地理信息系统在甘肃祁连山国家级自然保护区森林资源管理中的运用与方法研究

甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心马蹄自然保护站 华开宝

一、研究区状况

祁连山是我国西北生态系统的主要屏障和水源保护区，对于维护青藏高原生态系统，防止腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠和库姆塔格沙漠的侵入具有十分重要的意义，而且还能有效的保护黄河和内陆河流。祁连山是一个由汉、藏、蒙、哈萨克斯坦、裕固族等多民族聚集的重要经济和文化交流枢纽。祁连山生态环境保护是一件对后代有益的重大事业。这既与人民群众的生存和生存息息相关，也与我国的生态和长期的稳定息息相关。

甘肃祁连山国家自然保护区地处甘肃省祁连山北麓，地跨武威，张掖，金昌8个县（天祝，古浪，凉州，永昌，山丹，民乐，肃南，甘州）。保护区内有22处天然林保护站点。甘肃祁连山国家级自然保护区属山地地貌类型，呈东西狭长带状，地质构造以祁连山褶皱系为主，由一系列NWW—SEE的高山深谷构成，属高山、中山地貌。山脊海拔一般为3000-4500米，最高的是素珠琏峰，海拔5564米，海拔最低的是祁丰保护站，海拔1800米，相对高差一般在1000-2000米之间，山势西高东低。在海拔4000米以上的地区，常年积雪，发育现代冰川，是河西走廊的“高山水库”。由于地域辽阔，相对高低悬殊，气候垂直分布差异明显，森林草原带海拔2500-3300米，年平均气温为0-0℃，极端最高温度为28℃，极端最低温度为-36℃。年降水量为300~500毫米，其中6~9月占60%，年相对湿度50%~70%，年蒸发量1200毫米，无霜期90~120天，≥10℃的积温500~900℃之间，约40~70天。灾害性天气主要有冰雹、雪灾、旱灾、沙尘暴、山洪、泥石流、滑坡等灾害。属冰雹多发区，多发生在3-10月，严重危害农牧业。保护区水系分属黄河和内陆河两大水系,其中黄河水系的有大通河、庄浪河,内陆河水系有石羊河、黑河、疏勒河三大水系。有冰川1219条、冰川面积485.39平方千米、冰储量158.1 亿立方米。保护区内河流出山径流总量58.04亿立方米,其中:内陆河水系出山径流54.02亿立方米,黄河水系出山径流4.02亿立方米。水资源使用和生态受益区包括河西走廊的武威、金昌、张掖、酒泉、嘉峪关市和兰州市的永登县，以及内蒙古自治区的额济纳旗。

祁连山区分布有95科451属1312种的高等植物，19目48科286种陆生脊椎动物，1541种昆虫，大型真菌52种。其中，4种为国家二级保护植物，4种为三级保护植物，16种为兰科；共有14种国家一级保护动物，39种二级保护动物，140种具有重要经济和科学研究价值的“三有”动物；植被类型为87种，动物类型5种，其中冰川、湿地、森林、草原、荒漠等自然生态系统相互交错分布。

因其地域广阔，生物多样性丰富，自然生态系统和生物区系独特而典型，被列为我国生物多样性保护的优先区域，也是我国西北地区重要的物种资源库和遗传基因库。1992年，祁连山自然保护区被世界自然基金会确定为40个具有国际意义的保护区之一，1995年，祁连山自然保护区被纳入中国人与生物圈保护区网络。

二、地理信息系统的基本概述

地理信息系统是地理科学、计算机、遥感、信息科学等学科的发展而形成的一门新兴学科。从应用的观点来看，由硬件、软件、数据、人员、方法五个方面构成。软硬件环境是地理信息系统的基础；数据是地理信息系统的组成部分；方法是提出地理信息系统的构建方案；在整个体系的构建过程中，人员是一个重要的、积极的因素，它对其他各要素的影响与协调都具有重要的作用。硬件系统主要有电脑、网络、存储器、数据输入、显示、输出等组成。软件包括系统软件、数据库管理软件、系统开发软件等。地理信息系统并不是孤立的，它的作用主要依赖于计算机技术、测绘技术、遥感技术、全球定位系统、地图学和数学等相关技术的支持。地理信息系统具有科技含量高、增长潜力大、资源消耗少、环境污染小、吸纳就业能力强、产业关联度高等优势，发展地理信息系统既有利于数字国土、数字城市等领域的信息化建设，又有利于其他产业的发展，也有利于产业结构的优化，加快经济发展方式转变，实现区域经济可持续发展。

三、地理信息系统在森林资源保护工程中应用的必要性

简单来讲，“地理信息系统”本质上而言是一种空间信息集成系统，即它不仅集地理、测量、计算机等学科融为一体，与此同时在信息化产业时代背景下，GIS技术的应用在很大程度上还可对地理信息进行编辑、储存以及计算等处理，最终在改善传统管理现状的同时，为预期管理目标的达成奠定良好基础。作为我国国家级自然保护区，甘肃祁连山近年来森林植被破坏现象较为严重，而传统管理模式的实施在很大程度上难以保证管理工作落实到位，林业发展也由此受到了一定影响，而纵观在当前新市场经济常态下，近年来天然林资源管理质量和效率受到了各界的高度关注，故此为从根本上提高保护质量和效率，将新型技术—GIS在天然林保护中的应用，是当前我国生态环境保护状况、促进可持续发展、促进林业可持续发展的重要战略措施。

（一）有助于加快祁连山自然保护区生态文明建设

在新的市场经济体制下，林业是促进地区经济发展的重要支柱产业，其发展情况一直备受社会各界的重视。与传统林业相比，全面性、协调性和可持续发展性是现代林业的显著特点，作为国家级林业产业区—祁连山自然保护区近年来植被破坏现象也较为严重，因此，要真正有效地提高天然林保护工作的质量和效益，将信息化技术实践于现代林业科学管理中是极为必要的。据调查祁连山自然保护区中天然林占据了重要比重，天然林保护工作的有效落实，在促进祁连山生态文明建设、优化林业资源配置、促进林业科技进步等方面，都起到了积极的促进作用。

（二）有助于提升祁连山自然保护区形象

信息化建设的目的是加强信息交流，实现信息共享，只有加快祁连山自然保护区信息化建设，利用网络技术、多媒体技术等现代信息技术向外界生动形象地展示祁连山自然保护区的发展动态、建设成就和未来规划，才能提升保护区的形象，推动祁连山自然保护区的全面发展；只有加快保护区森林资源管理地理信息系统建设，确保祁连山自然保护天然林资源保护管理系统的有效建设，从某方面而言在后期管理过程中，各项管理工作才能落实到实处，进而在提升祁连山自然保护区形象的基础上，为区域生态环境的可持续发展打下坚实基础。

（三）有助于提高保护区管理能力的需要

通过祁连山自然保护区森林资源管理信息系统建设，能够建成网络化的保护区基础数据库和森林资源管理GIS系统平台，建立办事高效、运转协调、行为规范的信息管理体制，实现保护区信息化管理，全面提升保护区的管理能力与水平。同时，能够通过政务专网，让省委省政府更多地了解祁连山森林生态系统状况，为制定祁连山生态建设政策提供坚实的科学依据，更好地保护祁连山，发展祁连山，造福于甘肃人民。

四、地理信息系统在森林资源管理中的实践意义

与其他资源相比，由于森林资源较为丰富，在进行管理过程中其工作量相对较大，再加上由于林木周期较长且结构较为复杂，在进行管理过程中传统管理模式的实施不仅难以确保各项管理工作的有效落实，长此以往还极大地降低了森林资源利用率，给产业发展造成了极为不利的影响。近年来随着科学技术的不断发展和广泛应用，地理信息系统作为一种现代化技术手段，相比人工操作管理，它不仅能实现对森林资源的精细化管理，此外这种技术手段更加全面，能在短时间内完成对森林资源数据信息的采集、整理和转化，为后期数据信息操作提供了重要依据。对于甘肃祁连山国家级自然保护区森林资源而言，在区域经发展中，林业占据了重要比重，是当地改善人们生活环境，提高国民经济发展的重要基础产业，作为西北地区的重要生态屏障，祁连山自然保护区还是我国重要的水源涵养生态功能区，将地理信息系统实践于森林资源管理中，从某方面而言不仅是加快当地生态文明建设的必然趋势，与此同时在提升祁连山自然保护区形象、促进保护区信息共享以及提高保护区管理能力等方面，也发挥了重要性作用。

五、地理信息系统在森林资源管理中的具体应用

甘肃祁连山国家自然保护区位于甘肃省祁连山北麓，与武威、张掖、金昌等8个县（区）相连。在实施森林资源管理的过程中，如果仍然采用传统的经营方式，不仅会增加管理工作量，而且还会使管理数据的准确性难以保证，从而对林业的可持续发展产生极大的负面影响。因此，要从根本上改变目前的管理状况，就必须采用 GIS技术，以 GIS为手段，构建数据库，并编制出正式的报告；GIS是一种资源分析的工具，其特点是对图像、数据进行再加工，并对不同的对象进行分析，得出新的信息；地理信息系统是一种利用 GIS进行森林经营管理的手段，它可以通过构建多种模式、制定运营计划等来实现对林业管理单位的决策。可以应用于森林资源的监测和管理，森林调查，分析和评价，调整森林结构和管理等方面。

（一）资源调查以及数据监测应用

地理信息系统作为一种现代化综合性管理技术手段，在森林资源管理中将其实践于所有管理操作落实的基础—资源调查和数据监测，是十分必要的。通过上述分析可知，由于甘肃祁连山国家级自然保护区森林资源较为丰富，倘若依靠人工进行资源数据的调查和收集，不仅增加了员工的工作量，此外因人为操作失误而导致的一系列问题都会对后期森林资源管理效率和管理效果造成一定影响，最终为林业可持续发展目标的实现打下坚实基础。反观地理信息系统的应用，在很大程度上不仅能有效地规避上述问题，还切实保证了森林资源数据信息的全面性和精准度，为后期作业的实操创造了良好条件。通过系统的实地采集与判读，采集原始数据，建立地理信息库，利用地理信息系统绘制森林分布图，生成正式报表；GIS是一种资源分析工具，通过图形和数据重新处理等分析手段来分析各种目标并推导新信息；利用 GIS作为森林经营管理工具，建立各种模型、制定经营计划等，直接应用于决策过程。同时， GIS还可以在环境和森林灾害监测与管理、森林调查、资源分析与评价、森林结构调整、森林经营等方面进行应用。目前来看地理信息系统数据的来源也呈现多样化特点，即它主要包括各类信息数据，不同信息数据在资源调查中的作用不尽相同，如各类地图数据信息主要用以测量区域地理数据信息、遥感技术数据信息主要包含人工难以探测到区域的资源信息。

（二）公益林管理应用

所谓的“公益林”其实从表面来讲，主要是指用以改善生态环境、维护生态平衡的森林资源。目前来看在甘肃祁连山国家级自然保护区中，公益林的占地面积也相对较大，在很大程度上其管理工作是否落实到位，在森林资源管理过程中，公益林管理极易被林业管理部门所忽视，长此以往在影响数据精准度的同时，林业发展也受到了一定影响。将地理信息系统实践于公益林管理是近年来林业局为积极响应国家可持续发展战略做出的重大改革，虽然公益林具有极强的公益性，但却也存在一定的经济性价值，管理部门以及相关工作人员可利用地理信息系统将现有资源以及林木长势等信息进行记录、等级，由此为后期非木质资源的合理开发、生态旅游、物种与遗传基因保存等工作的有序开展打下坚实基础。

（三）林地管理应用

经大量调研数据分析可知，地处祁连山北麓甘肃省境内的甘肃祁连山国家级自然保护区总面积为265.3万公顷，是我国国家级的林业自然保护区，其资源管理工作质量的高低不仅关乎区域经济，此外与国民经济发展现状也息息相关。就目前来看，在进行林地资源管理过程中，由于其涵盖范围相对广泛，管理难度相对较高，传统人工管理模式的实施在很大程度上不仅降低了管理精准度，最终也严重阻碍了林业的进一步发展。对于林地而言，由于部分林地林木种植不规范、不合理，在浪费土地资源的同时，也严重阻碍了区域经济的进一步发展，森林资源管理效益也难以最大化发挥。就目前来看为推动区域经济的进一步发展，将地理信息系统实践于林地管理，也是现阶段改善当前资源管理现状的重要手段，具体而言在进行林地资源管理中，林业局可根据地理信息系统中的相关数据资料，结合数据库中的林种优势、地域特点等信息，形成科学合理的森林资源种植和保护计划，在规避乱砍滥伐现象发生的同时，也极大地保护了区域生态平衡，进而为国家可持续发展目标的实现创造了良好条件。除此之外将地理信息系统实践于林地资源管理，林业局管理工作人员还可根据相关数据，确定种植的树种、面积与范围以及保护地点与目的等，由此在确保栽培合理性、科学性和规范性的基础上，为预期栽培效益的获得奠定良好基础。

（四）天然林管理应用

目前来看，在地理信息系统广泛应用的产业时代背景下，在森林资源管理中天然林管理也是当前林业局管理的重点和难点，而在传统人工管理过程中，天然林管理工作也极易被忽视，进而给林业整体发展造成极为不利的影响。将地理信息系统实践于天然林资源管理中，保护区管理工作人员可通过借助GIS技术，对天然林资源实施信息化管理，通过划分天然林的多个责任区，配置专业的森林管护人员，由此在确保各个管理人员明确自身管理职责的基础上，能确保管理工作落实到位，确保管理数据的准确性和精准度，以此为后期林业整体管理工作提供科学数据的同时，为可持续发展目标的实现打下了坚实基础。从某方面而言，在将地理信息系统实践于天然林管理中，管护人员可以利用多种形式完成责任区内火情、火警、病虫害、林地破坏等信息的报告，在切实有效降低火灾或病虫灾害损失的基础上，推动森林资源的进一步发展。

六、结语

简而言之，作为国家级重要的林业保护区，甘肃祁连山国家级自然保护区近年来森林资源管理现状受到了各界的高度关注，为从根本上改善森林资源保护现状，将地理信息系统实践于资源管理中，是现阶段林业管理局提升森林资源经济效益与生态效益的重要战略手段，以期在确保资源管理工作落实到位的基础上，为森林资源管理管理工作的转型和升级奠定良好基础。