李德文，李逢吉，林 勇，焦晉川

(1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081;2.攀枝花市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 攀枝花 617000)

森林分類經(jīng)營就是根據(jù)社會對林業(yè)的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益兩方面的需要，對林地進行區(qū)劃后實行不同的經(jīng)營機制和管理制度［1］。森林分類劃涉及面廣，工作量大，是一項浩大而繁雜的工程［2］。應(yīng)用ArcGIS軟件進行森林分類區(qū)劃，可以方便準確地處理分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖件，快捷有效地建立森林分類區(qū)劃數(shù)據(jù)庫，規(guī)范美觀地整飾打印區(qū)劃圖件，有較大的現(xiàn)實意義和推廣價值［3，4］。

1 資料準備

1.1 數(shù)據(jù)來源

元壩區(qū)1∶1萬的地形圖83張，元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定的全部外業(yè)調(diào)繪圖的清繪圖，元壩區(qū)森林分類區(qū)劃屬性數(shù)據(jù)［5］，元壩區(qū)1999年森林資源二類調(diào)查矢量化的小班空間數(shù)據(jù)。

1.2 軟件的選擇

由于ArcMap在拓撲錯誤糾正、數(shù)據(jù)偏移糾正、面層縫隙消除、數(shù)據(jù)融合、地圖配準、有柵格化地圖作底圖的顯示等技術(shù)上的優(yōu)勢，選擇ArcGIS桌面版的ArcMap作為軟件平臺。

2 工作步驟

2.1 屬性數(shù)據(jù)庫的建立

森林分類區(qū)劃屬性數(shù)據(jù)庫只需要小班屬性，小班屬性引用經(jīng)四川省森林分類區(qū)劃成果數(shù)據(jù)庫各項邏輯檢查后的森林分類小班因子一覽表，含有鄉(xiāng)(林場)、村(作業(yè)區(qū))、組(林班)、小班號、面積、生態(tài)區(qū)位、保護等級、林種、亞林種、優(yōu)勢樹種、起源等因子。

在進行小班空間數(shù)據(jù)庫的建立時，當(dāng)改變小班的形狀、新增或減少時，森林分類小班因子一覽表的內(nèi)容要相應(yīng)的同步更新。當(dāng)小班的屬性和空間數(shù)據(jù)庫都建立好后，為出圖整飾的方便，利用Access專門生成了一個圖上用表的dbf文件，用于與小班空間數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)連接。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫的建立

2.2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇

元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定成果圖選擇跟元壩區(qū)1∶1萬地形圖一樣的北京54平面坐標(biāo)，單位設(shè)置為m。

2.2.2 地形圖數(shù)據(jù)的建立

對元壩區(qū)1∶1萬共83張紙質(zhì)地形圖進行掃描。用Georeferencing模塊對掃描圖進行校正，坐標(biāo)系統(tǒng)選擇北京54平面坐標(biāo)，單位設(shè)置為m，使掃描圖配準后Rectify生成的img文件具備統(tǒng)一的空間坐標(biāo)。為保證地圖的準確性，至少采取9個控制點。

為了實現(xiàn)自動分幅出圖，地形圖配準后選擇Georeferencing中的Rectify生成img格式的文件時，文件名按從上到下，從左到右的命名原則，以1為起始號，間隔號為1進行命名，即文件存為1.img、2.img……83.img，共83 個。

2.2.3 清繪圖數(shù)據(jù)的建立

對元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定的全部外業(yè)調(diào)繪圖的清繪圖進行掃描。采取與地形圖一樣的配準方法，只是Rectify生成img格式的文件時文件名不嚴格要求。

2.2.4 小班數(shù)據(jù)的建立

對矢量化的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，空間調(diào)整，拓撲錯誤糾正，小班重新編號等工作。更新小班空間數(shù)據(jù)的dbf文件時，dbf文件的原始順序不能調(diào)整，否則ArcMap中打開小班shp文件時，小班對應(yīng)的屬性會發(fā)生變化而產(chǎn)生錯誤。

2.2.5 圖面整飾數(shù)據(jù)的建立

圖面整飾數(shù)據(jù)包含鄰縣界、鄰縣縣名的標(biāo)注點、元壩區(qū)縣級行政面外的緩沖面、鄰縣界兩側(cè)的緩沖面等。鄰縣界、鄰縣縣名的標(biāo)注點等文件采取新建文件采集數(shù)據(jù)的方法完成，元壩區(qū)縣級行政面外的緩沖面、鄰縣界兩側(cè)的緩沖面等文件采取Buffer(見圖1)的方法完成［6］。

2.2.6 自動分幅數(shù)據(jù)的建立

(1)分幅控制點數(shù)據(jù)的生成

為了分幅面數(shù)據(jù)生成得精確，元壩區(qū)分幅控制點按基本比例尺(1∶1萬)地形圖分幅標(biāo)準進行生成。分幅控制點的生成順序為:先在Execl中錄入元壩區(qū)涉及方形區(qū)域地形圖最左下角和最右上角經(jīng)緯度的值，錄入比例尺，由設(shè)計好的Excel文件自動生成需要的控制點坐標(biāo)數(shù)值(L、B)(見圖2)，然后復(fù)制坐標(biāo)數(shù)值生成一個Excel的坐標(biāo)信息文件，最后在ArcMap中的Tools菜單下打開Add XY Data模塊(見圖3)生成分幅控制點文件。

(2)分幅面數(shù)據(jù)的生成

建立一個面的shp文件為分幅面文件，其中有序號(元壩區(qū)字段命名為 Name)、圖幅號、圖名字段。在打開分幅控制點文件的情況下，采取跟蹤控制點的方法，把元壩區(qū)涉及的圖幅，按從上到下，從左到右的順序及給序號的方式完成分幅面文件的生成。生成好的分幅面數(shù)據(jù)見圖4。

圖1 Buffer示意圖

圖2 Excel生成分幅控制點坐標(biāo)信息示意圖

圖3 Add XY Data示意圖

2.3 數(shù)據(jù)聯(lián)接

調(diào)用ArcMap中Join and Relates命令，打開Join Data模塊(見圖5)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫的聯(lián)接。

2.4 成果圖的設(shè)計

2.4.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計

成果圖按基本比例尺地形圖分幅標(biāo)準進行分幅繪制，坐標(biāo)系統(tǒng)選擇北京54平面坐標(biāo)，單位設(shè)置為m，比例尺設(shè)置為1∶1萬，在圖框內(nèi)標(biāo)注了公里網(wǎng)格值。

2.4.2 符號設(shè)計

由于元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定成果圖是要表示元壩區(qū)的林相分布、森林分類區(qū)位分布，因此用面狀符號來表示。成果用不同的顏色來表示不同類型的林相、生態(tài)區(qū)位，且在范圍內(nèi)用注記手段表示生態(tài)區(qū)位、亞林種、起源、面積等質(zhì)量特征。

在ArcMap圖形屬性框中有一個用于編輯專題圖的選項卡(見圖6)，可以用于專題圖編制過程中的編輯。

2.4.3 圖例設(shè)計

元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定成果圖的圖例設(shè)置最主要的是林相和地類的類別關(guān)系。成果圖具體的色標(biāo)及具體R、G、B值由《四川省森林分類區(qū)劃界定操作細》確定。

2.4.4 地圖整飾

按照制圖學(xué)的規(guī)律整飾地圖，設(shè)計和繪制適于表現(xiàn)地圖內(nèi)容的形式，使之具有良好的表現(xiàn)力和視覺閱讀效果。主要有行政界線、行政駐地點、元壩區(qū)相鄰縣的文字、圖名、圖簽、圖例的符號化與設(shè)置。

2.5 自動分幅的設(shè)計

設(shè)計好的成果圖表目錄含有矢量、分幅圖、圖例、圖簽4個數(shù)據(jù)框架。自動分幅設(shè)計的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)框架的激活、分幅顯示區(qū)域的確定、作為底圖的地形圖的添加與刪除、分幅區(qū)域在元壩區(qū)全部地形圖的位置、分幅區(qū)域的自動變化、設(shè)置打印比例等。為實現(xiàn)組合這些功能，設(shè)計了一個窗體，窗體含有一個文本框以錄入圖幅序號，生成選擇圖幅號的打印布局與打印兩個命令按鈕，兩個命令按鈕含VBA代碼。VBA代碼含有8個子過程，經(jīng)過驗證，代碼運行良好。代碼具體內(nèi)容及步驟如下:

圖4 分幅面數(shù)據(jù)示意圖

3 結(jié)果與分析

3.1 成果圖

研究結(jié)果表明，基于GIS制作的森林分類區(qū)劃界定成果圖圖符清晰，圖面美觀，數(shù)據(jù)精確，能準確地表達區(qū)劃結(jié)果的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)，設(shè)計好的成果圖表目錄及成圖見圖7。

3.2 ArcGIS的應(yīng)用優(yōu)勢

3.2.1 提高制圖精度

ArcGIS軟件制圖過程中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)源兼容多種格式，可以充分利用原始數(shù)據(jù)直接在系統(tǒng)中進行處理，避免了由于人工二次輸入產(chǎn)生的誤差，同時數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)換時不發(fā)生數(shù)據(jù)失真和丟失，提高了制圖精度。

圖5 聯(lián)接數(shù)據(jù)示意圖

圖6 圖層屬性框(包含專題圖表示方法)示意圖

3.2.2 確保成圖質(zhì)量

在作業(yè)流程中批量、自動化技術(shù)的使用，代替了大量的手工作業(yè)工序，確保了成圖質(zhì)量;輸出時引用了地圖模板，保證了地圖著色的準確，地圖符號大小一樣，線型完全一致，地圖標(biāo)注和地圖整飾則完全符合《林業(yè)地圖圖式》的要求，這些都是傳統(tǒng)的制圖方法難以實現(xiàn)的。

圖7 成果圖表目錄及成圖示意圖

3.2.3 提高工作效率

ArcGIS軟件讓繪圖人員解脫了繁重而枯燥的手工勞動，省去了制圖印刷過程中的許多工序，簡化了制作工藝，大大縮短了成圖周期，提高了工作效率。

3.2.4 方便成果應(yīng)用

根據(jù)需要，GIS軟件制圖可實現(xiàn)地圖的任一比例尺變換、投影變換、座標(biāo)變換，為地圖的更新、再版、比例尺變換等帶來極大的方便。GIS軟件還能隨時輸出樣圖、校對修改后即可出圖，錯誤率、返工率均顯著下降。尤其是分幅出圖的實現(xiàn)，使得森林分類區(qū)劃成果的應(yīng)用變得極其便利。

3.3 基于ArcGIS的森林分類區(qū)劃界定應(yīng)注意的問題

(1)在掃描地形圖時，視計算機處理能力，一般選取300 dpi的分辨率，保證圖面清晰的情況下盡量不影響計算機處理速度。

(2)在進行校正和配準地形圖時控制點選取應(yīng)盡量分散且均勻分布，一般來說，控制點數(shù)目越多，校正效果越好，設(shè)計內(nèi)容布設(shè)就越精確。

(3)必須建立正確的拓撲關(guān)系，地圖編輯才能有效地進行。

(4)因此，在矢量化底圖時，一定要特別小心和仔細，盡量做到不漏線、不錯線。

3.4 結(jié)語

元壩區(qū)森林分類區(qū)劃界定成果圖符清晰，圖面美觀，數(shù)據(jù)精確，能準確地表達區(qū)劃結(jié)果的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)。分幅出圖的實現(xiàn)使得森林分類區(qū)劃成果的應(yīng)用變得極其便利。該技術(shù)除可應(yīng)用于其他地區(qū)森林分類區(qū)劃界定工作外，還可以用于林地征占用、森林公園規(guī)劃、自然保護區(qū)規(guī)劃等林業(yè)工作，在整個林業(yè)行業(yè)乃至其他涉及地圖繪制的行業(yè)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用推廣價值。

［1］ 羅增斌，廖志抗，趙琛，等四川省森林資源分類區(qū)劃界定與分類經(jīng)營管理模式研究［J］.四川林業(yè)科技，2006，27(4):26～34.

［2］ 張超，黃清麟.林業(yè)區(qū)劃研究綜述［J］.林業(yè)資源管理，2005，(5):16～20.

［3］ 林嵐嵐，張冰.地理信息系統(tǒng)在林業(yè)制圖中的應(yīng)用［J］.林業(yè)勘查設(shè)計，2006，(3):80 ～81.

［4］ 曾思齊，肖化順，石軍南.地理信息系統(tǒng)支持下的森林分類區(qū)劃界定［J］.中南林學(xué)院學(xué)報，2004，24(5):11～15.

［5］ 元壩區(qū)統(tǒng)計局.永安統(tǒng)計年鑒［C］.四川元壩，2004.

［6］ 李建波.基于ArcGIS軟件的林業(yè)制圖中面層縫隙處理方法［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2009，34(4):1 ～2.