ArcGIS技術在林業調查區劃中的應用

摘要 ? ?隨著科學技術的發展，GIS技術已被廣泛應用于林業調查的各項工作當中。本文簡要介紹了ArcGIS技術在林業調查中的部分應用方法，以期為從事林業資源調查的GIS初學者提供參考，以提高林業調查的精度和效率。

關鍵詞 ? ?ArcGIS;林業調查;技術應用

中圖分類號 ? ?S757.2 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）16-0104-02

GIS又稱地理信息系統，是在計算機硬件和軟件系統的支持下，對整個或部分地球表層空間（包括大氣層）有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、處理、分析、顯示和描述的技術。該技術已廣泛應用于農業、林業、國土資源、生態環境的行業調查、分析和管理，還有災害預警等諸多領域，具有開放性、先進性和發展性優勢[1]。

傳統林業調查用紙質圖紙進行室外手工區劃小班，方格紙掩膜數數計算面積，逐個填寫小班卡片，手工繪制專項成果圖紙，存在耗時長、效率低、誤差大、效果差等問題[2]。GIS技術提供了可視化的界面，可以結合高清影像進行室內區劃和室外補充調查相結合的方式，完成圖斑區劃和調查，特別是其強大的計算、統計分析和圖表輸出功能，可以提高調查的精度和工作效率。筆者結合工作實際，總結了GIS技術在林業區劃調查中的部分基礎應用，以供相關人員參考。

1 ? ?建立數據庫

使用GIS開展大規模林業資源調查，建議先建立一個數據庫文件，用于存儲和管理即將要調查和收集的數據。在ArcGIS中，系統提供了文件地理數據庫gdb文件和個人地理數據庫mdb文件，可以選擇其中任何一個，具體步驟如下。

1.1 ? ?建立數據庫文件

打開電腦“開始”按鈕下ArcGIS文件目錄下Arccatalog 10.3（以10.3版本為例），點擊工具欄上的目錄樹，選擇將要建立的數據庫文件存放的文件夾 ，點擊右鍵，在新建菜單下選擇個人地理數據庫文件，重命名需要的文件名稱，例如XX調查項目。

1.2 ? ?新建要素數據集

右擊上述文件，再新建要素數據集，先按照工作需要命名數據集名稱（可以用漢字、數字、字母，但首字符不可用數字，不能有連接符等），例如A1，再根據提示“下一步”，選擇坐標系，通常使用大地2000坐標系（投影坐標、高斯克魯格），再根據地域不同選擇度帶，點擊“下一步”直至完成。

1.3 ? ?新建數據集里的要素類

同樣，右擊要素集文件A1，新建要素類，系統共提供了7類要素，林業調查通常使用的有多點要素、線要素和面要素等3類，可以逐個設置。

多點要素，可以調查各類駐點、管護站、護林點等信息，先命名（例如小地名），要素類型選擇多點要素，然后點“下一步”填寫字段信息，可以根據調查需要任意添加。如地理位置，字段屬性選擇文本;聯系人號碼，字段屬性可以是文本或者長整型。

線要素用來區劃界線、河流、公路等線型要素，林業調查主要用于區劃圖斑界線，同樣先命名，例如圖斑線，要素類選擇線要素，然后點擊“下一步”填寫字段信息，同多點要素一樣，字段可以任意添加，字段屬性根據需要選擇。例如線段類型，屬性可以是文本，也可以用短整形的數字代替。

面要素可直接區劃圖斑，新建步驟同上，命名為圖斑面，填寫字段信息時，可根據林業調查需要，添加各類字段，如位置、地形、地貌、森林類別、地類、林種、優勢樹種、胸徑、樹高、蓄積等，字段屬性也根據字段內容不同進行選擇。由于逐個圖斑錄入調查因子效率不高，建議只需添加2個字段，一是臨時小班號，字段屬性文本型，只需錄入1 000以內的文本型編號，如001、002…010、112等，便于外業調查識別;二是地籍小班號，字段屬性文本型，準備錄入調查圖斑的地籍號，用于連接林業調查小班登記電子表格。

最后點擊“完成”，數據庫即建立完成，之后在Arcmap中打開其中任意一個要素就可以進行區劃和編輯錄入。

2 ? ?區劃調查

GIS提供了可視化界面，在圖斑區劃中，可以借助相同坐標參考的調查區域高清影像，先進行室內區劃，再到實地補充調查，比傳統林業圖斑區劃手持地形圖實地判讀要方便、快捷，區劃也更為精細。

2.1 ? ?室內區劃

打開Arcmap，點擊工具欄上的“添加數據”按鈕，添加調查區域的高清影像，再點擊添加XX調查項目內的數據集A1，然后點擊工具欄上的編輯器以及編輯器目錄下編輯窗口里的創建要素即可。

2.1.1 ? ?編輯多點要素。在創建要素里選擇小地名圖層以及構造要素里的線，通過高清影像找到相關駐點的位置，雙擊鼠標左鍵完成一個駐點的區劃，然后點擊選中該點圖層，右鍵點擊填寫該點圖層的屬性信息，如駐點名稱、駐點負責人姓名及聯系方式等，其他駐點依次進行，最后完成該調查區域所有駐點的區劃。

2.1.2 ? ?編輯線要素?？缧姓^域資源調查涉及行政界線，通常是將已有相同坐標參考的行政界線線圖層復制到需編輯的圖斑線圖層當中，將屬性列表中的線段類型填寫成相應的省界、市界、區縣界、鄉鎮界、村界等，其他調查圖斑界線可以逐個區劃，也可以由圖斑面圖層轉線后統一添加字段屬性形成，筆者建議使用轉化的方法，可以提高工作效率。

2.1.3 ? ?編輯面要素。首先將內容列表中圖斑面符號樣式的填充色改為無色，邊框色和線條寬度改為調查者喜歡的樣式，建議以清晰可見為宜，寬度不易過大。為了提高區劃精度，可以將工具欄上“標準工具”中的比例尺調整到需要的比例，一般情況下林業調查在1∶4 000～6 000即可，再根據林業規劃設計調查圖斑區劃的步驟，先區劃林業用地和非林業用地界線，再在林業用地范圍根據其他林業專項規劃資料和影像顯示，細分圖斑界，如果有個別圖斑過大，應依托影像顯示的地形（如山脊線、山谷線和林區道路等）進行分割。

編輯面圖層先選中創建要素內圖斑面及構造要素里的自動完成面，在圖面中找準位置依次區劃，單擊開始區劃，沿色塊邊界單擊走點成線，獨自或者與另外圖斑形成閉合圈時雙擊結束形成圖斑面，同時使用“編輯器”按鈕當中的“捕捉”功能，用以捕捉前面區劃好的圖斑邊界，編輯時盡量走線圓滑，以提高編輯質量。逐個區劃，待所有圖斑區劃完成后，按照林業調查編號規則，以行政村或工區為單位按從上到下、從左往右的順序，左擊選中圖斑，鼠標在圖斑內再右擊選中屬性，填寫臨時小班號，依次填寫所有圖斑編號，保存。

需要打印套合影像的圖斑面，在內容列表右擊選中圖斑面下出現的屬性，出現圖層屬性對話框，選中標注，再標注字段內選擇臨時小班號，文本符號選擇需要的字體及大小、顏色，最后確定，此時圖面上即可顯示臨時小班號，逐塊打印即可。

2.2 ? ?外業調查

帶上套合影像的小班區劃紙質圖和規劃設計調查登記表，到實地開展外業調查，補充和完善室內區劃不到位、不準確的部分，測量和填寫林業資源調查登記表，做到圖表臨時編號一一對應。外業調查結束，室內補充區劃完善，將紙質調查登記表格錄入林業資源調查電子表格。

3 ? ?拓撲檢查

為解決圖斑區劃中出現的圖層重疊和圖面空隙問題，可以建立圖層拓撲進行修改完善。

3.1 ? ?建立拓撲

打開Arcmap，在工具欄里標準工具中的目錄下找到“XX資源調查項項目”數據庫里的A1數據集，選中并右擊新建拓撲，然后根據提示下一步新建A1-Topology，選中圖斑面后添加規則，先后選中添加不能有空隙和不能重疊規則，根據提示點擊“確定”直至完成。

3.2 ? ?修改完善

打開Arcmap，添加新建的A1-Topology，在視窗內可以看見重疊和有縫隙的部分顯示紅色，需要修改。點擊編輯器按鈕下的“開始”編輯，然后在工具欄拓撲工具里點擊“選擇拓撲”，確定。具體修改一般采用“對齊邊”工具，點擊選擇“對齊邊”，再在圖面上單擊需要修改的邊，再單擊需要對齊的邊，這樣需要修改的邊就自動匹配到需要對齊的邊，對紅色部分逐個修改。修改效果可以通過拓撲工具里“驗證當前范圍的拓撲”進行驗證，修改完善，紅色部分自動褪去，尚未褪去的，則按以上方法繼續修改。

4 ? ?掛接表格

4.1 ? 準備工作

首先打開Arcmap，添加修改完善后的圖斑面，開始編輯，逐個點擊圖斑，在屬性的地籍小班號字段內填寫地籍小班號，規則一般使用行政區域代碼+臨時小班號，按照林業調查小班編號規則，從上到下、自左往右循序編寫，做到不重號、不斷號。再打開林業資源調查電子表格，添加一列地籍小班號，設置整列單元格格式為文本格式，然后填寫地籍小班號，規則仍然是行政區域代碼+臨時小班號，做到面圖斑的地籍小班號編號與林業資源調查電子表格的地籍小班編號一一對應。

4.2 ? ?表格連接

打開Arcmap，添加修改完善后的圖斑面，再添加林業資源調查電子表格。在內容列表中右擊圖斑面，選中并左擊“連接和關聯”下的“連接”選項，出現一個連接數據對話框，選擇某一表的屬性進行連接，然后在第1項里選擇該圖層中連接將基于的字段（C）為“地籍小班號”，第2項自動顯示要連接到此圖層的表為“林業資源調查電子表”，并勾選顯示此列表中圖層的屬性表（S），第3項選擇此表中作為連接基礎的字段（F）為“地籍小班號”，在連接選項中勾選“保留所有記錄（K）”，最后點擊“確定”，圖和表就一一對應連接上了。

此時圖與表的連接是臨時的，要永久保存這種連接，需要將連接好的面圖斑數據導出去。方法是： 在內容列表中右擊面圖斑，選擇數據選項下的導出數據，在導出數據對話框中選擇“導出所有要素”，在使用與以下選項相同的坐標系中勾選將數據導出到的要素數據集，在輸出要素類選項中點擊選框后面的文件夾（表示要導出數據要保存的位置），出現要保存數據的對話框，點擊“查找”找到“XX資源調查調查項目”下的數據集A1，然后在名稱欄填寫新的文件命名，例如資源調查小班圖層，保存類型為文件和個人地理數據庫要素類，點擊“保存”，再在導出數據對話框中點擊“確定”，可將這種圖表連接永久保存[3-4]。

系統運算結束會提示是否在桌面顯示，點擊“是”，再在內容列表中右擊“資源調查小班圖層”，打開屬性表，屬性表中有Shape_Length字段表示每個圖斑的周長（默認單位米），Shape_Area字段表示每個圖斑的面積（默認單位平方米）。在這里可以區別不同的字段，進行篩選和查詢、計算和匯總，同時在桌面可以看到設定條件下希望看到的結果。

5 ? ?結語

GIS具有強大的計算、統計分析和圖表輸出功能，還可以結合遙感技術、全球定位技術等實現對林業資源和空間信息的采集、處理、管理、分析和表達等，已被廣泛應用于林業調查和管理，是一項先進的現代信息技術，需要林業從業者不斷學習和探索，以更好地運用于林業生產和管理實踐。

6 ? ?參考文獻

[1] 湯國安.地理信息系統教程[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2] 森林資源規劃設計調查技術規程：GB/T 26424-2010[S/OL].（2015-11-05）[2020-05-24].https：//www.doc88.com/p-9962134492051.html.

[3] 劉姝穎.ArcGIS在森林資源矢量數據更新中的應用[J].福建林業科技，2019，46（3）：55-61.

[4] 曹霸，肖玲，章紫粼，等.ArcGIS在林地年度變更調查成果與森林資源普查成果轉換中的應用[J].陜西林業科技，2019，47（3）：43-46.

作者簡介 ? 唐良東（1973-），男，安徽宣城人，林業工程師。研究方向：GIS技術在林業調查中的基礎應用。

收稿日期 ? 2020-07-14