县级林地年度变更研究

文/聂雄 石军南 罗鹏 唐小明

1 中南林业科技大学 湖南长沙 410004

2 中国林业科学研究院资源信息研究所 北京 100091

林地资源的更新是森林资源更新的重要组成部分。由于现有的森林资源调查更新体系已经无法满足各级林业部门的需求，同时随着我国林地“一张图”建设的完成[1]，为了保持和提高林地“一张图”的现势性，国家启动了林地年度变更调查[2]。林地年度变更是贯彻落实国务院审议通过的《全国林地保护利用规划纲要（2010-2020年）》的重要工作[3]，林地年度变更调查需要植树造林、森林采伐和其他调整规划等资料的支持。近年来，随着3S技术、数据库技术、网络技术在林业的广泛应用，我国部分省市建成了林业GIS数据库和业务应用系统[4-7]，在一定程度上满足了各部门业务管理的需要，但是随着信息系统的增加，“信息孤岛”、“系统孤岛”问题逐渐暴露出来[8]。林地变更调查的各项经营措施、业务环节相互关联，而现有的信息系统都是针对某一特定业务建立的，不能实现信息的跨部门共享和业务集成。同时缺少高效的协同更新流程和变更数据库，总体更新效率低下。因此本文针对以上问题做了相应研究，对林地变更流程进行了优化以及设计了高效的林地变更数据库，通过开发县级林地年度更新数据库管理系统进行了验证，为建立职责明确、高效运转的林地资源更新工作机制进行了探索。

1 林地年度变更内涵研究

1.1 林地变化原因分析

林地变化的原因主要包括植树造林、森林采伐、规划调整、占用征收、毁林开垦、非法占用、灾害因素、自然因素、调查因素以及行政区划调整、森林分类区划、林权改革等。这些原因使林地变化可以概括为林地的内部转移及林地与非林地之间的转入转出。林地内部转移表现在林地利用状况的变化以及管理属性的变化，包括地类、权属、森林类别等变化。林地与非林地之间的转入转出主要表现在林地范围的变化[9]。

1.2 林地变更调查内容

1.2.1 林地范围

(1)新增林地。包括： 因通道绿化、农田林网建设等植树造林增加的林地； 因林业工程建设增加的林地； 规划批准增加的林地。经县级以上人民政府批准实施的规划，使土地用途发生改变，由非林地转为林地增加的林地。

(2)减少林地。包括： 因占用征收减少的林地；依规划批准减少的林地；经县级以上人民政府批准实施的规划，导致土地用途发生改变，由林地转为非林地减少的林地。

1.2.2 林地地类

(1)新增森林地块。由非森林的地类转为有林地或国家特别规定灌木林地新增的森林地块。

(2)减少森林地块。由有林地或国家特别规定灌木林地转为非森林减少的森林地块。

(3)其他林地地类变化的地块。包括疏林地、一般灌木林地、未成林地、苗圃地、无立木林地、宜林地、林业辅助生产用地之间地类变化的林地地块。

1.2.3 管理属性

(1)林地权属。国有和集体所有林地之间的变更，以及集体所有林地的农户家庭承包经营、联户合作经营和集体经济组织经营林地之间的变更，依据有关权属证明核实确认。

(2)森林类别。国家级公益林地、地方公益林地和商品林地之间的变更，依据森林分类区划界定成果核实确认。

(3)林种。按防护林、特用林、用材林、经济林和薪炭林进行变更调查，核实确认记载到亚林种。

(4)工程类别。根据林业工程建设项目实施情况进行核实确认。

2 林地年度变更流程

2.1 林地小班变化情况分析

林地的变更以小班为基础，结合GIS空间技术和林地小班调查内容，通过对林地小班图形和属性变化的最终规律分析，可以得出林地的内部转移以及林地与非林地的转入转出会引起林地小班发生三种变化：小班新增，小班减少，小班保留。

2.1.1 小班新增。指非林地发生了转入变化或原始林地的部分或全部发生转移变化而产生的新小班，林地小班数量增加。如果原始小班和新增小班地类都为林地，则将原始小班称为父小班，新增小班称为子小班或派生小班，体现了两者之间的继承关系。

2.1.2 小班减少。指原始林地小班全部或部分转换为非林地小班，林地小班面积减少，而非林地小班面积增多。但原始小班和变更图斑小班之间不存在继承关系。林地小班减少的可能原因为占用征收、规划调整或者其他破坏性较大的自然灾害。

2.1.3 小班保留。包括图和属性都变以及图不变而属性变两类。部分区域发生转移或转出变化的小班属于前一种保留小班。当小班新增或减少时，都可能伴随着此类变化。自然生长引起的林分或地类变化的小班属于后一种小班。

2.2 林地年度变更流程

我国林地年度变更调查工作采取的是三级联动、两级汇交的工作方式；省级林业部门根据两期影像进行变更图斑的边界提取和检测，形成遥感检测矢量图层，并将其与遥感影像下发给县林业局。县林业局则组织技术力量收集掌握本年度内的林地范围、地类和管理属性变更资料，由资源林政部门对业务数据集中处理，形成多个经营管理资料矢量图层，应用前后期高分辨率卫星遥感影像进行对比分析，判读区划变化图斑，通过调查核实后，确定林地变化情况，产出本期林地变更调查成果，经逐级汇总上报，完成全国林地年度变更调查工作。

3 林地更新数据库设计

数据一致性是数据规范及安全访问的基础，共享数据库可以消除“业务孤岛”和“信息孤岛”[10]，以便各类业务数据可以在不同部门间快速传递，及时发现并处理数据冲突。因此，保持数据库一致性和共享能让各业务部门进行有效的沟通和协作，各项更新业务能够协同开展。通过对县级林地年度变更的要求、特点以及相关技术规范的研究，从网络部署结构、逻辑结构两方面对县级林地更新数据库进行设计。

3.1 数据库网络部署结构设计

林地更新系统采用C# + ArcGIS Engine进行开发，后台数据库采用Microsoft SQLServer 2008R2Express+ArcSDE WorkGroup进行存储，同时构建县级遥感影像数据服务，客户端通过该服务调用影像数据。由于县域范围内用户数量比较稳定，且访问并发分散，因此在县域范围内采用内部服务器局域网客户端访问模式。系统本地不存储任何数据，所有数据通过局域网从数据库服务器中加载。将矢量数据和栅格数据分开部署以便高效管理数据。县级林地更新数据库系统中只部署业务数据，并且以年为单位采用独立的库进行管理。栅格数据进行预处理操作后，生成独立的数据文件，部署于数据库服务器的文件夹中，通过REST影像服务进行发布和访问。

3.2 数据库逻辑结构设计

根据林地变更业务，将数据库中的数据在逻辑组织上分为12类数据集，每类数据集由一个或多个空间或（和）业务属性数据表构成。每年的数据库结构（空间参考系、表字段的组成、命名、精度及数据单位等）采用统一的规范进行定义。

4 林地变更系统实现

4.1 系统总体结构设计

整个系统采用分层设计，从上到下可以分为四个部分：系统用户界面、应用层、服务层和系统支撑层。其中，系统用户界面提供数据可视化和系统基本操作的图形界面；系统应用层提供针对系统功能需求定制的功能模块，接受用户界面的调用，将具体的应用需求解析为一般性的数据操作，然后调用服务层的相关服务完成该操作，并返回结果；服务层提供一般的数据查询、统计分析和管理功能；系统支撑层提供系统运行的基础支撑。

4.2 系统实现

根据林地变更的业务流程，本系统采用ArcGIS Engine 10.0作为地理信息系统开发平台，采用SQL Server Express作为数据库管理系统。县级林地年度更新调查数据管理系统是根据县级林地变更需求而设计的，是集数据管理、处理、存储、分析、报表统计等应用功能于一体的综合信息管理系统。系统提供数据编辑功能（包括表单录入、图形编辑、数据导入和属性编辑等）；数据检查功能（包括图形拓扑校验和属性逻辑校验）；浏览查询功能（包括浏览地图影响、获取地图属性信息、查询更新小班信息等）；制图功能；系统管理与数据维护功能（系统日志管理、作业设计管理等）。

5 结语

通过对县级林地年度变更内涵研究和变更流程优化，基于ArcGIS Engine和数据库技术实现了县级林地年度更新系统。经过测试与验证，优化后的林地变更流程和变更数据库运行流畅，不仅能满足林地数据变更的需要，还可以为今后的县级林地部门提供真实准确、时效性强的林地基础数据。但是，对于如何扩展系统应用范围，实现林地变更数据管理的智能化，还有待于进一步深入研究。

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