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摘要 基于GIS的特征，以其信息技术手段为出发点，建立淮安市盱眙县林业GIS系统，并对其运用于森林资源环境管理与经营决策的方法进行了分析，以促进淮安市林业信息化，提高林业资源管理与经济决策的效率。
关键词 林业信息化;林业GIS;盱眙县
中图分类号 S757.2;TP79 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12340-02
Research of County Forest Resources Information System Based on ArcGIS
——Taking Xuyi County of Jiangsu Province as An Example
DIAO Qinqin1， YAN Xianchun1*， SONG Shuang1 et al
（School of Life Science， China West Normal University， Nanchong， Sichuan 637000）
Abstract Based on GIS technology， forest GIS technology of Xuyi County in Huai’an City was established. The application of GIS in forest resources management and the operation method was analyzed， so as to promote forest information of Huai’an City， improve forest resource management and economic decisionmaking efficiency.
Key words Forest information; Forest GIS; Xuyi County
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种用于对地理数据进行采集、管理、查询、计算分析与可视化表现的计算机技术系统[1]。由于GIS在林业资源统计数据方面具有快速准确、清晰直观以及能够实现数据可视化和空间地理分析与实际应用的集成等优点[2]，使得其得以广泛应用于林业系统的研究中。盱眙县作为江苏省重要的林业大县，其林业资源不仅能够为地方人们生产生活提供所需的木材和其他林业产品，而且在维持当地生物圈的稳定方面发挥着重要作用。采用GIS技术对于解决盱眙县长期以来管理技术落后、经营方式粗放等问题，实现动态监测与林业资源规划质和量的变化，进而对促进林业产业的可持续发展具有重要意义[3]，并为其他林业部门所进行的林业规划、区域资源管理、资源监测治理等日常工作提供技术支撑和理论依据。
1 研究区概况
盱眙县区域地理环境得天独厚。它位于118°11′～118°54′ E、32°43′～33°13′ N，地处江苏省北部。属温带季风气候，四季分明。同时它还处在淮河下游，洪泽湖南岸，雨水充沛，气候温润。正是因为如此，该区域内的植物种类极为多样，林业资源丰富。以该区域内树种为例，到目前为止，已发现65科232个种类的树，并有重阳木、毛木来、栾树、中华石楠等珍贵稀有树种。
2 系统设计分析
2.1 林业GIS的可行性与必要性分析
数字林业的出现，是源于数字地球形成的时代大背景，是应用现代科学技术提高林业经营集约度、实现林业信息化、进入信息高速公路建设的重要前提[4]，可以为国家行政部门、各级林业企业的宏观经济决策提供信服力依据，同时又加速了林业建设、保证了人工林高度集约化经营[5]。通过分析和模拟相关数字化信息，可以提高政府决策效率，增加林业建设的科技含量，提升森林经营水平，使林业生产及经营规划更加科学合理，使林业的可持续发展得到保障[6]。
一方面，盱眙县作为江苏省林业大县，实现数字林业有着得天独厚的条件;但另一方面，林业日常管理工作方法传统、经验不足、人才缺失等因素，使其在信息化建设方面，与时代前沿的数字技术有相当大的差距。因此，实现数字林业的道路还很漫长，主要应考虑以下几个方面。首先，要考虑将GIS技术应用到林业资源管理中去是否可行。这需要从人力资源、经费消耗、工作时长等各方面综合分析，从而得出结论。其次，要探讨现代空间信息技术对盱眙县进行林业信息化是否必要。再次，要探讨如何改变工作方式。这需要从传统的工作日常管理方式逐步解放出来，并建立起以空间信息技术为支撑的现代化工作方式。最后，要考虑后续管理问题。这需要根据实际工作需求，对数字林业的系统开发建设不断跟进完善，不断维护升级。
2.2 林业GIS设计原则
数据库的设计一旦不合理，不仅会给数据库的使用和维护带来诸多问题，而且可能因存储了大量不需要的冗余信息，造成系统资源的浪费。因而，在设计过程中需要遵循以下原则[7-8]。
2.2.1 实用性原则。县级林业部门的数据库所建立的数据库文件名、字段名均采用简体汉字命名，方便实用。
2.2.2 图形实体分层叠合原则。为了使不同图层的地图要素能够在空间上相互配准，则需要按照相同坐标系对实体图形要素进行分层叠合。
2.2.3 混合存储矢量和栅格数据。两者都建立在相同的坐标系统和地图投影的基础上，方便使用者可以同时用两种不同的方式对地理空間信息进行浏览和查询。
2.2.4 空间数据和属性数据分开存储。在使用公共ID号连接的条件下，空间数据和属性数据应当分开进行存储。
2.3 系统结构分析
系统分析阶段最重要的步骤是建立系统高层逻辑描述的系统结构。而系统逻辑结构设计的主要目的是给系统建立基本架构。这个架构很关键，通常是描述系统各部分的起点，是设计和需求工程之间的桥梁，因此，在系统描述之前，设计出系统的逻辑结构是相当必要的。该研究的系统结构见图1。 2.4 系统功能设计
系统的功能设计在整套系统设计中显得尤为重要。根据系统需求和可行性分析，盱眙林业资源信息管理系统的功能设计大体可以分为6个板块（图2）。
3 系统数据库设计
3.1 空间数据库
空间地理数据库中，将矢量格式的图形数据和栅格格式的图像数据相结合使用（数字影像土壤剖面图）。空间数据的存放方式统一用文件管理，以便管理使用。
图1 林业GIS系统结构
在ArcGIS环境下生成的空间数据，以采集到的各种图件作为工作底图，对地形图图中信息进行数字化。
图2 盱眙县林业资源管理信息系统功能结构
3.2 属性数据库
系统的属性信息主要为数字化后各图层的属性。数据库的建立是以小班为单位属性的，这是根据森林资源二类调查数据、年度更新数据、转化现有Excel存储数据格式形成的。
3.3 空间数据库与属性数据库的连接
数据库中的图形数据库和属性数据库形式不同，所以在整理数据库时，应分别以不同的形式存放。为了对图层的地理要素的属性进行整体描述，每一个图层都用一个属性数据文件来对应，而图形中的所有基本元素，则要和相应的数据文件记录相对应。在属性数据库中添加一个标识空间数据库图形实体的关键字字段，以此字段连接空间数据与属性数据，这样就可以双向查询空间数据及属性数据。该系统的关联字段为分别代表统计编码、市区代码、工区号、林斑号、小斑号、外小斑号的12或13位数字构成的地籍编码。
4 系统集成与系统功能实现
在各项数据库数据整理完善之后，下一步工作就是进行系统的集成以及系统功能的实现。
4.1 系统集成
建立系统的原则是能满足盱眙县林业的实际生产、管理决策等需要，特点是有针对性、操作簡易、快捷、稳定、系统界面友好，并且整个系统易于维护。此套系统的集成基础软件是ArcGIS 9.0，用以将各类数据进行集成，开发出盱眙县林业GIS。
4.2 系统功能实现
4.2.1 基本功能。
以ArcGIS为平台的系统具有其基本功能，如数据采集与输入（在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，并转变成内部格式），数据编辑与更新（图形编辑和属性编辑），数据存储与管理（将数据以某种格式记录在计算机内部或者外部的存储介质上），空间查询与分析（数据运算操作、数据检索查询、数据综合分析），数据显示与输出（放大、缩小、移动），这些功能可以满足林业部门的日常办公管理需要，如实现图形、数据一体化查询，实现图形、数据一体化更新和输出 [9]。
4.2.2
高级功能。在该系统已经建立所需的各类基础数据库的情况下，用GIS完善后，这些数据将发挥出更大的作用。以全球定位系统和遥感技术为前提，在该系统的帮助下，森林资源的动态监测、数据的更新将变得清晰及时;在林业的规划设计方面，如退耕还林工程设计、自然保护区规划与设计、防治土地荒漠化规划;在森林防火预防与决策中，防火瞭望站台规划布局更加合理、森林火灾损失评估更加精确。该系统的运用，将大幅提高盱眙县林业管理部门管理与决策的效率。
5 结语
（1）随着现代自然科学和计算机技术的发展，传统的林
业经营管理模式正在改变，GIS将会渗透到更加广阔的应用
关键词 林业信息化;林业GIS;盱眙县
中图分类号 S757.2;TP79 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）34-12340-02
Research of County Forest Resources Information System Based on ArcGIS
——Taking Xuyi County of Jiangsu Province as An Example
DIAO Qinqin1， YAN Xianchun1*， SONG Shuang1 et al
（School of Life Science， China West Normal University， Nanchong， Sichuan 637000）
Abstract Based on GIS technology， forest GIS technology of Xuyi County in Huai’an City was established. The application of GIS in forest resources management and the operation method was analyzed， so as to promote forest information of Huai’an City， improve forest resource management and economic decisionmaking efficiency.
Key words Forest information; Forest GIS; Xuyi County
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种用于对地理数据进行采集、管理、查询、计算分析与可视化表现的计算机技术系统[1]。由于GIS在林业资源统计数据方面具有快速准确、清晰直观以及能够实现数据可视化和空间地理分析与实际应用的集成等优点[2]，使得其得以广泛应用于林业系统的研究中。盱眙县作为江苏省重要的林业大县，其林业资源不仅能够为地方人们生产生活提供所需的木材和其他林业产品，而且在维持当地生物圈的稳定方面发挥着重要作用。采用GIS技术对于解决盱眙县长期以来管理技术落后、经营方式粗放等问题，实现动态监测与林业资源规划质和量的变化，进而对促进林业产业的可持续发展具有重要意义[3]，并为其他林业部门所进行的林业规划、区域资源管理、资源监测治理等日常工作提供技术支撑和理论依据。
1 研究区概况
盱眙县区域地理环境得天独厚。它位于118°11′～118°54′ E、32°43′～33°13′ N，地处江苏省北部。属温带季风气候，四季分明。同时它还处在淮河下游，洪泽湖南岸，雨水充沛，气候温润。正是因为如此，该区域内的植物种类极为多样，林业资源丰富。以该区域内树种为例，到目前为止，已发现65科232个种类的树，并有重阳木、毛木来、栾树、中华石楠等珍贵稀有树种。
2 系统设计分析
2.1 林业GIS的可行性与必要性分析
数字林业的出现，是源于数字地球形成的时代大背景，是应用现代科学技术提高林业经营集约度、实现林业信息化、进入信息高速公路建设的重要前提[4]，可以为国家行政部门、各级林业企业的宏观经济决策提供信服力依据，同时又加速了林业建设、保证了人工林高度集约化经营[5]。通过分析和模拟相关数字化信息，可以提高政府决策效率，增加林业建设的科技含量，提升森林经营水平，使林业生产及经营规划更加科学合理，使林业的可持续发展得到保障[6]。
一方面，盱眙县作为江苏省林业大县，实现数字林业有着得天独厚的条件;但另一方面，林业日常管理工作方法传统、经验不足、人才缺失等因素，使其在信息化建设方面，与时代前沿的数字技术有相当大的差距。因此，实现数字林业的道路还很漫长，主要应考虑以下几个方面。首先，要考虑将GIS技术应用到林业资源管理中去是否可行。这需要从人力资源、经费消耗、工作时长等各方面综合分析，从而得出结论。其次，要探讨现代空间信息技术对盱眙县进行林业信息化是否必要。再次，要探讨如何改变工作方式。这需要从传统的工作日常管理方式逐步解放出来，并建立起以空间信息技术为支撑的现代化工作方式。最后，要考虑后续管理问题。这需要根据实际工作需求，对数字林业的系统开发建设不断跟进完善，不断维护升级。
2.2 林业GIS设计原则
数据库的设计一旦不合理，不仅会给数据库的使用和维护带来诸多问题，而且可能因存储了大量不需要的冗余信息，造成系统资源的浪费。因而，在设计过程中需要遵循以下原则[7-8]。
2.2.1 实用性原则。县级林业部门的数据库所建立的数据库文件名、字段名均采用简体汉字命名，方便实用。
2.2.2 图形实体分层叠合原则。为了使不同图层的地图要素能够在空间上相互配准，则需要按照相同坐标系对实体图形要素进行分层叠合。
2.2.3 混合存储矢量和栅格数据。两者都建立在相同的坐标系统和地图投影的基础上，方便使用者可以同时用两种不同的方式对地理空間信息进行浏览和查询。
2.2.4 空间数据和属性数据分开存储。在使用公共ID号连接的条件下，空间数据和属性数据应当分开进行存储。
2.3 系统结构分析
系统分析阶段最重要的步骤是建立系统高层逻辑描述的系统结构。而系统逻辑结构设计的主要目的是给系统建立基本架构。这个架构很关键，通常是描述系统各部分的起点，是设计和需求工程之间的桥梁，因此，在系统描述之前，设计出系统的逻辑结构是相当必要的。该研究的系统结构见图1。 2.4 系统功能设计
系统的功能设计在整套系统设计中显得尤为重要。根据系统需求和可行性分析，盱眙林业资源信息管理系统的功能设计大体可以分为6个板块（图2）。
3 系统数据库设计
3.1 空间数据库
空间地理数据库中，将矢量格式的图形数据和栅格格式的图像数据相结合使用（数字影像土壤剖面图）。空间数据的存放方式统一用文件管理，以便管理使用。
图1 林业GIS系统结构
在ArcGIS环境下生成的空间数据，以采集到的各种图件作为工作底图，对地形图图中信息进行数字化。
图2 盱眙县林业资源管理信息系统功能结构
3.2 属性数据库
系统的属性信息主要为数字化后各图层的属性。数据库的建立是以小班为单位属性的，这是根据森林资源二类调查数据、年度更新数据、转化现有Excel存储数据格式形成的。
3.3 空间数据库与属性数据库的连接
数据库中的图形数据库和属性数据库形式不同，所以在整理数据库时，应分别以不同的形式存放。为了对图层的地理要素的属性进行整体描述，每一个图层都用一个属性数据文件来对应，而图形中的所有基本元素，则要和相应的数据文件记录相对应。在属性数据库中添加一个标识空间数据库图形实体的关键字字段，以此字段连接空间数据与属性数据，这样就可以双向查询空间数据及属性数据。该系统的关联字段为分别代表统计编码、市区代码、工区号、林斑号、小斑号、外小斑号的12或13位数字构成的地籍编码。
4 系统集成与系统功能实现
在各项数据库数据整理完善之后，下一步工作就是进行系统的集成以及系统功能的实现。
4.1 系统集成
建立系统的原则是能满足盱眙县林业的实际生产、管理决策等需要，特点是有针对性、操作簡易、快捷、稳定、系统界面友好，并且整个系统易于维护。此套系统的集成基础软件是ArcGIS 9.0，用以将各类数据进行集成，开发出盱眙县林业GIS。
4.2 系统功能实现
4.2.1 基本功能。
以ArcGIS为平台的系统具有其基本功能，如数据采集与输入（在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，并转变成内部格式），数据编辑与更新（图形编辑和属性编辑），数据存储与管理（将数据以某种格式记录在计算机内部或者外部的存储介质上），空间查询与分析（数据运算操作、数据检索查询、数据综合分析），数据显示与输出（放大、缩小、移动），这些功能可以满足林业部门的日常办公管理需要，如实现图形、数据一体化查询，实现图形、数据一体化更新和输出 [9]。
4.2.2
高级功能。在该系统已经建立所需的各类基础数据库的情况下，用GIS完善后，这些数据将发挥出更大的作用。以全球定位系统和遥感技术为前提，在该系统的帮助下，森林资源的动态监测、数据的更新将变得清晰及时;在林业的规划设计方面，如退耕还林工程设计、自然保护区规划与设计、防治土地荒漠化规划;在森林防火预防与决策中，防火瞭望站台规划布局更加合理、森林火灾损失评估更加精确。该系统的运用，将大幅提高盱眙县林业管理部门管理与决策的效率。
5 结语
（1）随着现代自然科学和计算机技术的发展，传统的林
业经营管理模式正在改变，GIS将会渗透到更加广阔的应用