基于数字高程的林地小班坡向、坡度级、海拔因子更新

于浩然，张 骁，张雪莹，巩佳琪，李长华

(1.吉林省林业勘察设计研究院，吉林 长春 130022；2.吉林省白河林业局，吉林 延边 133615)

TIN即不规则三角网(Triangulated Irregular Network)，是一种数字高程模型的表示方法[1,2]。该方法可以随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置，不仅能避免地形起伏时的数据冗余，又能按地形特征如山脊、山谷等地形变化线表示数字高程特征[3-5]。黄帅堂等基于数字高程模型对南天山地貌特征进行了研究[6]。任东风等以榆林市绥德县为例，基于GIS平台对地形信息进行了提取[7]。贾岸斌等基于数字高程模型，对河网和流域边界进行了提取[8]。李蒙蒙等研究了DEM分辨率对地形因子提取精度的影响[9]。目前林地小班立地因子多是由森林资源调查人员根据实地进行填写，但由于调查人员的主观因素差异较大，且调查时间仓促，部分小班立地因子很难被客观、准确地补充。本文利用数字高程数据构建了TIN数字高程模型，并在此基础上利用ArcGis软件构建了林地立地因子图层，最后利用空间连接工具对林地小班立地因子进行更新，旨在为造林地选择及珍贵树种适生环境研究提供便利。

1数据准备

需要准备的矢量图层有间隔5 m的等高线矢量图层、森林资源小班调查数据库矢量图层。矢量图层坐标系应为投影坐标系，且各图层间坐标系保持一致，图层格式以SHP为宜，等高线矢量图层应有高程字段，且每个要素具有相应的高程值。

2生成TIN

打开ArcGis软件，加载等高线矢量图层。在3D Analyst工具下，选择数据管理，选择TIN模块，打开创建TIN。在创建TIN的对话框中选择输出TIN的路径并命名，之后选择等高线矢量图的投影坐标系，在输入要素下拉框中选择加载的等高线矢量图层，高度字段选择具有高程值的图层字段(图1)。生成后的TIN图层可清晰地显示该区域的地形变化，并能准确判断山脊、山谷、坡向等立地因子。

图1 TIN图层创建及生成

3立地因子图层创建

3.1坡向图层创建

在3D Analyst工具下，选择数据管理，选择表面三角化模块，打开表面坡向。在表面坡向对话框中输入生成的TIN图层，在输出要素类中选择输出的坡向图层路径并命名，即可创建该区域的坡向矢量化图层(图2)。在生成的坡向矢量化图层中，坡向字段-1和9表示无坡向，1、2、3、4、5、6、7、8分别表示北、东北、东、东南、南、西南、西和西北方向。并可根据不同坡向判断该区域山体的阴坡和阳坡。

图2 坡向图层创建及生成

3.2坡度级图层创建

在3D Analyst工具下，选择数据管理，选择表面三角化模块，打开表面坡度。在表面坡度对话框中输入生成的TIN图层，在输出要素类中选择输出的坡度级图层路径并命名，即可创建该区域的坡度级矢量化图层(图3)。在生成的坡度级矢量化图层中，坡度级字段1、2、3、4、5、6、7、8、9分别表示坡度为0～10°、10～20°、20～30°、30～40°、40～50°、50～60°、60～70°、70～80°、80～90°。

图3 坡度级图层创建及生成

3.3海拔面图层构建

在数据处理工具下，利用缓冲区模块将等高线线图层生成等高线面图层，方便林业小班空间属性因子连接使用。由于等高线间隔为5 m，因此缓冲区两侧缓冲距离为2.5 m，最后构建闭合的等高线面图层。

4小班属性连接

利用分析工具中空间连接模块将TIN生成的坡向、坡度级和海拔图层分别与森林资源小班调查数据库矢量图层进行连接，对数据库中各小班赋予对应的立地因子。在分析工具下，打开叠加分析中的空间链接模块，目的要素选择森林资源小班调查数据库矢量图层，连接要素分别选择构建的坡向、坡度和海拔图层，最后生成具有相应立地因子字段的小班数据库矢量图层(图4)。

图4 小班属性连接

5小结

利用高程数字模型对小班坡向、坡度级和海拔进行更新，可以客观、准确地描述林地小班立地因子。在人工造林过程中，可根据不同造林树种适应环境的生物学特性，为造林地的选择提供参考。例如对人工蒙古栎林的造林地选择应为坡度适宜的坡中、海拔300～650 m之间的阳坡或半阳坡[10]。随着人工智能的不断发展，林地小班立地因子的可视化研究将成为研究的热点，对开发森林旅游、珍稀树种造林地选择、珍贵树种适生环境研究具有重要作用。