基于ArcGIS的森林抚育设计制图

连玉红，马林峰,刘延芳

(1.陕西省林业调查规划院,西安 710082；2. 宁东林业局，西安 710100)



基于ArcGIS的森林抚育设计制图

连玉红1，马林峰2,刘延芳1

(1.陕西省林业调查规划院,西安 710082；2. 宁东林业局，西安 710100)

利用ArcGIS地理信息系统软件为平台，以森林抚育补贴试点作业设计为例，介绍了森林抚育外业调查方法以及森林抚育作业设计图的制图方法，从坐标定义、图层添加、边界线制作、图幅配置小班标注、出图打印等方面详细地介绍了林业基本图的制作方法与步骤。

森林抚育；ArcGIS；制图设计

ArcGIS作为一种空间信息管理系统，已普遍地用于空间数据的存储和管理。目前，ArcGIS已经广泛应用于政府部门管理、公共安全与应急减灾、公共事业如煤气天然气、教育、交通运输、自然资源和商业与公共服务等行业或领域中[1-3]。林业建设中，林业专题图能够直观地显示森林资源的面积、树种、龄级等多项林分因子的分布状况，且能体现规划设计的思想，是林业生产、科研和管理不可缺少的基础资料，也是各类林业调查、规划设计工程必须提供的主要成果之一[4]。传统的林业制图方法多是以手工制作为主，首先根据需要设定比例尺大小，然后设计版面、建立图面控制方格网进行清绘、注记植字、涂色色样、人工分涂、图面整饰后再印制成果，流程极其繁杂，且存在线条不均、图班套印不准、生产效率低、周期长，且成果难以保存，不论今后资源数据如何变化图面资料都不会随之变动，是一种非常“死”的资源图。随着计算机的普及与相关制图软件的出现，利用计算机绘制林业专题图的工作引起了林业工作者的关注。而且利用计算机制作的专题图具有准确性、高效性、美观性，易保存，易修改，易更新，易复制等一系列优点，利用计算机绘制林业专题图已成为林业工作者的重要手段之一[5-6]，同时，应用地理信息系统制作林业专题图是数字林业建设的关键环节，ArcGIS的应用能够解决林业专题图制作中的诸多复杂问题，对推动数字林业建设具有重要而积极的意义。

秦岭国家植物园位于西安市周至县境内，地处亚热带和暖温带分界线。北起省道S107环山旅游专用公路，南至秦岭梁，西起黑河，东至周至县与户县县界，海拔480～3 000 m，域内有13条河流，总面积639 km2，是目前世界上占地面积最大的植物园。园内林地也面临抚育作业问题，为了提高森林抚育设计制图水平和时效，我们进行了以外业调查资料和ArcGIS系统为基础的秦岭植物园森林抚育设计制图尝试，取得了满意效果，现将有关方法和程序介绍如下。

1 外业调查

1.1 小班调查

小班调查采用标准地调查法。按小班调查设计表，逐项调查、填写各项调查因子；在抚育区域设置标准地大小为20 m×30 m；在标准地内按树种分别进行每木检尺，填写每木检尺记录表，起测径阶为6 cm；在标准地四角和中央各设1个2 m×2 m的小样方，分别记录灌木的种类、盖度、高度以及空间分布格局；用角规绕测对抚育小班部分因子进行修正和核对。

1.2 立地因子调查

在标准地内，调查标准地位置的海拔、地形、坡度、坡向等因子。

1.3 郁闭度调查

郁闭度调查采用样线调查方法，即在每个小班内随机布设样线100 m，每隔1 m采用抬头垂直仰视的方法，判断该样点是否被树冠覆盖，统计被覆盖的样点数。

郁闭度=树冠覆盖样点数/总样点数

2 内业数据处理

将调查的数据进行汇总整理成电子版的excel表格，方便作图使用。

3 作图

3.1 准备工作

借纸质地形图，扫描纸质地形图为栅格图像、图像配准、建立要素类、矢量化栅格地图、属性数据的录入，最后在版面视图中制作出所需要的林业专题图。

3.1.1 扫描纸质地形图 将扫描仪与电脑连接，并正确安装扫描仪的驱动程序，然后将纸质地形图进行扫描(为了减少误差，地图要平展，不要有褶皱，尽量使用大幅面扫描仪)，将扫描后的地图保存为.JPG或者其他格式。

3.1.2 加载数据和栅格配准 地形图经过扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。

(1)打开ArcMap，添加“栅格配准”工具栏。

(2)把需要进行配准的栅格图加载到ArcMap中，会发现“栅格配准”工具栏中的工具被激活。把需要进行配准的影像增加到ArcMap中，一种方法是把需要配准的影像拖移四个角点到陕西图幅接合表里的Index50000(Index10000).shp相对应的图幅号的方框里。另一种方法是通过输入控制点进行配准和自动调整矫正，则完成了栅格图形配准。

在“栅格配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的栅格图另存为一个新的栅格文件。加载新的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。后面我们的数字化工作是对这个配准和矫正后的栅格图进行操作的。

3.2 林业专题地图制作

3.2.1 定义坐标 打开ArcGIS软件，右击“图层→属性→坐标系→预定义→Geographic Coordinate Systems→Gauss Kruger→Beijing 1954→Beijing 1954 Degree GK CM 111E”，完成坐标定义。

3.2.2 建立要素类 打开ArcCatalog，在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择(个人空间数据库)“personal?Geodatabase”。并修改该Geodatabase数据库的名称(秦岭植物园)。接着为该Geodatbase创建新的要素类，鼠标右击Geodatabase数据库，在“新建”中选择“要素类”(图1)。

建新的要素类(New feature class),这里主要是建点(Point)、线(Polyline)、面(Polygon)要素，分别命名要素名称，点击“下一步”，分别设定投影系统、要素属性表字段等。

3.2.3 区划小班 根据外业调查区划的草图，在Arcmap下用面图层区划小班。在小班因子表里填写必要的各类因子。用计算几何体计算面积。计算的面积单位为平方米，然后换算成亩，小班面积控制在20 hm2以下。

根据不同的抚育方式，对小班进行着色(图2)。

图1 要素类建立

图2 小班着色

3.2.4 控制点建立 编辑点文件，在每个小班的拐角处添加点，在表里进行编号，计算点的纵横坐标。输出成exl格式，添加到Arcmap下。

3.2.5 小班注记 根据比例尺的大小，决定注记的放置位置，在1∶10 000比例尺下，小班注记放置在小班内，本森林抚育图比例尺1∶25 000，小班内范围小，放置注记拥挤，采用在图下注记的方法。小班标注是由6个因子组成，它的制作方法：右击“属性→标注”命令，勾选“标注此图层中的要素(L)”，再单击“表达式(E)”按钮，弹出“标注表达式”框，输∧[小班号] &"-" & [作业面积] &"-" & [郁闭度] &chr(13)&"————————"&chr(13)& [树种组成] &"-" & [起源]&"-" & [抚育方式] (图4)。然后右击“属性→标注要素→将标注转化成注记”，按小班号顺序移动注记到下边的小班注记框里(图3)。

图3 标注注记式

3.2.6 图例的生成 单击“插入→图例”菜单命令，弹出“图例向导”框，选择需要生成图例的“地图图层”个数，通过中间的“>”和“<”按钮，设置“图例项”中图例列数，通过最右边的“↑”按钮可以对图例项进行排序，然后按“下一步”按钮，依次对图例的标题、颜色、大小、图例框架等进行设置，完成图例制作。

3.2.7 图廓 调出“绘图工具→矩形”命令，在数据框外绘制一个矩形，双击它，弹出“属性”框，把填充颜色改为“白色”，轮廓线颜色设为“黑色”。

3.2.8 “图名”的制作 单击“插入→文本”菜单命令，输入图名，双击，在“属性”栏里，调整字大小，颜色以及其他的内容。

3.2.9 版面设计

(1)图面尺寸设置

ArcMap窗口包括数据视图和版面视图，正式输出森林抚育图之前，应该首先进入版面视图，按照比例尺、打印机型号等来设置版面的尺寸。

(2)图框和底色设置

调整图框的形式，改变图框的颜色和双线间距。

(3)绘制坐标格网

坐标格网反映地图的坐标系统或地图投影信息。不同的制图区域的大小，有着不同类型的坐标格网：小比例尺大区域的地图，通常使用经纬线格网；大、中比例尺中、小区域地图，通常使用公里格网。本图采用公里格网。格网的制作方法：右击“图层→属性→格网→新建格网”命令，弹出“格网和经纬网向导”框，选择“方里格网”，按“下一步”按钮，依次对方格网的外观、间隔、轴、边框等进行设置，完成方格网制作。

(4)图名、图例、指北针的放置

根据图幅有效区域、图纸大小及相关位置关系，从传统、相关规定、美观、清晰等角度考虑，确定图名、图例、指北针的大小和放置的位置。

(5)图形打印输出

文件菜单下选择导出地图，输入图名，选择存储类型、适当的分辨率、保存路径，至此专题图制作完成(图4)。

图4 设计图输出

4 讨论

通过基于ArcGIS的秦岭国家植物园森林抚育设计制图，我们体会到计算机编绘图有如下主要特点：一是制图标准化和规范化，采用统一的字库、符号库、线型库、颜色库、图案库等，以及规范化的标注，图面色彩均匀，符号大小统一；二是提高了成图质量；三是对森林资源的空间属性数据进行动态管理，一旦资源数据发生变更，即时对资源数据进行更新，实现图形与属性的交互查询；四是便于存放，利于资源共享；五是专题图比例可随意调节；提高了工作效率，从成图到统计都可以实现计算机化，缩短内业时间，使林业经营管理更趋科学化。今后结合不同的资料数据和需要，ArcGIS软件在森林资源清查、野生动植物资源调查、自然灾害调查、森林防火、病虫害监测与预测预报、森林资源等动态监测、制图方面，应该也会有较为广阔的应用前景。

[1] 张建锋,房义福,郗金标.GIS在林业上的应用[J].山东林业科技,1997(5):20-22.

[2] 王红梅.MAPGIS在数字地图制图方面的初步研究[M].北京:测绘出版社,2000.

[3] 陆守一,唐小明,王国胜.地理信息系统实用教程[M].北京:中国林业出版社,1998.

[4] 马克西,张敏中.林业专题图的计算机制作[J].陕西林业科技,1999(1):46-48.

[5] 武刚,卢泽洋,吕洪利.森林资源管理信息基础建设[J].北京林业大学学报,2001,23(3) :77-80.

[6] 冯仲科,游晓斌,任谊群.基于3s技术的森林资源与环境监测系统构想[J].北京林业大学学报,2001,23(4):90-92.

ArcGIS-based Design Maps Making of Forest Tending

LIAN Yu-hong1,MA Lin-feng2,LIU Yan-fang1

(1.ShaanxiInstituteofForestryInventoryandPlanning,Xi'an710082;2.NingdongForestryBureau,Xi’an710100)

ArcGIS geographic information system software was applied as the platform for operation design of pilot forest tending subsidy as an example. The forest tending field investigation methods and map making of forest tending design were introduced ranging from the definition of coordinates,layers addition,boundary line production,FIG. small class label web configuration,printing and other aspects showing detailed description of the production methods and procedures forestry basic map.

Forest tending; ArcGIS; mapping design

2016-04-21

连玉红(1978-)，女，陕西澄城人，工程师，主要从事森林资源调查工作。

S771.3

A

1001-2117(2016)05-0066-05