基于ArcGIS的森林分布图制作与成果输出技术研究

王育梅

（甘肃省小陇山林业调查规划院，甘肃 天水 741020）

1 概况

森林分布图常用于森林资源管理及编制各种林业调查规划工作，是每个森林经营单位必不可少的基本资料，目前都作为挂图用。自“二类调查”后，国家林业和草原局建立了森林资源管理“一张图”，为了保证森林资源数据的时效性要求每年更新森林资源管理“一张图”，因此各森林经营管理单位的森林分布图随之也变。如小陇山林区下设22个林场的森林分布图制作过程和成果输出通常需要5～6个人历时三个月才能完成，而且还存在部分错误信息无法查找等问题。因而如何应用ArcGIS软件中的数据、图形处理功能，找到能快速、简单且便于操作的方法完成森林分布图的制作，是技术人员亟需研究的内容。

基本图：主要反映调查单位自然地理、社会经济要素和调查测绘成果。这是求算面积和编制林相图及森林分布图等其它林业专题图的基础资料。编制标准按国际分幅编制，比例尺一般为1：25 000[1]。

基本图的底图：直接利用甘肃省测绘局测绘的基础地理信息数据作为绘制基本图的底图；或将符合精度要求的最新地形图输入计算机并矢量化，编制基本图的底图；或将经过几何精校正的卫片，作为绘制基本图的底图。

基本图的编制：将调绘画的小班界叠加到基本图的底图上，纺绘要素包括各种境界线（行政区界及林业局、林场、营林区、林班、小班等）、道路、居民点、独立物、地貌（山脊、山峰、陡崖等）、水系、地类、林班注记、小班注记等[2]。

森林分布图：表示森林种类、空间分布及其与自然地理条件的关系图。

森林分布图的编制：根据小班调查材料，以林业局或林场为单位绘制。是按林相图缩编的，在图中以经营单位划分林班,在林班内作小班注记,用地类符号表示各地类信息。对有林地需按不同优势树种分别着色,在同一优势树种内再按不同龄组着上不同深度的颜色(成熟林最深,幼龄林最浅) 并注明小班号及其面积、龄级、地位级、郁闭度等。

2 森林分布图在制作及输出中存在的问题

2.1 基础地理数据不标准，格式不统一

现使用的基础地理数据是1975年国家测绘局出版的坐标系为“北京54坐标”，比例尺为1：50 000的地形图。2003—2004年数字地图在建立的过程中缺乏技术理论及实践经验，没有权威、规范、统一的技术标准做参考，并且近十几年以来各种境界线、水系、道路等数据都在发生变化，建立的基础数据不完整、不标准，数据格式不统一。这些已严重影响了专题图制作的质量与效率。

2.2 林业专题图表现的结构形式单一

目前林业专题图在结构形式上只有分布图、区划图。专题图类型较单一，趋势图很少有。专题图类型单一表现在分布图、区划图只是反映了林分的数量指标：包括地类、树种、龄组、起源、面积等，针对林分生长情况、天然更新、健康状况及对立地质量特征等专题图目前还未绘制。缺少趋势分析图表现在现有的林业专题图只是反映了某一阶段的现状，是一种静态而不是动态的表现。因此，现有的专题图对林业科学化管理、决策及合理化经营不具有现实指导价值。

2.3 电子专题图应用较少，纸质输出耗材费力

目前林业专题图主要以纸质图为主，大多数为单位的挂图，打印输出在技术操作上较费力，成本上耗费财力较大，信息更新没有跟上，电子专题图没有大量的推广应用，致使信息不能共享。

3 ArcGIS平台介绍

3.1 ArcGIS软件的相关功能

（1）有较强的GIS数据兼容性，且具备空间数据的管理和空间分析能力：由于目前的林业领域有很多GIS系统，因此选用的GIS必须能和其他软件的GIS数据兼容，选用的平台必须要有空间数据的管理还要具有较强的空间分析功能；

（2）能将空间数据储存于关系数据库：避免了空间数据和属性数据的分离问题，较好的解决了数据组织问题；

（3）能达到数据保密：通过关系数据库的用户管理，解决数据安全问题。

3.2 ArcGIS软件的优越性

以国际主流ArcGIS软件为平台，全面引用ArcGIS的林业地理信息系统，为基础数据、森林资源信息能提供一个共享的平台，它不仅能够改善和优化专题图制作过程和提高制图效率，且在成果上能方便在同行业上报及交流。也促进了GIS在林业学科与其他学科的知识和理论创新，实现了林业地理信息制图软件的标准化。

4 森林分布图制作的技术要点

4.1 设置底图要素，简称背景层，建设标准统一的基础地理数据库

基础地理数据库包括等高线、河流、道路、高程点、居民点、地名、行政界线等要素。通过以下两种方法建立好基础地理数据库，即底图要素[3]。

（1）数据转换：把扫描、配准、矢量好的地形图所有要素定义统一的投影坐标，对不同类型投影坐标要素层要进行投影转换，最终匹配成标准统一的基础地理数据库。如图1、图2所示。

图1 地类综合前

图2 地类综合后

（2）数据库加工：如等高线层通过计算赋值区分开计曲线、首曲线；河流及道路赋值区分开一、二、三、四等级，这个在成果输出时可根据用户的需求以及图幅比例尺的大小自动显示及隐藏；行政界线也是同样的方法。

4.2 对要表达地林业专题层做数据处理，简称主题层

森林分布图制作的核心技术在于属性因子数据的处理[4]，用于自动合并图形、自动编辑标注等技术实现，最小单位为林班，所以对同一林班内专题图所需要表达的属性信息相同及斑块是相邻或不相邻的要进行综合。除有林地以外的小班单独提出来做处理。制作思路：对一个林班有几个相同地类是相邻或不相邻的，需要在一个林班内进行地类综合，方法如下。

（1）小班斑块地类综合：给小班数据库添加一个“地类综合”字段，地类综合=“林场”+“林班”+“地类”，再对该字段中的相同属性做融合处理，这样就把所有林班中地类相同的相邻或不相邻小班进行了合并，小陇山林区共有3 192个林班，7万多个小班，利用这种方法可以一次性地处理上万条甚至几十万条记录。

（2）地类符号注记：在地类斑块综合前可一次性注记地类符号，但不符合森林分布图的要求，地类综合后的属性数据库是以林班为单位，如一个林班中有几个地类就有几个属性相对应，但不相邻的地类同属性一样被合并在一起了就不能一次注记了，需要把这样的斑块和属性分离开来，就能一次性注记地类符号了。如图3、图4所示。

图3 地类符号注记前

图4 地类符号注记后

森林分布图中有林地小班分优势树种组、龄组着色的特点，对有林地的小班单独提出来做优势树种组和龄组的归类，对一个林班有几个相同优势树种组和龄组是相邻或不相邻的，需要在一个林班内进行综合，方法如下。

小班斑块优势树种组和龄组综合：给小班数据库添加一个“有林地信息综合”字段，有林地信息综合=“林场”+“林班”+“优势树种组”+“龄组”，再对该字段中的相同属性做融合处理，这样就把所有林班中优势树种组和龄组相同，相邻或不相邻小班进行了合并处理，小陇山林区共有3 192个林班，7万多个小班，利用这种方法可以一次性处理上万条甚至几十万条记录。按处理后的“有林地信息综合”字段依据《中华人民共和国林业制图标准》进行统一着色。

4.3 突出主题图层内容表现形式的多样化

只要建立了标准统一的基础地理数据库，利用每年建立的森林资源管理“一张图”数据库，主题图层在内容表现形式上会多样化，如分布图、区划图能反映林分的数量指标（地类、树种、龄组、起源、面积等），但针对林分生长情况、天然更新、健康状况及对立地质量特征等专题图就需要参照一些国家标准通过属性数据库计算获得，能在专题图中展现出来。对林业科学化管理、决策及合理化经营具有现实的指导价值。

5 成果图输出的技术要点

成果图既可作为电子图浏览，又可作为纸质挂图查看，ArcGIS里有一套专门用于成果图自动分单位成图和另存PDF电子图的方法，制作出各种林业专题图册，成图方式可按管理单位和统一页面大小的相同比例尺。

5.1 按管理单位

把编辑好的成果图在ArcGIS软件文件框中右击出现的菜单中找到“数据驱动页面”进入“设置数据驱动页面对话框”，启用数据驱动页面，如名称字段选择管理单位，就会以林场为单位输出，名称字段是根据成图单位变化的，可以灵活处理。再不用多个人、每个单位的分林场编辑、分林场打印输出。

5.2 按相同的比例尺

在以上方法的基础上设置规定的比例尺，即可输出A4或A3大小PDF格式的图册，用这种方法已制作出《甘肃省自然保护地整合优化成果图册》。

6 结语

本文主要介绍了两个如何在ArcGIS便捷、准确地制作林业专题图的技巧，一是地类综合：通过在图形属性表中增加字段将图形分类，再将增加字段作为地图融合处理过程中的融合字段进行融合，进而把图形根据我们的需要分成不同的斑块，提高着色的效率及准确性；二是利用软件中自带的数据驱动制图功能提高专题图的出图效率，我们只要设置好一幅林业专题图的模板就可批量制作不同经营单位同类型的林业专题图。ArcGIS现今作为主要的林业专题图制作软件，文中提到的只是一部分，还有很多非常实用的功能有待我们去挖掘。