11．4 GIS在林业领域中的具体应用

    11．4．1 森林资源管理地理信息系统

（一）基础数据库的建立

    GIS针对森林资源清查工作需要建立相对应的基础数据库，包括图库、属性数据库、数学模型库、代码库、绘图要素库五类。由此建立相应的森林资源管理地理信息系统，如表11-1所示。

（1）林业土地利用变化监测。林业土地变化包括林地类型和林地面积两方面。GIS借助于地面调查或遥感图像数据，实现了地籍管理，将资源变化情况落实到山头地块，并利用强大的空间分析功能，及时对森林资源时空序列、空间分布规律和动态变化过程做出反映，为科学地监测林地资源的变化、林地增减原因、掌握征占林地的用途和林地资源消长等问题提供依据。

（2）地理空间分布。用GIS的数字地形模型（DTM），地面模型，坡位、坡面模型可表现资源的水平分布和垂直分布；利用栅格数据的融合，再分类和矢量图的叠加、区域和邻边分析等操作，产生各种地图显示和地理信息，用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布。使用这些技术，研究各树种在一定范围内的空间分布现状与形式，根据不同地理位置、立地条件、林种、树种、交通状况对现有资源实行全面规划，优化结构，确定空间利用能力，提高森林的商品价值。

（3）森林资源动态管理。建立县级森林资源连续清查和“二类”调查数据库系统，完善了森林资源档案，并根据实际经营活动情况及生长模型及时更新数据，为及时准确地掌握森林资源状况和消长变化动态，提供了依据。空间数据与属性数据的有机联结实现了双向查询，根据图形查询相应的属性数据，如可通过林斑或小斑图形查询其相应的调查或统计数据；也可按照属性特点查找对应的地理坐标或图形。查询结果以专题图、统计图表等方式输出。

（4）林权管理。权属分国家、集体、个人三种形式，不同权属的森林实行“谁管谁有”的原则。大部分权属明确，产权清晰，界线分明，标志明显，山林权与实地、图面相符；少数地方界线难以确定，可用邻边分析暂定未定界区域，从而减少或避免各种林权纠纷。

（1）林种结构调整。用缓冲分析方法进行河岸防护林、自然保护区、林区防火隔离带等公益林的规划，确定防护林的比例和相应的分布范围。根据森林资源分布状况和自然、社会经济分布特点以及社会经济需求进行空间属性分析，可以确定不同林种（如用材林、经济林、造纸林、生态防护林、风景林、水源涵养林等）的布局。

（2）龄组结构调整。一方面根据森林资源可持续发展的需要，利用地形地貌、立地条件分布特点、林木生长各个阶段的经济和生态效益特点，利用GIS和相关的技术确定合理的龄组结构；另一方面，指定相应的森林时序结构的调整方案并落实到具体的山头地块，在大力造林、绿化、消灭荒山的同时，按照龄组法调整龄组结构，加速林木成熟，使各龄组比重逐步趋向合理，充分发挥林地的生产潜力。

（1）采伐。借助于GIS，制定详细的采伐计划，确定有关采伐的目的、地点、树种、林种、面积、蓄积、采伐方式和更新措施。制定采伐计划安排，制作采伐图表和更新设计。

（2）抚育间伐。利用GIS强大的数据库和模型库功能，检索提取符合抚育间伐的小斑，制作抚育间伐图并进行合理株数模拟预测。

（3）造林规划。GIS可通过分析提供森林立地类型图表，宜林地数据图表，适生优势树种和林种资料，运用坡位、坡面分析，按坡度、坡向划分的地貌类型结合立地类型选择造林树种和规划林种。

（4）速生丰产林、基地培育。GIS的空间地理信息和林分状况数据结合，依据模型提供林分状况数据，如生产力、蓄积等值区划和相关数据，据此可按林分生产力设计速丰林培育和基地建设。

（5）封山育林。封育区域的确定涉及一些地理地貌和社会经济及人为活动等因素。GIS的分析设计可兼顾多种要素，采用DTM和森林分布图及专题图叠加，区划出合理且更易实施的封育区域。

    林火信息管理有以下几个方面：

（1）数据库建立。可以通过不同的方法将森林防火有关的数据采集到计算机之中，建立相应的数据库。这些数据库有地图数据库、属性数据库和方法库。

（2）数据库的动态管理和地图数据的编辑更新。可利用资源状况、社会经济状况、生产经营状况的各种数据进行及时的更新。如造林、抚育、采伐、道路建设等各种经营活动对资源的变化都可以随时利用GIS管理起来，随时都有反映现状的信息，做到决策方案的真实可靠。

（3）数据检索和输出。利用GIS，可以随时制作输出各种专题图和有关表格。也可以在几分钟甚至几秒钟之内查询到所要的数据，并以不同方法（地图、表格、多媒体）的形式表现出来。随着以后技术的投入，还可以用仿真和虚拟现实的方式将信息直观地提供给决策者。

（1）与遥感卫星的结合。利用人造卫星搭载遥感仪器，可以探察包括森林、土地、环境和其他地球资源和大气现象。它成像面积大，成像迅速、成本低廉，能随时监测林火的发生和林火的动态变化。近几年在我国森林防火管理工作中发挥了巨大作用。但由于精度相对来说很低，在某些应用中还具有很大的局限性，在具体林火的扑救方面表现出不足。结合GIS将这一个缺陷弥补，并可产生不可估量的效果。

（2）与GPS的结合。扑火队伍和运载配备GPS和相应的通信设施后，就可以将队伍行进的位置和路线及时传输到指挥部的GIS系统之中，GIS就可以准确地定位到地图之中，从而就可以对行动的方向、位置、到达的目标地及时予以纠正和调整。

（3）GIS与瞭望台的结合进行林火定位。根据瞭望台的观测情况，数据传输到GIS系统后，就可以采用交互方法将林火的位置定位在地图上。

（4）现场报告与林火的定位。对于现场报告的模糊信息，可以利用GIS模糊查询的功能，对森林火灾的发生位置进行定位；也可以直接报告经纬度的数据或大地坐标数据，在GIS中将林火定位，并将其他相关数据显示给指挥者。

（5）最佳路径的确定。GIS可以根据交通道路的分布情况、扑火队伍的实际位置和要到达的目的地的信息，自动计算出最佳行进路线、次佳行进路线以及到达目的地所需的时间，并以图形和数学的形式提供给指挥者。

（6）GIS与通信网络的结合。与通信网络的结合，可以快速传递GIS系统形成的具有活力的指挥信息和决策方案。结合通信技术后，将形成以GIS为中心枢纽的信息网，从各个方面、以各种途径传递各种信息，并将此统一地管理协调起来。具体来说，有以下几个传递途径。

    由于GIS能对不同的信息源进行统一管理和综合分析，因而将更有利于对林火发生、发展进行分析，并且以最形象、直观的形式将林火的火险分析提供给管理者。涉及GIS林火预测预报的过程是：

（1）接收气象数据选用火险等级分析模型综合资源气象和地形地貌数据进行综合分析，得出火险等级数据图形显示或输出火险等级分布图，发出警告信息。

（2）火险等级区划有宏观和微观的不同层次。宏观预报是根据不同区域各气象台站观测的数据和区域植被的生长特点来预测火险等级指数，如省火险等级分布、全国火险等级分布。微观火险等级预报具体可落实到山头地块。预测的结果具体详细，但需要的数据量大。

（1）瞭望台布局分析。利用地形图和瞭望台站网的分布特点，可计算出盲区（瞭望台不可见的山头地块）、定位区（可以利用不同瞭望台定位的地块）和不可定位区（只有一个瞭望台可见）。在需要建立或增设瞭望台站的地区，可以利用GIS设计观察覆盖面大、盲区小的瞭望台分布方案。

（2）交通道路布设。根据目前的林道分布的现状和林火火险等级的分布图以其森林经营的要求，利用GIS，可以设计出既有利于社会经济要求、又利于林火快速扑救的林区交通道路的设计方案。

（3）防火隔离带的布设。利用GIS所表现的综合治理信息，可以直观在地图上设计出经费节省、效果最佳的防火隔离带。

    由于GIS的特点，它的功能和方法正不断在森林防火管理的工作中得以应用。