文/聶雄 石軍南 羅鵬 唐小明

1 中南林業(yè)科技大學 湖南長沙 410004

2 中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所 北京 100091

林地資源的更新是森林資源更新的重要組成部分。由于現(xiàn)有的森林資源調查更新體系已經(jīng)無法滿足各級林業(yè)部門的需求，同時隨著我國林地“一張圖”建設的完成[1]，為了保持和提高林地“一張圖”的現(xiàn)勢性，國家啟動了林地年度變更調查[2]。林地年度變更是貫徹落實國務院審議通過的《全國林地保護利用規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重要工作[3]，林地年度變更調查需要植樹造林、森林采伐和其他調整規(guī)劃等資料的支持。近年來，隨著3S技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術在林業(yè)的廣泛應用，我國部分省市建成了林業(yè)GIS數(shù)據(jù)庫和業(yè)務應用系統(tǒng)[4-7]，在一定程度上滿足了各部門業(yè)務管理的需要，但是隨著信息系統(tǒng)的增加，“信息孤島”、“系統(tǒng)孤島”問題逐漸暴露出來[8]。林地變更調查的各項經(jīng)營措施、業(yè)務環(huán)節(jié)相互關聯(lián)，而現(xiàn)有的信息系統(tǒng)都是針對某一特定業(yè)務建立的，不能實現(xiàn)信息的跨部門共享和業(yè)務集成。同時缺少高效的協(xié)同更新流程和變更數(shù)據(jù)庫，總體更新效率低下。因此本文針對以上問題做了相應研究，對林地變更流程進行了優(yōu)化以及設計了高效的林地變更數(shù)據(jù)庫，通過開發(fā)縣級林地年度更新數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行了驗證，為建立職責明確、高效運轉的林地資源更新工作機制進行了探索。

1 林地年度變更內涵研究

1.1 林地變化原因分析

林地變化的原因主要包括植樹造林、森林采伐、規(guī)劃調整、占用征收、毀林開墾、非法占用、災害因素、自然因素、調查因素以及行政區(qū)劃調整、森林分類區(qū)劃、林權改革等。這些原因使林地變化可以概括為林地的內部轉移及林地與非林地之間的轉入轉出。林地內部轉移表現(xiàn)在林地利用狀況的變化以及管理屬性的變化，包括地類、權屬、森林類別等變化。林地與非林地之間的轉入轉出主要表現(xiàn)在林地范圍的變化[9]。

1.2 林地變更調查內容

1.2.1 林地范圍

(1)新增林地。包括： 因通道綠化、農田林網(wǎng)建設等植樹造林增加的林地； 因林業(yè)工程建設增加的林地； 規(guī)劃批準增加的林地。經(jīng)縣級以上人民政府批準實施的規(guī)劃，使土地用途發(fā)生改變，由非林地轉為林地增加的林地。

(2)減少林地。包括： 因占用征收減少的林地；依規(guī)劃批準減少的林地；經(jīng)縣級以上人民政府批準實施的規(guī)劃，導致土地用途發(fā)生改變，由林地轉為非林地減少的林地。

1.2.2 林地地類

(1)新增森林地塊。由非森林的地類轉為有林地或國家特別規(guī)定灌木林地新增的森林地塊。

(2)減少森林地塊。由有林地或國家特別規(guī)定灌木林地轉為非森林減少的森林地塊。

(3)其他林地地類變化的地塊。包括疏林地、一般灌木林地、未成林地、苗圃地、無立木林地、宜林地、林業(yè)輔助生產(chǎn)用地之間地類變化的林地地塊。

1.2.3 管理屬性

(1)林地權屬。國有和集體所有林地之間的變更，以及集體所有林地的農戶家庭承包經(jīng)營、聯(lián)戶合作經(jīng)營和集體經(jīng)濟組織經(jīng)營林地之間的變更，依據(jù)有關權屬證明核實確認。

(2)森林類別。國家級公益林地、地方公益林地和商品林地之間的變更，依據(jù)森林分類區(qū)劃界定成果核實確認。

(3)林種。按防護林、特用林、用材林、經(jīng)濟林和薪炭林進行變更調查，核實確認記載到亞林種。

(4)工程類別。根據(jù)林業(yè)工程建設項目實施情況進行核實確認。

2 林地年度變更流程

2.1 林地小班變化情況分析

林地的變更以小班為基礎，結合GIS空間技術和林地小班調查內容，通過對林地小班圖形和屬性變化的最終規(guī)律分析，可以得出林地的內部轉移以及林地與非林地的轉入轉出會引起林地小班發(fā)生三種變化：小班新增，小班減少，小班保留。

2.1.1 小班新增。指非林地發(fā)生了轉入變化或原始林地的部分或全部發(fā)生轉移變化而產(chǎn)生的新小班，林地小班數(shù)量增加。如果原始小班和新增小班地類都為林地，則將原始小班稱為父小班，新增小班稱為子小班或派生小班，體現(xiàn)了兩者之間的繼承關系。

2.1.2 小班減少。指原始林地小班全部或部分轉換為非林地小班，林地小班面積減少，而非林地小班面積增多。但原始小班和變更圖斑小班之間不存在繼承關系。林地小班減少的可能原因為占用征收、規(guī)劃調整或者其他破壞性較大的自然災害。

2.1.3 小班保留。包括圖和屬性都變以及圖不變而屬性變兩類。部分區(qū)域發(fā)生轉移或轉出變化的小班屬于前一種保留小班。當小班新增或減少時，都可能伴隨著此類變化。自然生長引起的林分或地類變化的小班屬于后一種小班。

2.2 林地年度變更流程

我國林地年度變更調查工作采取的是三級聯(lián)動、兩級匯交的工作方式；省級林業(yè)部門根據(jù)兩期影像進行變更圖斑的邊界提取和檢測，形成遙感檢測矢量圖層，并將其與遙感影像下發(fā)給縣林業(yè)局?？h林業(yè)局則組織技術力量收集掌握本年度內的林地范圍、地類和管理屬性變更資料，由資源林政部門對業(yè)務數(shù)據(jù)集中處理，形成多個經(jīng)營管理資料矢量圖層，應用前后期高分辨率衛(wèi)星遙感影像進行對比分析，判讀區(qū)劃變化圖斑，通過調查核實后，確定林地變化情況，產(chǎn)出本期林地變更調查成果，經(jīng)逐級匯總上報，完成全國林地年度變更調查工作。

3 林地更新數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)一致性是數(shù)據(jù)規(guī)范及安全訪問的基礎，共享數(shù)據(jù)庫可以消除“業(yè)務孤島”和“信息孤島”[10]，以便各類業(yè)務數(shù)據(jù)可以在不同部門間快速傳遞，及時發(fā)現(xiàn)并處理數(shù)據(jù)沖突。因此，保持數(shù)據(jù)庫一致性和共享能讓各業(yè)務部門進行有效的溝通和協(xié)作，各項更新業(yè)務能夠協(xié)同開展。通過對縣級林地年度變更的要求、特點以及相關技術規(guī)范的研究，從網(wǎng)絡部署結構、邏輯結構兩方面對縣級林地更新數(shù)據(jù)庫進行設計。

3.1 數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡部署結構設計

林地更新系統(tǒng)采用C# + ArcGIS Engine進行開發(fā)，后臺數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQLServer 2008R2Express+ArcSDE WorkGroup進行存儲，同時構建縣級遙感影像數(shù)據(jù)服務，客戶端通過該服務調用影像數(shù)據(jù)。由于縣域范圍內用戶數(shù)量比較穩(wěn)定，且訪問并發(fā)分散，因此在縣域范圍內采用內部服務器局域網(wǎng)客戶端訪問模式。系統(tǒng)本地不存儲任何數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)從數(shù)據(jù)庫服務器中加載。將矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)分開部署以便高效管理數(shù)據(jù)。縣級林地更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中只部署業(yè)務數(shù)據(jù)，并且以年為單位采用獨立的庫進行管理。柵格數(shù)據(jù)進行預處理操作后，生成獨立的數(shù)據(jù)文件，部署于數(shù)據(jù)庫服務器的文件夾中，通過REST影像服務進行發(fā)布和訪問。

3.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計

根據(jù)林地變更業(yè)務，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯組織上分為12類數(shù)據(jù)集，每類數(shù)據(jù)集由一個或多個空間或（和）業(yè)務屬性數(shù)據(jù)表構成。每年的數(shù)據(jù)庫結構（空間參考系、表字段的組成、命名、精度及數(shù)據(jù)單位等）采用統(tǒng)一的規(guī)范進行定義。

4 林地變更系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)總體結構設計

整個系統(tǒng)采用分層設計，從上到下可以分為四個部分：系統(tǒng)用戶界面、應用層、服務層和系統(tǒng)支撐層。其中，系統(tǒng)用戶界面提供數(shù)據(jù)可視化和系統(tǒng)基本操作的圖形界面；系統(tǒng)應用層提供針對系統(tǒng)功能需求定制的功能模塊，接受用戶界面的調用，將具體的應用需求解析為一般性的數(shù)據(jù)操作，然后調用服務層的相關服務完成該操作，并返回結果；服務層提供一般的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析和管理功能；系統(tǒng)支撐層提供系統(tǒng)運行的基礎支撐。

4.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)林地變更的業(yè)務流程，本系統(tǒng)采用ArcGIS Engine 10.0作為地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，采用SQL Server Express作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。縣級林地年度更新調查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是根據(jù)縣級林地變更需求而設計的，是集數(shù)據(jù)管理、處理、存儲、分析、報表統(tǒng)計等應用功能于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)編輯功能（包括表單錄入、圖形編輯、數(shù)據(jù)導入和屬性編輯等）；數(shù)據(jù)檢查功能（包括圖形拓撲校驗和屬性邏輯校驗）；瀏覽查詢功能（包括瀏覽地圖影響、獲取地圖屬性信息、查詢更新小班信息等）；制圖功能；系統(tǒng)管理與數(shù)據(jù)維護功能（系統(tǒng)日志管理、作業(yè)設計管理等）。

5 結語

通過對縣級林地年度變更內涵研究和變更流程優(yōu)化，基于ArcGIS Engine和數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)了縣級林地年度更新系統(tǒng)。經(jīng)過測試與驗證，優(yōu)化后的林地變更流程和變更數(shù)據(jù)庫運行流暢，不僅能滿足林地數(shù)據(jù)變更的需要，還可以為今后的縣級林地部門提供真實準確、時效性強的林地基礎數(shù)據(jù)。但是，對于如何擴展系統(tǒng)應用范圍，實現(xiàn)林地變更數(shù)據(jù)管理的智能化，還有待于進一步深入研究。

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