行性與精確性;采用信息管理系統對整個森林進行動態化監控，實時掌握森林資源的發展變化，預測發展趨勢，對森林進行綜合性的管理，以為森林規劃設計決策提供信息支撐;充分利用系統的專題制圖模塊，日常注意圖庫資源的更新與添加，為森林規劃設計提供定制、輸出專圖服務;將信息管理系統使用權限合理分配給行業人員，相關從業者登陸信息系統就可查閱、獲取系統數據庫中的資源，享受系統提供的各項信息服務[5-6]。

3結語

在森林調查規劃設計中，充分應用ArcGIS軟件柵格圖配準、圖形編輯、拼接、剪裁、屬性編輯、查詢等功能，對森林調查獲取的圖像、圖形、數據信息等進行處理，達到了提高森林調查工作效率與工作水平的目的。而基于ArcCatalog構建森林調查資源數據庫，組織和管理各類地理信息，為森林信息管理系統的構建奠定了資源支撐，借助ArcGIS開發引擎與ArcGIS Desktop打造出森林信息管理系統，實現了森林調查數據資源最大程度上的共享，并為森林規劃設計提供查閱、統計分析、專題制圖等服務，從而極大地提高了森林調查規劃設計的信息化水平。

參考文獻

[1]? 謝花林，溫家明，陳倩茹，等.地球信息科學技術在國土空間規劃中的應用研究進展[J].地球信息科學學報，2022，24（2）：202-219.

[2]? 黃貝.ArcGIS在森林資源“一張圖”影像鑲嵌裁剪中的應用[J].林業建設，2020（1）：24-26.

[3]? 陳星志，楊峰.淺析ArcGIS在森林資源調查內業數據處理中的運用[J].內蒙古林業調查設計，2021，44（3）：71-74，39.

[4]? 馬雪清，盧金寶，夏云飛，金鑫.基于GIS的浙江省臺州市黃巖區林地保護等級調整研究[J].華東森林經理，2020，34（S1）：79-83.

[5]? 郭應軍.喀斯特石漠化治理農村能源結構優化與低碳社區模式[D].貴陽：貴州師范大學，2021.

[6]? 茍廷佳.三江源生態產品價值實現研究[D].西寧：青海師范大學，2021.