2003年,英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》首次将“低碳”的理念带入人们的视野,并逐步为全球各国所重视和发展。近年来,随着GIS技术的不断普及和深入应用, GIS在林业上的应用正在成为国民经济社会可持续发展的关键技术。
森林是陆地上最大的储碳库和最经济的吸碳器,林业在应对全球气候变化、环境保护和经济社会发展中具有特殊的地位。因此,掌握森林资源的质量、数量以及分布情况成为林业GIS服务社会发展最重要的内容之一。
一、森林资源规划设计调查概述
森林资源规划设计调查,即二类调查,是以满足县(市区)或国有森林经营局(林场)编制林业区划、规划或国营林场经营方案、总体设计需要而进行的森林资源调查,涉及面广、任务量大。调查周期定为每10年一次,但随着信息化技术的发展,该更新周期已经不能满足现代林业的发展。因此,如何提高效率,节省经费,使林业经营管理更趋科学化,真正实现数字林业,成为二类调查最紧迫的任务。
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案提供了基于SPOT5等高空间分辨率影像的森林资源规划设计调查成果编制工具和森林资源规划设计调查管理方案,结合遥感信息提取技术,快速实现基于高空间分辨率的影像识别分类;运用GIS强大的编辑以及制图功能,制作符合国家标准的成果图件和13种标准统计报表;在数据中心搭建基础上,实现森林资源规划设计调查数据的专题管理和行政区管理,可以大大提高林业部门的工作效率和管理的规范化、科学化,全面提升了林业部门的资源管理与服务水平,为全面了解森林资源与经营管理现状,创建低碳生活做出显著的贡献。
二、系统框架
本系统在MapGIS数据中心框架上,进行二次开发,形成一套适用于森林资源二类调查的解决方案。主要实现基于高分辨率影像数据的森林资源小班区划,以遥感影像数据为基础,以信息提取、数据分布式管理为核心,为森林资源规划设计调查各种成果输出提供了一系列工具。系统总体框架如下:
图1 系统总体架构1、森林资源二类调查成果编制工具
森林资源二类调查成果编制工具基于国家林业局关于森林资源二类调查最新技术规程,提供从小班区划、数据入库、数据加工处理、成果制作等实用功能,帮助用户建立二类调查图形属性相一致的数据库,提供一体化流程化的成果制作方案,为调查报告的撰写提供可靠的数据资料和图件资料。
2、森林资源二类调查数据集成管理
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案为森林资源二类调查提供了灵活的多源异构数据管理、图形数据与属性数据一体化管理及数据安全管理等一系列特色功能。MapGIS可接收AutoCAD、ArcGIS等软件格式的林业数据,包括图形数据的坐标和图形参数,还包括图形的拓扑结构,具备友好的交换性。此外,MapGIS支持异构GIS数据的中间件,用户无需进行数据转换就可直接读取AutoCAD、ArcGIS以及MapInfo等软件的数据。MapGIS提供各种格式的存储管理,以目录树形式统一管理林业专业各种各样的基础和专题数据。
三、关键技术
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案旨在提高林业二类调查的工作效率,为县级林业经营或管理单位提供决策依据,其关键技术包含以下内容:
1、可复用的功能仓库
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案实现了遥感与GIS的有机融合,集成遥感面向对象分类技术,实现小班区划的半自动化生产应用,节省了外业调查时间,从而大大节约了森林资源二类调查的成本,极大地满足了用户快速地在业务实践中应用的需要。
2、面向服务的体系架构
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案各功能之间是相互独立的,以一种称为“松耦合 ”的协议机制来组合。因此,借助开放的外部接口,森林资源规划管理功能理论上可以无限扩大,而无须担忧负荷过大。
3、简单快捷的二类调查成果制作
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案充分考虑二类调查业务需求,将成果图制作涉及到的图框裁剪,符号化,图件整饰等流程整合起来,大大简化了操作步骤,只需一步即可实现精美成果图的制作。支持县级、乡级13种统计报表的批量输出,实现自动化成果报表制作。成果的快速制作可以为林业管理者提供可靠的规划决策依据,从而提高林业管理水平。
四、特色优势
MapGIS森林规划设计调查解决方案集成了基于遥感信息提取技术的森林资源内业调查方法于一体,大大提高内业处理的效率,缩短调查周期;支持县级森林资源规划设计调查数据的层次性管理;图形输入操作简单、可靠,适应林业工程图形的输入编辑要求;便于制作符合国家最新标准图示规范的基本图、林相图、森林分布图,自动生成注记和提取图例,方便快捷的实现成果图的批量生产;支持符合国家标准的13种林业统计报表制作;提供了林业地图图示符号库,与国家林业图式标准严格保持一致。
1、规范、层次化的数据管理
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案支持各种外部数据的导入功能。在遵循一定的规范下,输入各种符合要求的森林资源二类调查数据。
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案实现了对基础底图、地理底图和专题要素等森林资源数据的规范管理;通过对专题和历史数据有机整合,实现了对森林资源数据的层次化管理。
图2 层次化的数据管理方案2、强大的矢量化编辑功能
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案提供了专业的高质量的地图编辑器,提供多种矢量化方式,能自动进行线段跟踪、结点平差、线段结点裁剪与延伸、多边形拓扑结构的自动生成、图纸变形非线性校正以及错误的自动检测,大大简化了图形输入操作,保证了输入的可靠性,适合于森林资源二类调查小班区图形矢量化。
3、基于遥感影像的反演模型
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案通过对地貌、坡度、坡位和坡向等各种地形因子的提取,进行森林资源郁闭度/覆盖度反演分析,实现对树种信息、林种等资源的有效管理。
图3 郁闭度反演模型4、标准小班调查簿录入
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案提供了外业数据标准化处理;将野外纸质调查簿数据通过键盘等输入设备录入到电子属性表中,完善小班区图层的属性信息编辑与更新操作;野外数据属性信息检查;野外数据逻辑检查等外业数据入库管理手段。
图4 标准小班电子簿5、快速实现定量因子计算与更新
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案提供了一元材积表与二元材积表计算方式,可以快速实现森林资源小班因子的批量更新。
6、高效的制图数据加工
为了输出各种森林资源规划管理专题地图产品,必须对基础数据进行综合取舍,形成相应的制图数据。MapGIS森林资源规划设计调查解决方案可以高效地按林班号合并成林班区数据,便于进行林班注记;同时,也提供可按林种、树种合并小班数据快速生成森林分布图的工作平台。
7、完备的森林资源规划设计调查成果输出
集成MapGIS强大图件制作功能,并在此基础上进行优化,即可实现无须过多的设置,便可实现符合国家林业局行业标准的林业基本图、林相图和森林分布图自动化、一体化制作。
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案通过简化业务操作流程及强大的林业符号库支持,实现了森林资源规划管理的高效成图输出;在严格遵守《森林资源规划设计调查主要技术规定》(2003年)和统计报表格式规范的框架下,支持生成13种标准林业统计表及全自动化的批量输出。
图5 林相图图6 森林资源分布图8、林业符号库管理
MapGIS森林资源规划设计调查解决方案为满足森林资源规划设计调查的特殊需求,按照国家林业图式标准,提供了符合森林资源管理中使用的各种地物、地貌要素以及林种、树种、地类等林业符号库;同时,用户可以结合实际应用需求,对符号库进行编辑扩展,形成一套符合地方或专业领域需求的完备符号库。
五、趋势展望
基于MapGIS遥感技术的森林资源规划设计调查解决方案是中地' 数码集团为服务林业资源管理、建设低碳生活提供的一套完备的技术实施方案。
借助MapGIS森林资源规划设计调查解决方案所提出的管理和成果编制方案,可以大大减少二类调查作业流程,提高效率,为县级林业管理者或是经营单位提供可靠的规划资料,从而为林业区划以及制定生产作业方案奠定良好的基础。通过GIS高效的空间分析技术和遥感的空间表达展现,使得林业单位的森林资源管理水平将大幅提升。中地数码集团携手合作伙伴,凭借MapGIS全面的GIS、RS、GNSS的有机融合,将不断为低碳生活提供便捷、高效的集成共享服务。