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林业调查区划中ArcGIS技术的应用研究

2020-08-26 367 上传者：管理员

摘要：随着科学技术的发展,GIS技术已被广泛应用于林业调查的各项工作当中。本文简要介绍了ArcGIS技术在林业调查中的部分应用方法,以期为从事林业资源调查的GIS初学者提供参考,以提高林业调查的精度和效率。

关键词：
ArcGIS
技术应用
林业
林业调查
林业资源
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GIS又称地理信息系统，是在计算机硬件和软件系统的支持下，对整个或部分地球表层空间（包括大气层）有关地理分布数据进行采集、储存、管理、处理、分析、显示和描述的技术。该技术已广泛应用于农业、林业、国土资源、生态环境的行业调查、分析和管理，还有灾害预警等诸多领域，具有开放性、先进性和发展性优势[1]。

传统林业调查用纸质图纸进行室外手工区划小班，方格纸掩膜数数计算面积，逐个填写小班卡片，手工绘制专项成果图纸，存在耗时长、效率低、误差大、效果差等问题[2]。GIS技术提供了可视化的界面，可以结合高清影像进行室内区划和室外补充调查相结合的方式，完成图斑区划和调查，特别是其强大的计算、统计分析和图表输出功能，可以提高调查的精度和工作效率。笔者结合工作实际，总结了GIS技术在林业区划调查中的部分基础应用，以供相关人员参考。

1、建立数据库

使用GIS开展大规模林业资源调查，建议先建立一个数据库文件，用于存储和管理即将要调查和收集的数据。在ArcGIS中，系统提供了文件地理数据库gdb文件和个人地理数据库mdb文件，可以选择其中任何一个，具体步骤如下。

1.1 建立数据库文件

打开电脑“开始”按钮下ArcGIS文件目录下Arccatalog10.3（以10.3版本为例），点击工具栏上的目录树，选择将要建立的数据库文件存放的文件夹，点击右键，在新建菜单下选择个人地理数据库文件，重命名需要的文件名称，例如XX调查项目。

1.2 新建要素数据集

右击上述文件，再新建要素数据集，先按照工作需要命名数据集名称（可以用汉字、数字、字母，但首字符不可用数字，不能有连接符等），例如A1，再根据提示“下一步”，选择坐标系，通常使用大地2000坐标系（投影坐标、高斯克鲁格），再根据地域不同选择度带，点击“下一步”直至完成。

1.3 新建数据集里的要素类

同样，右击要素集文件A1，新建要素类，系统共提供了7类要素，林业调查通常使用的有多点要素、线要素和面要素等3类，可以逐个设置。

多点要素，可以调查各类驻点、管护站、护林点等信息，先命名（例如小地名），要素类型选择多点要素，然后点“下一步”填写字段信息，可以根据调查需要任意添加。如地理位置，字段属性选择文本；联系人号码，字段属性可以是文本或者长整型。

线要素用来区划界线、河流、公路等线型要素，林业调查主要用于区划图斑界线，同样先命名，例如图斑线，要素类选择线要素，然后点击“下一步”填写字段信息，同多点要素一样，字段可以任意添加，字段属性根据需要选择。例如线段类型，属性可以是文本，也可以用短整形的数字代替。

面要素可直接区划图斑，新建步骤同上，命名为图斑面，填写字段信息时，可根据林业调查需要，添加各类字段，如位置、地形、地貌、森林类别、地类、林种、优势树种、胸径、树高、蓄积等，字段属性也根据字段内容不同进行选择。由于逐个图斑录入调查因子效率不高，建议只需添加2个字段，一是临时小班号，字段属性文本型，只需录入1000以内的文本型编号，如001、002…010、112等，便于外业调查识别；二是地籍小班号，字段属性文本型，准备录入调查图斑的地籍号，用于连接林业调查小班登记电子表格。

最后点击“完成”，数据库即建立完成，之后在Arcmap中打开其中任意一个要素就可以进行区划和编辑录入。

2、区划调查

GIS提供了可视化界面，在图斑区划中，可以借助相同坐标参考的调查区域高清影像，先进行室内区划，再到实地补充调查，比传统林业图斑区划手持地形图实地判读要方便、快捷，区划也更为精细。

2.1 室内区划

打开Arcmap，点击工具栏上的“添加数据”按钮，添加调查区域的高清影像，再点击添加XX调查项目内的数据集A1，然后点击工具栏上的编辑器以及编辑器目录下编辑窗口里的创建要素即可。

2.1.1 编辑多点要素。

在创建要素里选择小地名图层以及构造要素里的线，通过高清影像找到相关驻点的位置，双击鼠标左键完成一个驻点的区划，然后点击选中该点图层，右键点击填写该点图层的属性信息，如驻点名称、驻点负责人姓名及联系方式等，其他驻点依次进行，最后完成该调查区域所有驻点的区划。

2.1.2 编辑线要素。

跨行政区域资源调查涉及行政界线，通常是将已有相同坐标参考的行政界线线图层复制到需编辑的图斑线图层当中，将属性列表中的线段类型填写成相应的省界、市界、区县界、乡镇界、村界等，其他调查图斑界线可以逐个区划，也可以由图斑面图层转线后统一添加字段属性形成，笔者建议使用转化的方法，可以提高工作效率。

2.1.3 编辑面要素。

首先将内容列表中图斑面符号样式的填充色改为无色，边框色和线条宽度改为调查者喜欢的样式，建议以清晰可见为宜，宽度不易过大。为了提高区划精度，可以将工具栏上“标准工具”中的比例尺调整到需要的比例，一般情况下林业调查在1∶4000～6000即可，再根据林业规划设计调查图斑区划的步骤，先区划林业用地和非林业用地界线，再在林业用地范围根据其他林业专项规划资料和影像显示，细分图斑界，如果有个别图斑过大，应依托影像显示的地形（如山脊线、山谷线和林区道路等）进行分割。

编辑面图层先选中创建要素内图斑面及构造要素里的自动完成面，在图面中找准位置依次区划，单击开始区划，沿色块边界单击走点成线，独自或者与另外图斑形成闭合圈时双击结束形成图斑面，同时使用“编辑器”按钮当中的“捕捉”功能，用以捕捉前面区划好的图斑边界，编辑时尽量走线圆滑，以提高编辑质量。逐个区划，待所有图斑区划完成后，按照林业调查编号规则，以行政村或工区为单位按从上到下、从左往右的顺序，左击选中图斑，鼠标在图斑内再右击选中属性，填写临时小班号，依次填写所有图斑编号，保存。

需要打印套合影像的图斑面，在内容列表右击选中图斑面下出现的属性，出现图层属性对话框，选中标注，再标注字段内选择临时小班号，文本符号选择需要的字体及大小、颜色，最后确定，此时图面上即可显示临时小班号，逐块打印即可。

2.2 外业调查

带上套合影像的小班区划纸质图和规划设计调查登记表，到实地开展外业调查，补充和完善室内区划不到位、不准确的部分，测量和填写林业资源调查登记表，做到图表临时编号一一对应。外业调查结束，室内补充区划完善，将纸质调查登记表格录入林业资源调查电子表格。

3、拓扑检查

为解决图斑区划中出现的图层重叠和图面空隙问题，可以建立图层拓扑进行修改完善。

3.1 建立拓扑

打开Arcmap，在工具栏里标准工具中的目录下找到“XX资源调查项项目”数据库里的A1数据集，选中并右击新建拓扑，然后根据提示下一步新建A1-Topology，选中图斑面后添加规则，先后选中添加不能有空隙和不能重叠规则，根据提示点击“确定”直至完成。

3.2 修改完善

打开Arcmap，添加新建的A1-Topology，在视窗内可以看见重叠和有缝隙的部分显示红色，需要修改。点击编辑器按钮下的“开始”编辑，然后在工具栏拓扑工具里点击“选择拓扑”，确定。具体修改一般采用“对齐边”工具，点击选择“对齐边”，再在图面上单击需要修改的边，再单击需要对齐的边，这样需要修改的边就自动匹配到需要对齐的边，对红色部分逐个修改。修改效果可以通过拓扑工具里“验证当前范围的拓扑”进行验证，修改完善，红色部分自动褪去，尚未褪去的，则按以上方法继续修改。

4、挂接表格

4.1 准备工作

首先打开Arcmap，添加修改完善后的图斑面，开始编辑，逐个点击图斑，在属性的地籍小班号字段内填写地籍小班号，规则一般使用行政区域代码+临时小班号，按照林业调查小班编号规则，从上到下、自左往右循序编写，做到不重号、不断号。再打开林业资源调查电子表格，添加一列地籍小班号，设置整列单元格格式为文本格式，然后填写地籍小班号，规则仍然是行政区域代码+临时小班号，做到面图斑的地籍小班号编号与林业资源调查电子表格的地籍小班编号一一对应。

4.2 表格连接

打开Arcmap，添加修改完善后的图斑面，再添加林业资源调查电子表格。在内容列表中右击图斑面，选中并左击“连接和关联”下的“连接”选项，出现一个连接数据对话框，选择某一表的属性进行连接，然后在第1项里选择该图层中连接将基于的字段（C）为“地籍小班号”，第2项自动显示要连接到此图层的表为“林业资源调查电子表”，并勾选显示此列表中图层的属性表（S），第3项选择此表中作为连接基础的字段（F）为“地籍小班号”，在连接选项中勾选“保留所有记录（K）”，最后点击“确定”，图和表就一一对应连接上了。

此时图与表的连接是临时的，要永久保存这种连接，需要将连接好的面图斑数据导出去。方法是：在内容列表中右击面图斑，选择数据选项下的导出数据，在导出数据对话框中选择“导出所有要素”，在使用与以下选项相同的坐标系中勾选将数据导出到的要素数据集，在输出要素类选项中点击选框后面的文件夹（表示要导出数据要保存的位置），出现要保存数据的对话框，点击“查找”找到“XX资源调查调查项目”下的数据集A1，然后在名称栏填写新的文件命名，例如资源调查小班图层，保存类型为文件和个人地理数据库要素类，点击“保存”，再在导出数据对话框中点击“确定”，可将这种图表连接永久保存[3,4]。

系统运算结束会提示是否在桌面显示，点击“是”，再在内容列表中右击“资源调查小班图层”，打开属性表，属性表中有Shape＿Length字段表示每个图斑的周长（默认单位米），Shape＿Area字段表示每个图斑的面积（默认单位平方米）。在这里可以区别不同的字段，进行筛选和查询、计算和汇总，同时在桌面可以看到设定条件下希望看到的结果。

5、结语

GIS具有强大的计算、统计分析和图表输出功能，还可以结合遥感技术、全球定位技术等实现对林业资源和空间信息的采集、处理、管理、分析和表达等，已被广泛应用于林业调查和管理，是一项先进的现代信息技术，需要林业从业者不断学习和探索，以更好地运用于林业生产和管理实践。

参考文献：

[1]汤国安.地理信息系统教程[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]森林资源规划设计调查技术规程:GB/T26424-2010[S/OL].(2015-11-05)[2020-05-24].

[3]刘姝颖.ArcGIS在森林资源矢量数据更新中的应用[J].福建林业科技,2019,46(3):55-61.

[4]曹霸,肖玲,章紫粼,等.ArcGIS在林地年度变更调查成果与森林资源普查成果转换中的应用[J].陕西林业科技,2019,47(3):43-46.

唐良东.ArcGIS技术在林业调查区划中的应用[J].现代农业科技,2020(16):104-105.