森林资源数据更新中时态GIS的应用

2017-09-22魏程光

绿色科技 2017年16期

魏程光

摘要：指出了随着每年开展的林地变更调查，森林资源数据每年都在更新，如何综合运用这些数据成为了当前森林资源管理的一项重要课题。针对时态GIS技术的概述、架构以及在森林资源更新中的应用优势等方面进行了探讨，以便利用时态GIS技术重现森林资源小班数据的历史状态，跟踪自然保护区等重点区域的森林资源演变，预测区域森林资源的变化趋势，进而为森林资源精细化管理提供技术支持。

关键词：森林资源；数据更新；时态GIS

中图分类号：S7

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）16019002

1引言

根据国家林业局的要求，以后各地每年都将开展林地变更调查工作，森林资源数据也将实现每年更新。但每次更新时都是用新数据代替旧数据，系统成为了另一个瞬态，管理处于静态方式。旧数据成为死数据，在系统中不复存在，因而无法对数据变化的历史进行分析，更无法预测未来的越势。随着时态GIS技术的出现，动态的进行资源数据管理，从历史数据中研究森林资源数据的变迁，进而为预测预报和决策分析提供技术支持。

2时态GIS的概述

时态GIS技术作为GIS研究和应用的一个新领域，由于其巨大的应用前景，正越来越受到重视，传统的GIS只具备处理空间数据的功能，而时态GIS提供了完善的时序分析功能，能高效的处理与时间相关的问题，在时间和空间上两方面都能融合处理的地理信息系统。目前常用的ArcGIS系统里提供了Tracking Analyst扩展模块进行时态GIS分析。

3时态GIS的时空数据模型

时态GIS的时空数据模型是建设时态GIS技术的核心，选择合适的时空数据模型是实现时态GIS应用于森林资源更新的基础。具有代表性的时空数据模型有时空立方体模型、序列快照模型、基态修正模型、时空复合模型和对象-版本时空数据模型等几种，各种模型都有其优点、缺点和适应范围。对象-版本时空数据模型与前面几种数据模型相比有以下优点：①技术较为成熟，有比较成熟的应用软件，而其他几种数据模型理论性更强，实现较为困难；②与序列快照模型相比，具有减少数据冗余，可表达空间对象在时间序列上各版本的相互联系；③与基态修正模型相比，具有长事务管理以及多用户并行操作的优势。

对象-版本时空数据模型的优点在实际工作中具有重要的现实意义，如：林地变更工作，具体体现在：①满足动态分析的要求，版本将记录每次变更的变化，且利用版本间增量数据来创建，而非空间数据的完全拷贝，从而减少数据的冗余，利用版本间的继承关系重构小班变化历史，有利于资源的动态管理、后期的回溯和对比分析；②满足多人参与的要求，版本管理支持长事务，并实现多用户并发编辑和控制；③满足双轨制判读的要求，多用户同一时间对同一小班进行变更操作且不一致时，版本的冲突协调机制允许用户协商提交最终结果。

4时态GIS的数据库

时空数据库是时态GIS的数据核心，是其在空间数据库（X，Y，Z）的基础上增加时间要素而构成的四维数据库（X，Y，Z，T）。数据库结构是基于功能要求而设计，但至少应满足于空间时态数据的表达、空间时态数据的更新和空间时态数据的查询等几方面的需求。具体到森林资源管理上应实现资源数据的更新，在时间维度上追踪森林资源小班的变化，重现历史数据、动态演示变化过程等方面。

对象-版本时空模型数据库一般采用的是ERSI公司在ArcGIS推出的Geodatabase模型和ArcSDE数据库引擎，并将数据存储到SQL Server，Oracle等关系型数据库中进行管理。Geodatabase模型是一种面向对象的数据库模型，实现了矢量、栅格、地址、关系等多种数据的无缝集成，便于在各类关系型数据库进行统一管理、处理和储存。ArcSDE数据库引擎用于与各类关系型数据进行连接，实行版本化管理，支持多用户同时编辑和长事务管理。

5时态数据库的更新

对象-版本时空数据模型是基于Geodatabase版本间的继承关系来更新，以图1为例，2013年的林地变更成果为初始数据，注册版本为2013年度。2014年调查时发现9号、10号进行了林木采伐变为采伐迹地，合并生成了13号小班，9号、10号死亡。2015年3号小班被占用变为建设用地，3号小班死亡，生成了14号小班。2016年8号小班和6号小班的部分进行造林生成了15和16号小班，但由于王某和李某提交的变更结果不一致，引发了冲突协调机制，经确认以李某的成果为最终版本，保证了成果数据的一致性。小班1、2、4、5、7、11、12号未发生变化，因此无需对1、2、4、5、7、11、12号的版本状态进行存储。死亡小班可通过追踪不同版本实现回溯。

6森林资源数据更新中时态GIS应用的优势

时态GIS在进行数据更新时，是反应整个数据变化的过程，所以时态GIS在进行数据处理以及表现数据的动态变化等方面都比传统的GIS更具备优势。具体表现在以下几个方面：一是实现了海量资源数据的高效存储，传统GIS系统一般只存储本期调查数据，而时态GIS不仅有本期调查数据，也存储有多期历史数据状态，因采用版本化管理，故实现了数据的高效存储；二是更丰富的查询功能，由于时态数据库增加了时间的属性，除了可實现传统的属性、空间查询，还能实现时间查询以及其综合的查询；三是实现了时空的分析功能，作为时态GIS的核心功能，实现了森林资源数据的变化过程分析，重点地区小班的跟踪分析以及未来发展趋势预测。在森林资源管理、自然保护区管理、湿地公园管理、重点野生动植物保护和森林病虫害发

7结语

在森林资源数据管理中使用时态GIS技术，将森林资源数据更新的方式信息化处理，符合现今社会发展的趋势。通过对时态GIS技术使用，提高森林资源数据管理的水平和效率，降低以往森林资源数据管理中的重复和冗余等问题，进而使得信息的时间、空间以及属性信息的结合。因此，实现森林资源数据管理中时态GIS技术，借助时空数据库模型的建设和时空数据库的更新技术，提高森林资源数据更新的效率，加强对森林资源数据的管理，进一步提高森林资源数据管理的动态化管理水平，进而为森林的管理提供实时的信息支持，促进林业经济的可持续发展，提高森林的经营效益和管理水准。

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