莫德山
(廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 柳州 545004)
林業(yè)區(qū)劃是林業(yè)生產(chǎn)和林業(yè)運(yùn)營的前提和依據(jù),我國關(guān)于林業(yè)區(qū)劃方法的研究起步較早,取得了一系列研究成果,形成了較為成熟的林業(yè)區(qū)劃系統(tǒng),也產(chǎn)生了一些新的技術(shù)和理論,大大促進(jìn)了林業(yè)的發(fā)展,提高了林業(yè)的地位和作用。但是進(jìn)入到新時(shí)期后,林業(yè)也面臨著各種問題,尤其是林業(yè)區(qū)劃方法的研究。為了更好地在新時(shí)期下,有效發(fā)揮林業(yè)區(qū)劃作用優(yōu)勢(shì),需要加強(qiáng)GIS在縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法應(yīng)用中的研究,以此推動(dòng)林業(yè)健康發(fā)展。
林業(yè)區(qū)劃是指對(duì)林業(yè)生產(chǎn)和布局進(jìn)行分區(qū)劃片,具體指在自然、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件的基礎(chǔ)上,對(duì)林業(yè)生產(chǎn)能力進(jìn)行分析,并根據(jù)地域特點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)劃片。王永安提出林業(yè)區(qū)劃基本內(nèi)容主要是:挖掘資源,主要對(duì)林業(yè)區(qū)劃地自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、森林資源等進(jìn)行調(diào)查;分析問題,根據(jù)早前經(jīng)驗(yàn),對(duì)林業(yè)區(qū)劃現(xiàn)狀進(jìn)行分析;綜合評(píng)估,根據(jù)現(xiàn)狀,對(duì)影響林業(yè)發(fā)展的自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源等條件進(jìn)行評(píng)估;凸顯優(yōu)勢(shì),在綜合評(píng)估后挖掘林業(yè)資源優(yōu)勢(shì);發(fā)展優(yōu)勢(shì),從資源和經(jīng)濟(jì)條件上增強(qiáng)發(fā)展優(yōu)勢(shì);制定措施,根據(jù)未來林業(yè)發(fā)展目標(biāo)制定戰(zhàn)略、對(duì)策;明確目標(biāo),對(duì)林業(yè)發(fā)展區(qū)劃情況制定階段性、長(zhǎng)期性目標(biāo)。劉建國提出林業(yè)區(qū)劃主要內(nèi)容是:自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、資源分析、專題分析、林業(yè)生產(chǎn)條件分析。
在縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃中采用GIS建模技術(shù)時(shí)需要優(yōu)先考慮縣級(jí)用戶的需求,將上級(jí)提供的有限信息進(jìn)行分析,整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行既是一個(gè)整體又是分開的獨(dú)立部門,各個(gè)系統(tǒng)之間需要相互聯(lián)系。
GIS技術(shù)運(yùn)用于縣級(jí)林業(yè)區(qū)規(guī)劃最為基本的原則就是實(shí)用性。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前需要分析縣級(jí)林業(yè)區(qū)規(guī)劃部門的切實(shí)工作,因?yàn)橄到y(tǒng)的設(shè)立是為工作人員提供工作手段,切合工作內(nèi)容制定系統(tǒng),其實(shí)用性才能被肯定。系統(tǒng)在運(yùn)行期間,要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和快速,減少工作人員的工作難度。
縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃中需要遵守的原則其中之一就是要達(dá)到安全保密的原則,一個(gè)GIS系統(tǒng)有許多可以訪問的權(quán)限,但是每個(gè)普通用戶只有訪問自己范圍內(nèi)的權(quán)限。如果用戶訪問其他范圍的信息,系統(tǒng)將會(huì)變成灰色,或者按鈕不能操作,防止用戶超出范圍瀏覽,導(dǎo)致數(shù)據(jù)不安全,保密性差。
縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃采用GIS技術(shù)需要保證其先進(jìn)的原則,無論是硬件設(shè)施還是軟件設(shè)施,包括系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)看都需要跟著時(shí)代進(jìn)步。特別地預(yù)制匹配的先進(jìn)技術(shù)問題、系統(tǒng)升級(jí)、設(shè)備優(yōu)化等都需要遵循信息化發(fā)展。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,傳統(tǒng)林業(yè)已經(jīng)向著現(xiàn)代林業(yè)的方向轉(zhuǎn)變,且林業(yè)經(jīng)濟(jì)管理手段也隨著信息技術(shù)、地理信息技術(shù)、航空航頭遙感技術(shù)的出現(xiàn)得到了一定的發(fā)展,為縣級(jí)區(qū)劃奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和條件基礎(chǔ)。當(dāng)前,地理信息系統(tǒng)技術(shù)在林業(yè)專業(yè)區(qū)劃中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和效果較為突出,其作為一種輔助性手段,可以有效提高林業(yè)生產(chǎn)效果。比如,我國東北林業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)林場(chǎng),利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行森林資源調(diào)查,以此分析林場(chǎng)的地形特點(diǎn),并根據(jù)森林功能,對(duì)森林進(jìn)行劃分。且武岡林場(chǎng)也利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行空間分析和數(shù)據(jù)管理,根據(jù)森林功能和森林區(qū)劃技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行區(qū)劃,由此為縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法的形成提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。早期關(guān)于縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法主要有多元統(tǒng)計(jì)分析法:譜系圖聚類法、正交函數(shù)排序法、模糊數(shù)學(xué)法、模糊綜合法等各種決策方法,但是其中一些指標(biāo)只能通過數(shù)據(jù)確定,會(huì)受到區(qū)劃因子的影響,且數(shù)據(jù)獲取較為復(fù)雜,嚴(yán)重影響區(qū)劃結(jié)果。采用GIS技術(shù)后,可以通過空間分析法有效獲取因子數(shù)據(jù),形成各種專題圖,比如地形地貌圖、林種分布圖、樹種分布圖、社會(huì)經(jīng)濟(jì)分布圖等。通過這些圖可以確保區(qū)劃結(jié)果的合理、精確,便于更好地開展縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃工作,并隨時(shí)更新分區(qū)數(shù)量和分區(qū)界線,確??h級(jí)林業(yè)區(qū)劃工作管理工作的有效進(jìn)行。
空間分析是指對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的一種技術(shù)手段??臻g分析主要包括幾何數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、代數(shù)運(yùn)算等,基于GIS的空間分析方法主要有空間查找、量算、重疊分析,并對(duì)空間緩沖區(qū)、表面、相鄰等進(jìn)行分析。本文在構(gòu)建縣級(jí)林業(yè)區(qū)化方法框架時(shí),需要將GIS空間分析技術(shù)有效應(yīng)用其中,具體步驟如下所示:第一,在遵循國家區(qū)劃原則的基礎(chǔ)上,對(duì)當(dāng)?shù)赜绊憛^(qū)劃因素進(jìn)行分析,并根據(jù)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、林業(yè)發(fā)展?fàn)顩r等指標(biāo)方面,采用GIS空間分析技術(shù)對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行分析,以此建立綜合數(shù)據(jù)庫。采用空間統(tǒng)計(jì)分類方法根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的指標(biāo)進(jìn)行分區(qū),并在專家評(píng)判意見下,繪制縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃圖,確定區(qū)劃結(jié)果,建立基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫,以此作為縣級(jí)區(qū)劃工作開展的條件和依據(jù)。此后,還需要建立專區(qū)專題圖,并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,確保優(yōu)化后的林業(yè)區(qū)劃結(jié)果符合林業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
第一,將區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作為基本原則;第二,充分考慮社會(huì)、市場(chǎng)對(duì)林業(yè)區(qū)劃的要求;第三,需要考慮自然環(huán)境因子,主要是地形、水源、溫度、土壤等自然條件,其可以作為縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃影響因素和未來發(fā)展影響因素;第四,需要根據(jù)生物生長(zhǎng)特對(duì)岸科學(xué)種植林木;第五,根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、林業(yè)地位作用、林業(yè)科技水平和應(yīng)用現(xiàn)狀確定。
在建立縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃因素體系時(shí),需要先分析區(qū)域林業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)勢(shì)條件、發(fā)展方向、發(fā)展水平的異同點(diǎn),以此明確林業(yè)發(fā)展的問題,根據(jù)現(xiàn)狀問題來建立。本文主要在分析某縣級(jí)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、林業(yè)生產(chǎn)條件對(duì)林業(yè)區(qū)劃因素的影響的基礎(chǔ)上,遵循相關(guān)原則來建立因素體系。具體將林區(qū)海拔、年平均降水、溫度、農(nóng)民收入、林業(yè)產(chǎn)值、人均林業(yè)面積、林業(yè)在其他產(chǎn)業(yè)中的比例,森林覆蓋率、自然林區(qū)面積作為某縣林業(yè)區(qū)化因子。
第一,首先需要明確基于GIS建模技術(shù)的縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法思路:利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖中的分析法,將早期的統(tǒng)一指標(biāo)劃分為獨(dú)立指標(biāo),以此建立綜合模型,根據(jù)綜合值指標(biāo)劃分出不同的區(qū)間,對(duì)不同區(qū)間結(jié)果進(jìn)行分析、改正,以此合理確定分區(qū)數(shù)量。并將各區(qū)間綜合值進(jìn)行整理,確定區(qū)分結(jié)果,在修正后形成縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃圖。具體步驟為:先提取指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行成分分析,后根據(jù)成分貢獻(xiàn)率確定成分?jǐn)?shù)量,根據(jù)因子負(fù)荷量對(duì)成分進(jìn)行命名,以此確定方程式,建立綜合模型。其次,將不同林業(yè)分區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)狀和處理后的數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn),以此明確各個(gè)分區(qū)林業(yè)劃分方向,并將方向相同的分區(qū)進(jìn)行整合。最終,將以上結(jié)果進(jìn)行整理、修正后,確定林業(yè)總體發(fā)展現(xiàn)狀,并和數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,明確發(fā)展方向,作為縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃圖和區(qū)劃結(jié)果。
本文主要采用的數(shù)據(jù)資料為:縣級(jí)行政區(qū)劃圖、縣級(jí)森林資料基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、縣級(jí)鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)年平均溫度、降水量、積溫;縣級(jí)總?cè)丝跀?shù)量、農(nóng)業(yè)人口數(shù)量、農(nóng)業(yè)人口平均收入等,以上數(shù)據(jù)需要從縣級(jí)林業(yè)局、氣象局、統(tǒng)計(jì)局獲取。對(duì)于基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫,主要是數(shù)據(jù)圖層、專題等資料,其投影方式、坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)格式各不相同,對(duì)此需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)庫,以此確保數(shù)據(jù)處理的規(guī)范化。具體主要對(duì)地圖投影進(jìn)行轉(zhuǎn)化,通過GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行處理;對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化,可以通過GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化;對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,空間數(shù)據(jù)也可以利用GIS技術(shù)的不同模塊進(jìn)行處理。
第一,數(shù)據(jù)獲取。利用GIS主要對(duì)基礎(chǔ)圖層和村圖層進(jìn)行重合,通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取海拔數(shù)據(jù)、年平均降水?dāng)?shù)據(jù)、林業(yè)用地占比數(shù)據(jù)、森林覆蓋率數(shù)據(jù)、自然林占比數(shù)據(jù)、公益林占比數(shù)據(jù)、毛竹林占比數(shù)據(jù)。第二,主成分分析,主要通過SPSS對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,以此獲取原始數(shù)據(jù)信息,將其作為數(shù)據(jù)模型,最終建立綜合模型,根據(jù)綜合模型進(jìn)行判別分析,判別分析主要對(duì)森林資源現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化處理,以此分析、判斷不同區(qū)森林發(fā)展現(xiàn)狀,分析各個(gè)功能的林區(qū)特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì),以此對(duì)其進(jìn)行精細(xì)區(qū)劃。
第一,傳統(tǒng)縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法。將縣級(jí)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村作為基本單元,采用譜系圖聚類法和直接模糊聚類法對(duì)研究地區(qū)開展林業(yè)規(guī)劃工作。第二,基于GIS建模技術(shù)的縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法。將縣級(jí)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村作為基本單元,采用主成分分析法,在優(yōu)化指標(biāo)后建立綜合模型,根據(jù)綜合值Y劃分區(qū)間,并對(duì)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行分析,以此獲取預(yù)測(cè)分區(qū)結(jié)果,確定分區(qū)數(shù)量。根據(jù)Y值對(duì)區(qū)間進(jìn)行整合,并對(duì)區(qū)分結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,形成縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃圖和區(qū)劃結(jié)果。第三,基于逐步聚類和GIS的縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法。根據(jù)指標(biāo)順序確定凝聚點(diǎn),以此進(jìn)行聚類,形成林業(yè)分區(qū),根據(jù)分區(qū)結(jié)果進(jìn)行判別分析,獲取預(yù)測(cè)分區(qū)結(jié)果,以此統(tǒng)計(jì)林業(yè)資源現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化處理,并分析不同分區(qū)的發(fā)展方向。
GIS也叫做地理信息系統(tǒng),可以對(duì)空間信息進(jìn)行研究,其也是一種技術(shù)系統(tǒng),可以自動(dòng)建立基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫,根據(jù)地學(xué)模型分析法,獲取動(dòng)態(tài)化空間,便于更好地進(jìn)行地理研究。當(dāng)前GIS已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了縣級(jí)林業(yè)發(fā)展中,通過一些項(xiàng)目對(duì)林業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展進(jìn)行指導(dǎo),具體可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一,林業(yè)資源調(diào)查、林業(yè)專題圖制作。GIS可以通過空間數(shù)據(jù)分析和信息化制圖功能來制作林業(yè)專題圖,并根據(jù)用戶需求繪制森林資源圖,還有各種專題圖,比如林業(yè)現(xiàn)狀圖、土壤結(jié)構(gòu)圖、林地類型圖、植被分析圖,且這些圖易于保存、更新。第二,林業(yè)基礎(chǔ)信息管理和監(jiān)測(cè)。GIS通過空間數(shù)據(jù)管理和分析通過數(shù)據(jù)組織形式對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理、更新、查詢,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè),以此根據(jù)需求提供空間信息。第三,林業(yè)經(jīng)營和工程規(guī)劃。GIS可以建立數(shù)字模型地圖,獲取地形地貌因子、土壤和氣象因子,以此形成專題圖,比如海拔高度圖、土層厚度圖、地形坡度圖等,為造林工作進(jìn)行規(guī)劃、配置提供了決策依據(jù),人們也可以在專題圖上直接進(jìn)行設(shè)計(jì)、規(guī)劃。第四,GIS的構(gòu)建和應(yīng)用。憑借GIS空間分析功能,形成林業(yè)地理信息系統(tǒng),該信息系統(tǒng)主要以縣級(jí)為單元,對(duì)林業(yè)圖表和自然地理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,通過GIS專業(yè)平臺(tái)和組件開發(fā)技術(shù),促使系統(tǒng)具備信息輸入、查詢、處理、分析、維護(hù)的功能。GIS的構(gòu)建可以對(duì)林業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)有效地管理,便于工作人員及時(shí)獲取林業(yè)資源屬性,并對(duì)空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行上傳,也為林業(yè)開發(fā)項(xiàng)目、工程規(guī)劃、信息決策提供了幫助。第五,自然保護(hù)區(qū)管理、森林公園規(guī)劃。將森林生態(tài)系統(tǒng)和GIS結(jié)合在一起,可以構(gòu)建特定地區(qū)保護(hù)區(qū)GIS,以此有效保護(hù)生物多樣性,其具體的功能主要有信息采集、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫生成、重合等,同時(shí)也可以對(duì)森林生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè),為森林可持續(xù)發(fā)展提供信息數(shù)據(jù)。第六,GIS在林業(yè)火災(zāi)或者預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。信息技術(shù)發(fā)展中,3S技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中得到了有效應(yīng)用,促使了森林防護(hù)信息系統(tǒng)的形成,且在該系統(tǒng)內(nèi)主要有區(qū)域系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)處理、信息發(fā)布等。其中的GIS可以有效管理林區(qū),重點(diǎn)在林區(qū)進(jìn)行防火設(shè)施規(guī)劃、滅火救援決策,旨在提高防火、滅火效果。第七,GIS在森林工程中的應(yīng)用。GIS具備森林工程信息數(shù)據(jù)輸入、處理、存儲(chǔ)、更新等功能,且也可以形成基本圖庫和屬性庫,以此形成技術(shù)專題圖。另外,將GIS空間分析功能和數(shù)學(xué)模型算法結(jié)合在一起可以有效提高木材運(yùn)輸線路問題,并也可以優(yōu)化配置林道網(wǎng)規(guī)劃、砍伐區(qū)調(diào)查、集材等工作。第八,GIS的其他用途。GIS可以應(yīng)用在林業(yè)景觀建設(shè)中,可以直接獲取衛(wèi)星圖像、航空照片等遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以此準(zhǔn)確把握林業(yè)景觀變化情況,并根據(jù)已有的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字模型圖,便于根據(jù)不同的管理方法優(yōu)化經(jīng)營方案。精準(zhǔn)預(yù)測(cè)各種災(zāi)害因素,提高林業(yè)管理效果,且GIS也可以應(yīng)用在野生動(dòng)物管理、林區(qū)綜合開發(fā)、林業(yè)行政管理、林區(qū)人口管理中。
早期,人們通過TW影像在空間分析功能下獲取林區(qū)火災(zāi)因子,并根據(jù)實(shí)際調(diào)查,制作森林資源分布圖、林區(qū)可燃物分系統(tǒng)、林區(qū)火災(zāi)天氣變化圖、林區(qū)人口分布圖、道路網(wǎng)圖、火災(zāi)發(fā)生圖等,且通過GIS空間數(shù)據(jù)庫對(duì)圖像進(jìn)行分類。有學(xué)者也使用GIS對(duì)毛竹種植區(qū)生長(zhǎng)特點(diǎn)、分布特點(diǎn)通過遙感監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù),以此區(qū)劃氣候區(qū)。
將區(qū)劃結(jié)果和縣級(jí)林業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比,得出正判率,可以發(fā)現(xiàn)GIS的縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃方法科學(xué)、合理,根據(jù)結(jié)合指標(biāo)的符合率可以發(fā)現(xiàn),進(jìn)行區(qū)劃具備一定的發(fā)展優(yōu)勢(shì),有效明確了林業(yè)發(fā)展方向。且根據(jù)聚類區(qū)劃區(qū)間,將數(shù)量和實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)比極差標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),以此判斷林業(yè)發(fā)展方向,可以發(fā)現(xiàn)區(qū)劃方法適用性強(qiáng)。另外,考慮到縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性、縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃因素體系的不完整性,還需要進(jìn)一步研究GIS建模技術(shù),以此制定一個(gè)完整、科學(xué)的縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃因素體系。因?yàn)閿?shù)據(jù)和時(shí)間的滯后性,還需要對(duì)基于GIS的縣級(jí)林業(yè)表面分析、林域分析、其他功能分析的應(yīng)用情況進(jìn)行研究,以此提高GIS數(shù)據(jù)信息提取效率,強(qiáng)化縣級(jí)林業(yè)區(qū)劃指標(biāo)功能。
農(nóng)村科學(xué)實(shí)驗(yàn)2021年34期