ArcGIS软件在森林调查规划设计中的运用

张丽

摘要：ArcGIS软件实质是一个全面的GIS平台，拥有一系列的GIS框架，基于ArcGIS的功能优势，将其用于森林调查规划设计中，进行栅格图配准、行政界线编辑、小班属性编辑等，加快森林调查规划设计工作的速度，并可保证调查成果的全面性与精确性。本文首先从森林调查规划设计的要求入手，明确了调查根据、任务、内容等事项，规划了ArcGIS软件应用的技术路线与应用流程，并对其使用方法进行了论述，以促进ArcGIS软件在森林调查规划设计中的充分应用，发挥ArcGIS软件技术的优势，提高森林调查规划设计的信息化水平。

关键词：ArcGIS软件森林调查森林规划设计流程

Application of ArcGIS Software in Forest Survey Planning and Design

ZHANG Li

（Forest survey and design brigade of gagdachi Forestry Bureau， Daxinganling， Heilongjiang Province， 165000China）

Abstract： ArcGIS software is essentially a comprehensive GIS platform， with a series of GIS frameworks， based on the functional advantages of ArcGIS， it is used in forest survey planning and design， raster map registration， administrative boundary editing， small class attribute editing， etc. ， to speed up the planning and design of forest survey， and to ensure the comprehensiveness and accuracy of survey results. This paper starts with the requirements of forest survey planning and design， clarifies the survey basis， tasks， content and other matters， plans the technical route and application process of ArcGIS software application， and discusses its use method， in order to promote ArcGIS software in forest survey. The full application of planning and design， and the advantages of ArcGIS software technology， improve the information level of forest survey planning and design.

Key Words： ArcGIS software; Forest survey; Forest planning and design;Process

ArcGIS軟件在国土、测绘行业中应用广泛，内置了各种可编程组件，像ArcGIS Desktop，是GIS应用套件，ArcGIS Engine为嵌入式开发组件，以及还拥有地图制作、空间分析的ArcMap，可实现数据视图与布局视图，用户使用该组件可完成地图的制图、编辑、分析等工作，用户还可与ArcMap中的地图进行交互操作。因此，ArcGIS软件具有良好的电子地图开发功能，非常适用于森林调查规划设计中，促进森林调查规划设计的信息化发展。

1森林调查规划设计要求

1.1调查的根据

森林调查工作要在现行《森林法》的框架内，并严格遵循《森林资源规划设计调查主要技术规定》的要求，结合森林调查规划设计工作的需要，制定调查工作计划，明确调查技术方案。以及参与森林调查人员，必须熟知野外作业规程，在保障自身安全的情况下，做好森林调查工作，以为森林规划设计提供翔实、精确的森林资源调查数据信息。

1.2明确任务

森林资源调查工作是一项艰巨的任务，需要调查的森林面积大、资源种类多，可以说覆盖整个森林区域，即使是非林地也是调查范围之一。通过森林调查工作的开展，客观、如实地反映出调查森林的生物种类、数量，以及不同树木种类的分布位置、分布状况，并在调查工作过程中，对森林资源现状进行评价，保证调查工作的深度与广度，调查成果需做到全面、严谨、真实、完整，以为后续的森林规划设计提供有效的参考。

1.3调查内容

森林调查对于调查内容有着明确的要求，包括了各森林经营单位的经营范围、经营状况、经营活动方式、经营成果等。森林蓄积、各类林地与非林地的面积及与森林资源相关的其他因子，如权属因子、林分因子等。

1.4调查方法

基于森林调查工作的需要，调查需联合采用3S技术。第一，遥感技术（remote sensing technique，RS），使用该技术识别调查对象，进行扫描、摄影、传输、处理，实现对森林资源的远距离控测，以获取到多光谱、高分辨率的卫星遥感影像，然后使用图像处理技术调整色彩与正射偏差，最后制作成影像解译标志。第二，地理信息系统（geographic information system，GIS），实质是计算机软件，高效化组合、管理、分析、处理采集到的地理信息，并具有增、删、改、查等功能，为森林调查提供数据输入、处理、编辑、存储等支撑，具备可视化功能，将处理后的数据信息映射到地图上。第三，全球定位系统（global positioning systems，GPS），为森林资源调查提供精确、高效的三维定位技术支撑。基于遥感获取到的影像解译标志，使用GIS进行影像特征分析，针对地类目开展观察、解读、分析，根据分析的结果进行小班区划的标识，然后通过外业调查开展实地确认，进一步核实调查结果。

1.5技术路线

森林调查采用最新版本的ArcGIS软件，该软件在森林调查中可实现简单、快速制图与上传业务数据，并具备实时数据分析、扩展、备份能力、支持云架构等功能。首先，使用该软件进行森林调查数据的解译判读，提高了森林调查的质量与效率。其次，以实地调查为补充与修正手段，完全满足森林调查规划设计的各项要求。最后，打造森林资源数据库，用于存储森林调查成果，构建森林资源信息化管理平台，实现森林资源信息的共享，提高森林调查工作的层次。

1.6 ArcGIS软件应用流程

（1）地形图矢量化，扫描1：50000地形图，使用ArcGIS软件标注地理坐标，配准地形图，矢量化图中各要素。

（2）生成DEM，借助单景影像组合矢量地形图并生成DEM。

（3）卫星影像处理，针对遥感卫星获取的影像进行处理，主要包括正射校正、融合、色彩处理、裁剪、分幅。

（4）行政界线绘制，根据森林所处的位置，进行边界的绘制，以及逐级编定省、市、县、乡、村行政区划。

（5）建立解译标志，在单景图像上设置三条线，根据卫星影像图片不同季像的色彩差异，结合实地调查获取的数据信息，确定两者的映射关系，完成标志解译工作。

（6）小班区划，将行政界线与处理后的遥感图像导入ArcGIS软件，以村为基础单元，编绘线性事物，完成初始属性数据集的构建。

（7）野外调查校正，调查人员深入实地开展野外调查，使用GPS三维定位，对小班区划进行修正、补充，提高调查的精度。

（8）初始属性修正，根据野外调查的结果，对初始属性数据集进行修正补充，最后进行逻辑关系检查，方可完成整体的区划工作。

（9）建立森林资源数据库，遵循类别分级管理原则，将小班区划输入至数据库中。该数据库使用ArcSDE引擎、Oracle数据库。

（10）构建森林资源信息管理系统，基于数据库与ArcGIS Server的森林信息管理系统，为森林各项工作的开展提供信息数据服务。

（11）系统的应用，使用森林信息化管理系统进行森林资源信息数据的统计、汇总、分析及输出各类专业图像材料。

2ArcGIS软件在森林调查规划设计中使用的方法

2.1栅格图配准

栅格图配准是将无地理信息的栅格图，使用ArcMap进行扫描转换后，完成与具备地理坐标图形之间的匹配，使其可用于ArcGIS软件之中，并为数据的矢量化做好准备。应先运行ArcMap软件，打开需要配准的栅格图，采用地理配准工具找到经纬度交叉点并输入该点坐标，均匀添加多个控制点，提高配准的精度。点的个数、定点的位置分别使用变换方程的阶数与残差大小进行确定。此外，栅格图的常规编辑均可使用该软件进行处理。

2.2行政界线编辑

第一，转换和修正，森林调查中的行政界线一般采用的是CAD绘图，在导入ArcGIS软件之前，需对CAD文件进行转换和修正，使该文件可以与ArcGIS软件相适应。第二，拼接和剪裁，使用ArcMap将调查编定的行政界线图形进行拼接，形成一个完整的森林调查线性图层，然后进行拓扑处理，并找到和修正其中的错误与偏差。以县级森林调查为例，先编辑县级面，剪裁形成乡镇面，最后是村面，进一步剪裁村图层，形成带有权属的小班面，以小班为最小单位，进行小班线化处理，建立面与线之间的映射关系[1-2]。

2.3小班属性编辑

使用ArcMap对森林调查获取的地表事物进行编辑，并填写相应的属性信息，像道路、水系的名称、长度等。（1）小班区划，使用ArcMap打开乡图层，根据前期调查获取的图像成果，绘制明显的地表事物，像道路、村庄、林场等，完成绘制保存后，生成完整的小班区划文件。（2）基于小班区划文件进行小班属性的填写，小班按照从上至下、从左到右的顺序编号。（3）针对山坡地带的海拔、坐标、坡向等数据，使用ArcGIS Engine插件进行处理。（4）逻辑检查，小班区划完成属性填写后，对属性之间的逻辑关系进行检查，确定必填项填写是否完整、填写是否规范等。首先是打开小班区划文件，启动ArcGIS逻辑检查插件，自动检查小班图层的逻辑关系，显示出错误的逻辑关系，纠正之后进行存储，即可完成逻辑检查工作。

2.4查询功能

森林资源调查获取的影像、图形、数据信息非常多，将这些数据存储至ArcMap的数据库中，使用其查询功能，直接输入查询文件的关键词就可快速的查阅到文件。在ArcMap中，设有识别工具，可以识别图形中的各项内容，设有选择工具，直接选择查找目标，进行属性与空间位置的随意切换，将切换的结果直接呈现出来，增强了查阅体验。

2.5打造森林调查数据库

（1）数据收集，广泛收集森林调查获取的成果，包括不同时期的遥感卫星图像、电子地图、航摄影像等，为数据库的建设做好森林调查资源的储备工作。（2）数据标准化，统一区域内的数据标准、数据接口，所有纳入数据库的数据信息都需进行标准化处理。（3）填充数据库，使用ArcCatalog构建不同类型的数据库，分类存储森林调查资源，如遥感卫星影像库、栅格图形库、小班区划库等，形成森林调查规划设计工作的元数据[3-4]。

2.6构建森林信息管理系统

2.6.1功能分析

以森林资源数据库为基础，建立森林信息管理系統，整合森林调查资源，实现区域内森林调查规划设计工作之间的信息共享。该系统设有四大模块，分别是逻辑检查统计模块、分析规划模块、专题制图模块、查阅浏览模块，为森林调查规划设计提供数据逻辑检查、数据汇总分析、模型编辑、资料动态分析、种植规划设计分析、图表输出打印、专图定制生成、查询浏览等功能。

2.6.2功能设计

森林信息管理系统使用两种框架结构，界面直观、简单、易操作。第一，B/S结构，用户基于该界面使用和操作系统;第二，C/S架构，用于系统的后台管理。开发语言为JAVA与.NET，系统开发组件为ArcGIS开发引擎，以及桌面ArcGIS的完整套件ArcGIS Desktop。该系统在开发设计阶段，需预留扩展空间，以满足森林调查工作不断发展的需要。

2.6.3系统应用

森林信息管理系统在投入使用后，具体应用如下，保持森林调查信息的实时更新，根据森林资源发生的变化及时进行信息数据的填充与修正，提高森林调查数据的实效性;进行森林区域发展规划设计，针对造林地块的各项信息，进行造林方案与施工方案的设计调整，并生成规划图表，提高规划设计的可行性与精确性;采用信息管理系统对整个森林进行动态化监控，实时掌握森林资源的发展变化，预测发展趋势，对森林进行综合性的管理，以为森林规划设计决策提供信息支撑;充分利用系统的专题制图模块，日常注意图库资源的更新与添加，为森林规划设计提供定制、输出专图服务;将信息管理系统使用权限合理分配给行业人员，相关从业者登陆信息系统就可查阅、获取系统数据库中的资源，享受系统提供的各项信息服务[5-6]。

3结语

在森林调查规划设计中，充分应用ArcGIS软件栅格图配准、图形编辑、拼接、剪裁、属性编辑、查询等功能，对森林调查获取的图像、图形、数据信息等进行处理，达到了提高森林调查工作效率与工作水平的目的。而基于ArcCatalog构建森林调查资源数据库，组织和管理各类地理信息，为森林信息管理系统的构建奠定了资源支撑，借助ArcGIS开发引擎与ArcGIS Desktop打造出森林信息管理系统，实现了森林调查数据资源最大程度上的共享，并为森林规划设计提供查阅、统计分析、专题制图等服务，从而极大地提高了森林调查规划设计的信息化水平。

参考文献

[1]  谢花林，温家明，陈倩茹，等.地球信息科学技术在国土空间规划中的应用研究进展[J].地球信息科学学报，2022，24（2）：202-219.

[2]  黄贝.ArcGIS在森林资源“一张图”影像镶嵌裁剪中的应用[J].林业建设，2020（1）：24-26.

[3]  陈星志，杨峰.浅析ArcGIS在森林资源调查内业数据处理中的运用[J].内蒙古林业调查设计，2021，44（3）：71-74，39.

[4]  马雪清，卢金宝，夏云飞，金鑫.基于GIS的浙江省台州市黄岩区林地保护等级调整研究[J].华东森林经理，2020，34（S1）：79-83.

[5]  郭應军.喀斯特石漠化治理农村能源结构优化与低碳社区模式[D].贵阳：贵州师范大学，2021.

[6]  苟廷佳.三江源生态产品价值实现研究[D].西宁：青海师范大学，2021.