林木种质资源精准林业管理信息系统建设与应用

王丽丽

(阜新市林业发展服务中心，辽宁 阜新 123000)

种业是我国林业和农业的战略性、高技术性核心产业，我国林业、农业的核心竞争力均需通过良种培育水平的高低来体现[1]。种质资源库建设是发展种业的一项重要工作，我国的种质资源库建设是先从林业方面发展起来的，一直以来在林业和农业种质资源的建设方面进行的研究较多，如李斌等[2]通过建立种质资源库和对比试验林，对引进的各柳树品种(品系)的生长量、形态、抗性等指标进行记录分析，得出可以作为用材树种予以推广的品种；席忠诚等[3]结合庆阳市林木种质资源调查开展苹果种质资源调查研究工作，探讨了苹果的树种资源、砧木资源等内容。目前与现代软件相结合的林木种质资源库精准管理模式方面的研究尚少，本文在前人研究的基础上，深入探讨了基于ArcGis软件的林木种质资源库精准林业管理信息系统的建立与工作过程。

1 建设意义与必要性

林木种质资源库精准林业管理信息系统是基于ArcGis软件形成的精准林业管理系统，是为解决林木种质资源信息管理繁杂、林木种质资源收集保存信息不完整、物候观测不及时，档案保存杂乱而建设的精准林业管理系统。在目前的林业发展形势下，非常有必要建立该系统。

1.1 是种质资源持续稳定发展的必然趋势

早期林木种质资源信息管理工作采用的方式比较传统，利用卡片登记方式开展工作，纸质档案占用大量空间资源，为种质资源管理工作带来诸多不便，不利于信息查询。随着科学技术水平的提高，林木种质资源信息管理工作中精准林业管理系统技术的开展与应用，是林木种质资源库建设的必然趋势。

1.2 促进林业经济和生态建设发展

我国林业发展水平的高低将直接受到林木种质资源好坏的影响。对林木种质资源及时开展有效的管理，可为林木行业快速发展奠定良好的基础，促进我国林木行业持续稳定地向前发展。利用精准林业管理系统，建立配套的种苗繁育技术体系，可以实现对生产过程的调控，合理进行施肥、灌溉、施药等措施，为林木种质创新、资源培育和产业发展提供丰富的遗传材料和技术基础，为实现林木种质资源科学保护和评价利用做出贡献。

1.3 档案精准化管理的需要

林木种质资源工作是国家级项目，基地建设管理的好坏，关系林木种质资源收集保存质量。精准林业管理信息系统，将林木种质资源档案工作全面提升，有效地履行档案保管利用两种职能，利用提高档案精准服务水平，确保档案实体安全和信息安全，更为建成林木种质资源的收集保存、林木良种的选育研发、科学研究的合作交流提供完善的信息。

2 精准林业管理信息系统建设

精准林业管理信息系统对林木种质资源库管理实现两大功能。一是精准定位管理，通过对每一株林木的定位，更精确林木种质资源信息；二是林木种质资源库档案电子化，将原来的纸质档案变成电子档案，实现每一株种质资源的收集、管理、观测信息的储存，更好地利用档案信息并实现全过程的管理。

2.1 平台建设

依托ArcGis软件，开发精准林业定位管理系统。ArcGis软件是由美国Esri公司为构建完善的GIS系统，设计的一套完整的软件产品，可广泛应用于测绘、农业、林业、国土、交通、水利等领域，进行数据采集、处理、管理、分析、辅助决策等服务。本文研究中分别使用了软件中的移动GIS、嵌入式GIS服务进行外业数据采集系统开发和形成内业数据处理系统，并实现内外业一体化无缝集成作业。该平台将数据查询从办公室延伸到了轻便灵活的智能终端和便携设备(车载、手持)之上，极大地扩展了数据调阅与修改的灵活性。除了测量、收集、上传等功能，还可执行路径规划、空间分析等高级分析功能。林木种质资源库工作人员可轻松完成各项信息化操作，实现精准化林业管理。档案管理信息化，便于检索和利用操作。

利用ArcGis软件建立平台的具体操作包括：在ArcCatalog/NEW/new Personal Geodatabase下面先新建空数据库;再建要素数据集New Feature Dataset,依次输入数据集名称，选择坐标系，输入数据集容差Tolerance;然后建立要素类，利用Import工具的Feature Class to Geodatabase(multiple)把各项shp数据(行政区XZQ，行政区界线XZQJX，新植树苗点位XZSMDW，注记ZJ，卫片WP)导入数据集中。最后，利用Import工具的Table to Geodatabase (multiple)把各扩展属性表(每株苗属性结构描述序号XH、编号BH、地块名DKM、树种SZ、株行距ZHJ、行株数HZS、栽植地ZZD、栽植时间ZZSJ、收集地区SJDQ等各种因子)导入mdb数据库中，至此mdb格式的林木种质数据库建立完毕。

2.2 数据库建设

2.2.1 获取卫星影像图

选取四旋翼航拍一体机大Inspire 2旗舰级无人机，1 240万像素，主、从遥控器的连接距离在80～100 m，数据库建立过程中通过无人机分区拍照，再将拍摄照片导入计算机，嵌入图层，并采用2000国家大地坐标系，形成全貌卫片影像图。

2.2.2 矢量图配准

加载全貌卫片影像图，对整个区域进行矢量配置，地理配准，生成栅格地图。操作中形成的卫片影像如图1所示，可明显看出各树株清晰完整，完全是实际分布状况的缩影，与实际情况完全符合。

图1 卫片影像图

形成的矢量图配准如图2所示，可以看出各个对象所在位置与实际完全相符，通过对象坐标计算出的任意两个对象之间的距离也与实际测量值完全吻合，因此所得到的适量配准图也能够完美地反映实际状况，很好地服务精准林业。

图2 矢量图配准

2.2.3 形成林木数据信息

根据卫片选取树盘定点，最后形成区域地块。将每株苗的序号、编号、地块名、树种、株行距、行株数、栽植地、栽植时间、收集地区等各种因子信息输入完整，设置详细字段类型，字段长度。得到林木数据信息(图3)，还可随意调取任意林木的信息。

图3 林木数据信息

2.2.4 建立林木种质资源数据库

绘制整个区域的矢量图，对矢量图进行校准，形成收集区、测定区、扩繁区等不同模块区域。各个区块的性质为种质资源长期科学保存、评价提供依据，将测量数据及时录入计算机，为种质创新利用提供基础。

2.2.5 多维手段调取与更新数据库

利用网络将精准林业管理信息系统与手持式移动终端机同步，只需将作业内容直接加载到软件中就可以在区域作业块中机械布点，科学调查成活率、保存率，精确定位每株苗木。对于发现的问题可以随时记录，拍摄影像，现场发现问题现场更正。保存数据库当中，可随时查看更改记录，无需统计汇总就可得到造林保存率。

2.2.6 准确实现工程的线上验收

林木种质资源库的竣工验收工作，需要根据相关标准对工程质量进行现场确认，上级林业主管部门对施工单位上报的面积、树种、林木株数以及质量情况到现场进行核实验收。精准林业管理系统摒弃了传统的纸质设计图纸、验收表格、手持GPS工作等验收方式，代之以手持式移动终端机，只需将精准林业管理数据库直接加载到软件中，就可以在现场核对各项工程质量标准。

3 推广与应用

林木种质资源精准林业管理信息系统是基于ArcGis软件开发的管理系统，将地理信息管理系统技术应用于种质资源库信息管理中，所提供的信息可有效提升林木种质资源保存性能，还可以大幅度改善评价以及管理工作的质量和效率，提供的决策信息也变得更加准确。阜新市五角枫、蒙古栎国家林木种质资源库于2016年被原国家林业局确定为辽宁省第一批国家级林木种质资源保存库，将精准林业管理信息系统有效应用于林木种质资源信息管理领域中。利用该系统进行精准林业试验区划分，形成林木种质资源信息航拍卫星定点图(图4)。可以清晰看出阜新市五角枫、蒙古栎种质资源库建设中的收集区、测定区、扩繁区等不同模块区域划分。整个阜新市五角枫、蒙古栎林木种质资源库的模块区域结构紧凑，实验区域较多，整体布局较为合理，总体上能够保证准确的实验结果。

图4 五角枫、蒙古栎种质资源库航拍卫星定点

4 结 论

精准林业管理信息系统是林木种质资源库生产管理、档案等项目使用的必然趋势，为林木种质创新、资源培育和产业发展提供丰富的遗传材料和技术基础，为林木种质资源科学保护和评价利用做出贡献。