王麗麗

(阜新市林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123000)

種業(yè)是我國林業(yè)和農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略性、高技術(shù)性核心產(chǎn)業(yè)，我國林業(yè)、農(nóng)業(yè)的核心競爭力均需通過良種培育水平的高低來體現(xiàn)[1]。種質(zhì)資源庫建設(shè)是發(fā)展種業(yè)的一項重要工作，我國的種質(zhì)資源庫建設(shè)是先從林業(yè)方面發(fā)展起來的，一直以來在林業(yè)和農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源的建設(shè)方面進行的研究較多，如李斌等[2]通過建立種質(zhì)資源庫和對比試驗林，對引進的各柳樹品種(品系)的生長量、形態(tài)、抗性等指標進行記錄分析，得出可以作為用材樹種予以推廣的品種；席忠誠等[3]結(jié)合慶陽市林木種質(zhì)資源調(diào)查開展蘋果種質(zhì)資源調(diào)查研究工作，探討了蘋果的樹種資源、砧木資源等內(nèi)容。目前與現(xiàn)代軟件相結(jié)合的林木種質(zhì)資源庫精準管理模式方面的研究尚少，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，深入探討了基于ArcGis軟件的林木種質(zhì)資源庫精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)的建立與工作過程。

1 建設(shè)意義與必要性

林木種質(zhì)資源庫精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)是基于ArcGis軟件形成的精準林業(yè)管理系統(tǒng)，是為解決林木種質(zhì)資源信息管理繁雜、林木種質(zhì)資源收集保存信息不完整、物候觀測不及時，檔案保存雜亂而建設(shè)的精準林業(yè)管理系統(tǒng)。在目前的林業(yè)發(fā)展形勢下，非常有必要建立該系統(tǒng)。

1.1 是種質(zhì)資源持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的必然趨勢

早期林木種質(zhì)資源信息管理工作采用的方式比較傳統(tǒng)，利用卡片登記方式開展工作，紙質(zhì)檔案占用大量空間資源，為種質(zhì)資源管理工作帶來諸多不便，不利于信息查詢。隨著科學技術(shù)水平的提高，林木種質(zhì)資源信息管理工作中精準林業(yè)管理系統(tǒng)技術(shù)的開展與應(yīng)用，是林木種質(zhì)資源庫建設(shè)的必然趨勢。

1.2 促進林業(yè)經(jīng)濟和生態(tài)建設(shè)發(fā)展

我國林業(yè)發(fā)展水平的高低將直接受到林木種質(zhì)資源好壞的影響。對林木種質(zhì)資源及時開展有效的管理，可為林木行業(yè)快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，促進我國林木行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地向前發(fā)展。利用精準林業(yè)管理系統(tǒng)，建立配套的種苗繁育技術(shù)體系，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的調(diào)控，合理進行施肥、灌溉、施藥等措施，為林木種質(zhì)創(chuàng)新、資源培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的遺傳材料和技術(shù)基礎(chǔ)，為實現(xiàn)林木種質(zhì)資源科學保護和評價利用做出貢獻。

1.3 檔案精準化管理的需要

林木種質(zhì)資源工作是國家級項目，基地建設(shè)管理的好壞，關(guān)系林木種質(zhì)資源收集保存質(zhì)量。精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)，將林木種質(zhì)資源檔案工作全面提升，有效地履行檔案保管利用兩種職能，利用提高檔案精準服務(wù)水平，確保檔案實體安全和信息安全，更為建成林木種質(zhì)資源的收集保存、林木良種的選育研發(fā)、科學研究的合作交流提供完善的信息。

2 精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)建設(shè)

精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)對林木種質(zhì)資源庫管理實現(xiàn)兩大功能。一是精準定位管理，通過對每一株林木的定位，更精確林木種質(zhì)資源信息；二是林木種質(zhì)資源庫檔案電子化，將原來的紙質(zhì)檔案變成電子檔案，實現(xiàn)每一株種質(zhì)資源的收集、管理、觀測信息的儲存，更好地利用檔案信息并實現(xiàn)全過程的管理。

2.1 平臺建設(shè)

依托ArcGis軟件，開發(fā)精準林業(yè)定位管理系統(tǒng)。ArcGis軟件是由美國Esri公司為構(gòu)建完善的GIS系統(tǒng)，設(shè)計的一套完整的軟件產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于測繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土、交通、水利等領(lǐng)域，進行數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析、輔助決策等服務(wù)。本文研究中分別使用了軟件中的移動GIS、嵌入式GIS服務(wù)進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)和形成內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化無縫集成作業(yè)。該平臺將數(shù)據(jù)查詢從辦公室延伸到了輕便靈活的智能終端和便攜設(shè)備(車載、手持)之上，極大地擴展了數(shù)據(jù)調(diào)閱與修改的靈活性。除了測量、收集、上傳等功能，還可執(zhí)行路徑規(guī)劃、空間分析等高級分析功能。林木種質(zhì)資源庫工作人員可輕松完成各項信息化操作，實現(xiàn)精準化林業(yè)管理。檔案管理信息化，便于檢索和利用操作。

利用ArcGis軟件建立平臺的具體操作包括：在ArcCatalog/NEW/new Personal Geodatabase下面先新建空數(shù)據(jù)庫;再建要素數(shù)據(jù)集New Feature Dataset,依次輸入數(shù)據(jù)集名稱，選擇坐標系，輸入數(shù)據(jù)集容差Tolerance;然后建立要素類，利用Import工具的Feature Class to Geodatabase(multiple)把各項shp數(shù)據(jù)(行政區(qū)XZQ，行政區(qū)界線XZQJX，新植樹苗點位XZSMDW，注記ZJ，衛(wèi)片WP)導入數(shù)據(jù)集中。最后，利用Import工具的Table to Geodatabase (multiple)把各擴展屬性表(每株苗屬性結(jié)構(gòu)描述序號XH、編號BH、地塊名DKM、樹種SZ、株行距ZHJ、行株數(shù)HZS、栽植地ZZD、栽植時間ZZSJ、收集地區(qū)SJDQ等各種因子)導入mdb數(shù)據(jù)庫中，至此mdb格式的林木種質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立完畢。

2.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.2.1 獲取衛(wèi)星影像圖

選取四旋翼航拍一體機大Inspire 2旗艦級無人機，1 240萬像素，主、從遙控器的連接距離在80～100 m，數(shù)據(jù)庫建立過程中通過無人機分區(qū)拍照，再將拍攝照片導入計算機，嵌入圖層，并采用2000國家大地坐標系，形成全貌衛(wèi)片影像圖。

2.2.2 矢量圖配準

加載全貌衛(wèi)片影像圖，對整個區(qū)域進行矢量配置，地理配準，生成柵格地圖。操作中形成的衛(wèi)片影像如圖1所示，可明顯看出各樹株清晰完整，完全是實際分布狀況的縮影，與實際情況完全符合。

圖1 衛(wèi)片影像圖

形成的矢量圖配準如圖2所示，可以看出各個對象所在位置與實際完全相符，通過對象坐標計算出的任意兩個對象之間的距離也與實際測量值完全吻合，因此所得到的適量配準圖也能夠完美地反映實際狀況，很好地服務(wù)精準林業(yè)。

圖2 矢量圖配準

2.2.3 形成林木數(shù)據(jù)信息

根據(jù)衛(wèi)片選取樹盤定點，最后形成區(qū)域地塊。將每株苗的序號、編號、地塊名、樹種、株行距、行株數(shù)、栽植地、栽植時間、收集地區(qū)等各種因子信息輸入完整，設(shè)置詳細字段類型，字段長度。得到林木數(shù)據(jù)信息(圖3)，還可隨意調(diào)取任意林木的信息。

圖3 林木數(shù)據(jù)信息

2.2.4 建立林木種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫

繪制整個區(qū)域的矢量圖，對矢量圖進行校準，形成收集區(qū)、測定區(qū)、擴繁區(qū)等不同模塊區(qū)域。各個區(qū)塊的性質(zhì)為種質(zhì)資源長期科學保存、評價提供依據(jù)，將測量數(shù)據(jù)及時錄入計算機，為種質(zhì)創(chuàng)新利用提供基礎(chǔ)。

2.2.5 多維手段調(diào)取與更新數(shù)據(jù)庫

利用網(wǎng)絡(luò)將精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)與手持式移動終端機同步，只需將作業(yè)內(nèi)容直接加載到軟件中就可以在區(qū)域作業(yè)塊中機械布點，科學調(diào)查成活率、保存率，精確定位每株苗木。對于發(fā)現(xiàn)的問題可以隨時記錄，拍攝影像，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場更正。保存數(shù)據(jù)庫當中，可隨時查看更改記錄，無需統(tǒng)計匯總就可得到造林保存率。

2.2.6 準確實現(xiàn)工程的線上驗收

林木種質(zhì)資源庫的竣工驗收工作，需要根據(jù)相關(guān)標準對工程質(zhì)量進行現(xiàn)場確認，上級林業(yè)主管部門對施工單位上報的面積、樹種、林木株數(shù)以及質(zhì)量情況到現(xiàn)場進行核實驗收。精準林業(yè)管理系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計圖紙、驗收表格、手持GPS工作等驗收方式，代之以手持式移動終端機，只需將精準林業(yè)管理數(shù)據(jù)庫直接加載到軟件中，就可以在現(xiàn)場核對各項工程質(zhì)量標準。

3 推廣與應(yīng)用

林木種質(zhì)資源精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)是基于ArcGis軟件開發(fā)的管理系統(tǒng)，將地理信息管理系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于種質(zhì)資源庫信息管理中，所提供的信息可有效提升林木種質(zhì)資源保存性能，還可以大幅度改善評價以及管理工作的質(zhì)量和效率，提供的決策信息也變得更加準確。阜新市五角楓、蒙古櫟國家林木種質(zhì)資源庫于2016年被原國家林業(yè)局確定為遼寧省第一批國家級林木種質(zhì)資源保存庫，將精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)有效應(yīng)用于林木種質(zhì)資源信息管理領(lǐng)域中。利用該系統(tǒng)進行精準林業(yè)試驗區(qū)劃分，形成林木種質(zhì)資源信息航拍衛(wèi)星定點圖(圖4)?？梢郧逦闯龈沸率形褰菞?、蒙古櫟種質(zhì)資源庫建設(shè)中的收集區(qū)、測定區(qū)、擴繁區(qū)等不同模塊區(qū)域劃分。整個阜新市五角楓、蒙古櫟林木種質(zhì)資源庫的模塊區(qū)域結(jié)構(gòu)緊湊，實驗區(qū)域較多，整體布局較為合理，總體上能夠保證準確的實驗結(jié)果。

圖4 五角楓、蒙古櫟種質(zhì)資源庫航拍衛(wèi)星定點

4 結(jié) 論

精準林業(yè)管理信息系統(tǒng)是林木種質(zhì)資源庫生產(chǎn)管理、檔案等項目使用的必然趨勢，為林木種質(zhì)創(chuàng)新、資源培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的遺傳材料和技術(shù)基礎(chǔ)，為林木種質(zhì)資源科學保護和評價利用做出貢獻。