GIS 在山西汾河上游省级自然保护区管理中应用研究

王跃文

（山西汾河上游省级自然保护区管理局，山西 太原 030300）

山西汾河上游省级自然保护区（简称保护区）始建于2002 年6 月。位于山西省中部娄烦县境内，主要保护对象为国家重点保护野生动物褐马鸡、黑鹳以及这些动物赖以生存的森林生态系统。保护区辖区地理坐标为东径 111°30′30″~112°2′19″，北纬37°51′23″~38°12′33″；总面积 43 206.25hm2，其中核心区面积为10 188.55hm2，占总面积的23.58%；缓冲区面积8 051.22hm2，占总面积的18.64%；实验区面积24 966.48hm2，占总面积的57.78%。

随着地理信息科学的发展，GIS 作为一门介于信息科学、空间科学和地球科学之间的新技术，在资源管理、农林业生产、测绘地理、环境保护、灾害监测、交通指挥等领域得到广泛应用。在微型计算机软硬件支持下，GIS 可以虚拟描述各种数据，还可以根据输入计算机的地理坐标或空间数据，进行存贮更新、量测运算、查询检索、分析处理、综合显示、应用和描述，并且能帮助自然资源、环境保护、交通等部门解决在复杂规划、决策、管理中存在的问题。同理，GIS技术也能解决自然保护区在规划、决策、管理中存在的问题。该自然保护区引入GIS 技术较晚，2017 年以前，还是采用人工管理的方式，这种管理方式严重阻碍了对保护区的合理开发利用。因此，保护区在管理中引入高效方便的GIS 技术，对保护区的合理开发利用，对推进保护区管理具有重要意义。

1 GIS 在保护区信息与数据管理中应用

1.1 呈现直观性的自然保护区景观图示

GIS 技术通过该保护区数字地图和遥感影像数据可成完成地形、地貌、水源、土壤类型等自然环境数据的采集、处理和分析管理，最终生成保护区数字地面模型。遥感影像纠正、配准后，再与保护区数字地面模型进行复合，又可以生成保护区的自然环境3维景观透视图。这样，整个保护区的自然环境可以定性、定量以及立体可视化地展现出来。通过生成保护区自然环境三维景观透视图，更加直观性地了解保护区的景物特征以及管理状态，方便工作人员运用动态化的方式来形成完整性、科学性的保护区景观图示。

1.2 获得保护区动植物资源的真实性、准确性信息

利用GIS 技术在空间定位精度高和定位实时，能快速获取地理空间信息的特点，不仅对保护区动植物分布情况和区域进行细致的环境分析，还可使珍稀濒危物种的生存环境得到提升，而且对重点保护野生动物褐马鸡、黑鹳以及华北落叶松分布范围及其生境的生态重要性作出评价。

1.3 使保护区空间图形和属性信息一体化，科学规划

利用GIS 技术在空间图形和属性信息一体化方面的优势，可以帮助保护区管理机关在野生动植物及其栖息地保护规划、基础设施建设、生态旅游、科研教育规划、防火防灾规划等方面，进行更加科学合理的规划。

2 GIS 技术在保护区整合优化组合中的应用

2020 年5 月，在太原市自然保护地整合优化专家组指导下，根据自然资源部、国家林业和草原局发布的《关于做好自然保区范围及功能区分区优化调整前提工作的函》要求，在保护区优化整合中，首先，GIS 利用保护区地卫星遥感影像数据、数字地图及保护区范围、功能区的矢量数据，可得到保护区地面数字模型，同时还可以获得保护区范围内以及3 个功能区不同地貌的坡度、坡向、地表水系网络等结构，通过保护区景观图示将整个保护区的组成结构、地表形态等尽可能地展示出来，实现初步摸清保护区建立时3 个功能区的范围、面积、边界。其次，确定保护区的矛盾面积。保护内的永久基本农田、村庄、耕地、煤矿、非煤矿山及工业园区、山西云顶山自然保护区存实验区重叠等，是保护区管理存在的矛盾问题。GIS 将保护区内的永久基本农田矢量数据、第三次国土资料数据调查（村庄、耕地、煤矿、非煤矿山及工业园区）、山西云顶山省级自然保护区矢量数据，导入山西汾河上游数据平台，将这些数据进行矢量相交分析及数据输入，精准测算出保护区永久性基本农田、村庄、耕地、煤矿、非煤矿山及工业园区、山西云顶山省级自然保护重叠面积、位置。再其次，用GIS 编辑矢量化工具，把保护区范围的永久性基本农田、村庄、耕地、煤矿、非煤矿山及工业园区、山西云顶山省级自然保护重叠的区域退出保护区，再将现有的核心区、缓冲区、实验区3 个功能区，合并核心区和缓冲区成为重点观察区和一般控制区（实验区）2 个功能区，完成保护区优化整合，最终获得自然保护区优化整合后GIS 基础数据。通过获得的保护区优化整合后GIS 的完整基础数据，再加上对保护区自然资源和保护目标的完整性分析，可以形成植被分布图、野生动物分布图等一系列专题图，作为整个保护区优化整合以及划定边界范围的指标之一。通过运用GIS 的空间分析功能，对保护区进行自然环境和自然资源分析，可以减少主观性因素的干扰，使保护区整合优化组合更加科学、更加合理。

3 GIS 在制作规划图中的应用

在以往的自然保护区发展规划图制作中，用的是以中国人民解放军总参谋部测绘局1979 年第一版1∶5 万的地形图作为底图，对保护区范围功能区进行勾绘、转绘、描绘、复印等工序进行手工绘图。手工绘图人为造成的误差大，再次修改和检验十分不方便，在财力、物力、人力以及时效上都很难再适应保护区资源以及管理的要求。伴随着现代信息科学技术的发展，这就要求通过去寻求新的技术方法来取代传统的手工绘图，而GIS 正好能够满足这方面的需要。与传统的手工制图方式相比，GIS 技术的精确度、精准度都有非常大的提升，它能够通过几何校正技术来确定高精度的地理位置信息，还能提取相关的有效信息。这样，GIS 技术规划制图就能克服传统制图中转绘、复印、描绘等诸多环节，通过自动化的流程，一方面能够大大减少人为因素产生的误差，另一方面还能大幅度提升制作规划图纸的高效性和准确性，不仅使图纸的页面干净整洁，而且使图纸的清晰度、美观度得到提升。自从保护区规划借助使用了GIS 技术之后，规划图上反映出来的要素数量和要素质量得到细化，在财力、物力以及人工成本和时间效率上也都得到了提高。

4 GIS 技术在保护区动植物研究和动态监测中的应用

动植物是保护区非常重要的自然资源。只有通过对动植物的种类、生活生长习性、分布等进行较深入的调查研究，才能掌握保护区动植物种类、生活生长习性和分布情况。这样就能对保护区动植物进行动态监测和管理，对保护区生物多样性起到很好地保护作用。GIS 技术结合动态监测、地面调查、遥感影像数据分析等方法，对保护区动植物资源的各种属性信息、空间位置等进行管理，这样保护区管理机构就可以有效构建各种动植物资源的分类数据库，最终实现为动植物资源分布的整体分析提供重要依据。保护区的资源监测，是利用GIS 构建的保护区各种动植物资源的分类数据库，将生物多样性状况、物种种群数量、分布规律以及其栖息地状况联系起来，从而进行系统、及时、科学地分析、处理和评价，最终实现高效、准确地反映野生动植物现状调查与动态监测，进行自然资源管理。

GIS 技术结合地理图形，能够完美地展示出监测动植物的生存环境变化情况和动植物的空间分布，将分析结果以图形、表格的形式，展现在保护区管理人员面前，为帮助保护区保护生物多样性制定出科学的、合理的管理措施。