李廣會(huì),王 凱，盛 莉，代賀然

(北京市通州區(qū)林業(yè)工作總站，北京 101100)

自2012年以來(lái)，北京市通州區(qū)相繼啟動(dòng)實(shí)施了第一輪百萬(wàn)畝造林工程、完善政策生態(tài)林、新一輪百萬(wàn)畝造林工程以及其他綠化建設(shè)工程，平原生態(tài)林面積逐年增加，有效改善了城鄉(xiāng)人居環(huán)境，極大滿(mǎn)足了百姓生態(tài)休閑游憩需求。隨著北京市集體林權(quán)制度改革深入發(fā)展，北京市園林綠化局啟動(dòng)了新型集體林場(chǎng)試點(diǎn)建設(shè)工作，通州區(qū)組織轄區(qū)內(nèi)全部涉農(nóng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位逐年分批建成新型集體林場(chǎng)試點(diǎn)。自2021年，通州區(qū)155 km2范圍外9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)全面進(jìn)入了新型集體林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理模式，如何推動(dòng)實(shí)現(xiàn)綠化成果鞏固、森林質(zhì)量提升、功能效益增加，平原生態(tài)林資源經(jīng)營(yíng)管理工作已成為園林部門(mén)長(zhǎng)期面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)與任務(wù)。隨著北京城市副中心定位通州區(qū)，各項(xiàng)工程建設(shè)進(jìn)程迅速加快，為及時(shí)掌握更完整的生態(tài)林資源變化情況，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理，利用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)為平原生態(tài)林養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理工作服務(wù)是解決園林部門(mén)所面臨困境的重要途徑之一。

1 ArcGIS特點(diǎn)

ArcGIS是由Esri開(kāi)發(fā)和維護(hù)的一系列客戶(hù)端軟件、服務(wù)器軟件和在線(xiàn)地理信息系統(tǒng)(GIS)服務(wù)。ArcGIS于1999年首次發(fā)布，最初作為ARC/INFO發(fā)布，是一個(gè)基于命令行的用于操作數(shù)據(jù)的GIS系統(tǒng)。ARC/INFO后來(lái)被合并到ArcGIS Desktop，最終在2015年被ArcGIS Pro取代。ArcGIS Pro可用于2D和3D制圖和可視化，并包括人工智能(AI)。ArcGIS產(chǎn)品不僅使用方便，功能強(qiáng)大，而且能夠支持超大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)和用戶(hù)對(duì)響應(yīng)效率的需求，為系統(tǒng)資源的共享、系統(tǒng)的無(wú)縫升級(jí)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能的平滑移植提供了有力保障。全新ArcGIS系列軟件不僅有完善的可擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)，在保留原來(lái)強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，界面風(fēng)格更加簡(jiǎn)單友好且易于使用。ArcGIS作為一個(gè)可伸縮的平臺(tái)，無(wú)論是在桌面、服務(wù)器，還是在野外還是通過(guò)Web，為個(gè)人用戶(hù)和群體用戶(hù)提供完備的GIS功能[1]。通過(guò)對(duì)可編程組件的合理利用，能夠從多個(gè)角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)查對(duì)象的全面分析，涉及面比較廣泛，能夠滿(mǎn)足各方面提出的數(shù)據(jù)信息需求，目前已在我國(guó)科研、規(guī)劃、生態(tài)修復(fù)與治理、森林資源管理等眾多領(lǐng)域中得到大范圍使用。

2 ArcGIS技術(shù)與森林資源管理

從資源管理的角度理解，森林資源是一種包含地理坐標(biāo)、樹(shù)種組成、面積等大量復(fù)雜信息的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，是陸地上最大的動(dòng)態(tài)變化生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展及人類(lèi)生存與人類(lèi)活動(dòng)具有重要意義。森林資源具有分布的遼闊性、功能的多樣性、經(jīng)營(yíng)的永續(xù)性、再生的長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，因此森林資源管理工作艱巨。ArcGIS技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為森林資源有效管理提供了強(qiáng)有力的工具[2]。近年來(lái)，該技術(shù)已在森林資源的調(diào)查測(cè)繪[3]、規(guī)劃設(shè)計(jì)、地圖制圖[4]、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、撫育經(jīng)營(yíng)、森林防火[5]等方面得到廣泛應(yīng)用，為林業(yè)管理和決策提供了參考，信息化已成為我國(guó)林業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)森林資源精細(xì)化管理的重要技術(shù)手段之一[6]。

3 通州區(qū)生態(tài)林資源現(xiàn)狀

由于通州區(qū)已定位為北京城市副中心，京津冀協(xié)同發(fā)展的橋頭堡，同時(shí)通州區(qū)也正在全力構(gòu)建北京平原地區(qū)首個(gè)國(guó)家森林城市，以“兩帶一環(huán)一心”為綠色布局，第一條綠帶是沿潮白河的東部綠帶，第二條綠帶是沿著中心城區(qū)在西部的一條綠帶；“一環(huán)”是圍繞城市副中心155 km2形成的一個(gè)環(huán)城綠色休閑游憩環(huán)；“一心”是指城市綠心。通過(guò)大尺度建綠、大密度增綠，有效地彌補(bǔ)了首都東南部生態(tài)短板，展現(xiàn)了北京平原地區(qū)森林城市的獨(dú)特風(fēng)貌。近年來(lái)，通州區(qū)努力實(shí)踐副中心控規(guī)要求，突出“藍(lán)綠交織”建設(shè)理念，構(gòu)建大尺度城市水綠空間格局，形成東郊森林公園組團(tuán)、大運(yùn)河城市森林組團(tuán)、城市綠心森林組團(tuán)、潮白河森林景觀帶組團(tuán)、東南郊濕地森林組團(tuán)、臺(tái)湖萬(wàn)畝游憩園森林組團(tuán)等多個(gè)萬(wàn)畝森林斑塊。

通州區(qū)平原生態(tài)林主要是指納入北京市財(cái)政補(bǔ)助范圍的生態(tài)林，包括第一輪百萬(wàn)畝平原造林、完善政策生態(tài)林、新一輪百萬(wàn)畝造林等。2021年，通州區(qū)155 km2范圍外平原生態(tài)林已全部移交至新型集體林場(chǎng)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)，達(dá)到1.4萬(wàn)hm2，均享受市、區(qū)養(yǎng)護(hù)補(bǔ)助資金。隨著園林綠化建養(yǎng)移交工作的推進(jìn)，通州區(qū)平原生態(tài)林面積將不斷增加。為貫徹落實(shí)北京市平原生態(tài)林高質(zhì)量發(fā)展理念，鞏固平原生態(tài)林建設(shè)成果，培育健康、穩(wěn)定、安全、高效、多功能的森林生態(tài)系統(tǒng)，通州區(qū)平原生態(tài)林已由傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)向養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)方向轉(zhuǎn)變，依托新型集體林場(chǎng)體制和ArcGIS技術(shù)，以森林資源管理為基礎(chǔ)，實(shí)行區(qū)域資金統(tǒng)籌、差異化管理、分類(lèi)分級(jí)精準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)，突出重點(diǎn)、定向培育。通過(guò)開(kāi)展森林撫育、林分改造、采伐更新、護(hù)林防火、林業(yè)有害生物防控、野生動(dòng)植物資源保護(hù)、豐富生物多樣性和園林廢棄物綜合利用等工作，促進(jìn)森林生態(tài)效益持久發(fā)揮及森林資源永續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

4 具體應(yīng)用

4.1 建立資源數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)確的資源數(shù)據(jù)是資源工作的最重要基礎(chǔ)之一，只有在完整準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上才能開(kāi)展一系列養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理工作。ArcGIS技術(shù)下的數(shù)據(jù)庫(kù)是組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的有效有段，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，同時(shí)有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)控制功能。通州區(qū)通過(guò)整合全區(qū)范圍內(nèi)的生態(tài)林矢量數(shù)據(jù)，形成平原生態(tài)林資源“一張圖”，并在圖層屬性表中設(shè)置小班編號(hào)、區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、面積、主管部門(mén)、養(yǎng)護(hù)單位、經(jīng)營(yíng)類(lèi)型、養(yǎng)護(hù)等級(jí)等多個(gè)字段，其中小班編號(hào)是按照行政區(qū)劃代碼創(chuàng)建的小班唯一標(biāo)識(shí)(小班編號(hào)=區(qū)+鄉(xiāng)鎮(zhèn)+村+小班號(hào))。通過(guò)建立生態(tài)林資源管理數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)，能夠及時(shí)掌握資源的動(dòng)態(tài)變化，便于進(jìn)行信息查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)匯總、專(zhuān)題制圖、在線(xiàn)更新等。

圖1 通州區(qū)平原生態(tài)林資源數(shù)據(jù)庫(kù)Fig.1 Plain ecological forest resource database of Tongzhou

4.2 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)算管理隨著北京城市副中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和園林綠化建設(shè)的同步推進(jìn)，通州區(qū)平原生態(tài)林始終處于動(dòng)態(tài)變化之中。為實(shí)現(xiàn)生態(tài)林資源的精細(xì)化管理，在已建立的平原生態(tài)林資源“一張圖”的基礎(chǔ)上，定期開(kāi)展資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，對(duì)于園林綠化工程建設(shè)形成的新增資源，及時(shí)納入資源“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)管理，并輸入詳細(xì)的屬性信息；對(duì)于其他建設(shè)工程占用的平原生態(tài)林，及時(shí)調(diào)減資源面積，確保實(shí)時(shí)掌握生態(tài)林資源現(xiàn)狀和變化情況。此外，結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，嚴(yán)格對(duì)圖對(duì)表，每年能夠準(zhǔn)確核算養(yǎng)護(hù)補(bǔ)助資金實(shí)際需求，提高預(yù)算編制的準(zhǔn)確性。

4.3 資源保護(hù)通州區(qū)地處北京平原地區(qū)，社會(huì)群體活動(dòng)對(duì)平原生態(tài)林的干擾相對(duì)嚴(yán)重，資源保護(hù)工作面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。森林火災(zāi)是世界性林業(yè)重要災(zāi)害之一，具有突發(fā)性、隨機(jī)性、在較短時(shí)間內(nèi)能造成較大損失等特點(diǎn)。應(yīng)用ArcGIS技術(shù)和火情識(shí)別系統(tǒng)，通州區(qū)建立森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)數(shù)公里范圍內(nèi)的森林資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)看和記錄森林資源情況，而且通過(guò)智能化設(shè)備自動(dòng)完成對(duì)森林資源的火災(zāi)監(jiān)測(cè)和報(bào)警，輔助森林防火監(jiān)測(cè)人員完成對(duì)森林資源的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。森林病蟲(chóng)害，又稱(chēng)無(wú)煙森林火災(zāi)，是危害森林健康的重大隱患。通過(guò)ArcGIS技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上全面分析主要樹(shù)種的分布與面積，根據(jù)有害生物的危害規(guī)律，形成以美國(guó)白蛾、國(guó)槐尺蠖、白蠟窄吉丁等為主的有害生物監(jiān)測(cè)與防治方案，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與防治。此外，人為非法侵占林地也是毀損生態(tài)林的因素之一，通過(guò)ArcGIS技術(shù)比對(duì)多時(shí)相、多源遙感數(shù)據(jù)，快速發(fā)現(xiàn)并提取疑似圖斑(圖2)，并根據(jù)審批材料篩選出違法占地與違法建設(shè)圖斑[7-9]，達(dá)到保護(hù)森林資源的目標(biāo)。

圖2 2020和2021林地遙感影像判讀Fig.2 Interpretation of forest land remote sensing images in 2020 and 2021

4.4 分級(jí)分類(lèi)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)在養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)中開(kāi)展分級(jí)分類(lèi)是精準(zhǔn)提升森林質(zhì)量的重要措施。通州平原生態(tài)林已全面實(shí)行分級(jí)分類(lèi)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理。在ArcGIS技術(shù)應(yīng)用下，將數(shù)據(jù)庫(kù)加載至ArcGIS軟件中，并導(dǎo)入最新的遙感影像，直觀地將平原生態(tài)林每個(gè)小班呈現(xiàn)在地圖上；根據(jù)小班的區(qū)域位置和主導(dǎo)功能，將平原生態(tài)林細(xì)分為生態(tài)涵養(yǎng)型、生態(tài)廊道型、景觀游憩型(表1)。根據(jù)林分結(jié)構(gòu)配置、林相效果、養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度或者相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)，將不同類(lèi)型平原生態(tài)林劃分為不同養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)等級(jí)，實(shí)行1、2、3級(jí)差異化投入，2級(jí)養(yǎng)護(hù)總面積約占60%(表2)。通過(guò)平衡區(qū)域內(nèi)1級(jí)、3級(jí)養(yǎng)護(hù)資金，建立資金統(tǒng)籌平衡機(jī)制，提高1級(jí)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度，確保村頭片林、困難立地、重要位置節(jié)點(diǎn)、特殊林種等重點(diǎn)地塊養(yǎng)護(hù)資金得到保證，同時(shí)每年可對(duì)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)等級(jí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

表1 2021年通州區(qū)平原生態(tài)林分類(lèi)情況Table 1 Classification of plain ecological forest of Tongzhou District in 2021 單位：hm2

表2 2021年通州區(qū)平原生態(tài)林分級(jí)情況Table 2 Rank of plain ecological forest of Tongzhou District in 2021 單位：hm2

4.5 編制中長(zhǎng)期森林經(jīng)營(yíng)方案科學(xué)的中長(zhǎng)期森林經(jīng)營(yíng)方案是實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，在森林經(jīng)營(yíng)中起著至關(guān)重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)森林認(rèn)證的前提[10]，可為森林經(jīng)營(yíng)相關(guān)措施辦法實(shí)行提供有力指導(dǎo)，也為森林經(jīng)營(yíng)單位每年制訂經(jīng)營(yíng)計(jì)劃提供可靠依據(jù)[11]。當(dāng)前，通州區(qū)新型集體林場(chǎng)正在編制平原生態(tài)林中長(zhǎng)期森林經(jīng)營(yíng)方案，包括基本情況、林木資源、生物多樣性、經(jīng)營(yíng)管理等現(xiàn)狀情況；經(jīng)營(yíng)原則、經(jīng)營(yíng)目標(biāo)、功能區(qū)劃、經(jīng)營(yíng)類(lèi)型與措施等經(jīng)營(yíng)方向；土壤管理、森林培育、林分結(jié)構(gòu)調(diào)整、林木移伐、改造提升、林下經(jīng)濟(jì)與園林廢棄物綜合利用、森林管護(hù)、森林防火、林業(yè)有害生物防治、生物多樣性恢復(fù)與保護(hù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)等實(shí)施措施；投資估算、效益分析等資金管理；組織制度、技術(shù)支撐、監(jiān)督管理等保障措施。因此，編制中長(zhǎng)期森林經(jīng)營(yíng)方案是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，需要全面調(diào)查并處理大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在ArcGIS技術(shù)應(yīng)用下可快速實(shí)現(xiàn)森林資源的功能區(qū)劃，根據(jù)林分現(xiàn)狀、立地條件、目標(biāo)林相、功能需求明確經(jīng)營(yíng)方向、培育目標(biāo)、年度任務(wù)措施和工作量[12]，顯著提升森林經(jīng)營(yíng)方案編制的效率與質(zhì)量。

4.6 制訂年度養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)實(shí)施計(jì)劃北京市建立了以ArcGIS技術(shù)為主導(dǎo)的平原生態(tài)林養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)整合了全市平原地區(qū)生態(tài)林?jǐn)?shù)據(jù)資源。依據(jù)中長(zhǎng)期森林經(jīng)營(yíng)方案，按照培育方向和全周期經(jīng)營(yíng)過(guò)程表，結(jié)合工作月歷和年度氣候預(yù)測(cè)等因素，在科學(xué)分級(jí)分類(lèi)的基礎(chǔ)上，以“調(diào)密度、補(bǔ)幼苗、沃土壤、防病蟲(chóng)、豐物種”為重點(diǎn)，結(jié)合林分結(jié)構(gòu)調(diào)整、櫟類(lèi)等鄉(xiāng)土樹(shù)種補(bǔ)植、土壤質(zhì)量提升、生物多樣性保育小區(qū)和村頭片林建設(shè)等工作，相關(guān)養(yǎng)護(hù)單位在系統(tǒng)內(nèi)逐地塊填報(bào)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)實(shí)施計(jì)劃，對(duì)各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)措施進(jìn)行量化；系統(tǒng)根據(jù)養(yǎng)護(hù)措施及工作量按定額標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)核算計(jì)劃投入的養(yǎng)護(hù)資金，后續(xù)養(yǎng)護(hù)單位利用智能手機(jī)填報(bào)養(yǎng)護(hù)日志，系統(tǒng)隨時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)養(yǎng)護(hù)進(jìn)度，實(shí)行年度養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)措施與落實(shí)進(jìn)度情況“一張表”清單化管理。各級(jí)生態(tài)林行業(yè)管理部門(mén)通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)實(shí)施方案的審核與批復(fù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控養(yǎng)護(hù)進(jìn)度，全面促進(jìn)養(yǎng)護(hù)管理工作精細(xì)化和各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施精準(zhǔn)化。

4.7 養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)監(jiān)督管理實(shí)施嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)監(jiān)督管理是推動(dòng)平原生態(tài)林質(zhì)量提升的重要保障。為確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)并督促解決養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，通州區(qū)依托ArcGIS技術(shù)構(gòu)建了平原生態(tài)林監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，并配置了移動(dòng)端APP；將已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，行業(yè)主管部門(mén)組織人員開(kāi)展不間斷全覆蓋巡查檢查，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的不達(dá)標(biāo)問(wèn)題下達(dá)整改通知單，并通過(guò)監(jiān)督管理系統(tǒng)直接發(fā)送至相應(yīng)的森林經(jīng)營(yíng)主體并要求限期整改，森林經(jīng)營(yíng)主體在規(guī)定期限上傳現(xiàn)場(chǎng)整改情況，行業(yè)主管部門(mén)安排人員進(jìn)行復(fù)核，實(shí)現(xiàn)了“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—整改問(wèn)題—復(fù)核檢查”閉環(huán)管理，全面提高了養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)監(jiān)督管理效率。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)探索與實(shí)踐，在ArcGIS技術(shù)應(yīng)用下，通州區(qū)平原生態(tài)林養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理工作已建立科學(xué)有效的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了森林資源管理工作在空間數(shù)據(jù)層面上的統(tǒng)計(jì)更新，提高了森林資源管理工作的準(zhǔn)確性和效率性，為森林資源養(yǎng)護(hù)經(jīng)營(yíng)管理和決策提供準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的信息和依據(jù)；提高了管理水平，減輕了工作強(qiáng)度，為森林資源信息化管理提供了科學(xué)途徑，逐步成為更多園林工作者的有力工具[13-14]，持續(xù)推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展。