利用Arc GIS和衛(wèi)星圖片構(gòu)建退耕還林?jǐn)?shù)據(jù)范文

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摘要：本文分析了旌德縣退耕還林工程現(xiàn)狀和存在問題，探索利用Arcgis、衛(wèi)星圖片和退耕還林檢查驗收檔案建立退耕還林地理數(shù)據(jù)庫的方法，以有效推進(jìn)退耕還林工程數(shù)字化管理，有利于林業(yè)主管部門科學(xué)決策和林業(yè)信息化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：ArcGIS；衛(wèi)星圖片；退耕還林；地理數(shù)據(jù)庫

ArcGISDesktop是一套完整的專業(yè)GIS應(yīng)用軟件，它包含了帶有用戶界面的Windows桌面應(yīng)用程序，如ArcMap、ArcCatalog、ArcScene、ModelBuilder、ArcGlobe和ArcToolbox等。通過對地理現(xiàn)象、事件及其關(guān)系進(jìn)行可視化表達(dá)，構(gòu)建特定的應(yīng)用，實現(xiàn)簡單到復(fù)雜的GIS任務(wù)，如制圖、地理分析、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)管理、可視化和空間處理等，從而解決用戶的需求，提升工作效率，服務(wù)科學(xué)決策[1]。受當(dāng)時條件限制，旌德縣退耕還林小班檢查驗收數(shù)據(jù)和小班圖只是建立紙質(zhì)檔案，未能做到實時更新，與現(xiàn)代林業(yè)數(shù)字化管理要求不相適應(yīng)。

1退耕還林工程建設(shè)現(xiàn)狀與存在問題

1.1退耕還林工程建設(shè)現(xiàn)狀

旌德縣2002—2004年實施退耕還林工程，涉及10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)68個村居11123戶。全縣退耕還林工程建設(shè)總規(guī)模4533.33hm2，其中坡耕地造林2866.67hm2、荒山荒地造林1666.66hm2，小班總數(shù)2786個。

1.2存在問題

旌德縣退耕還林工程建設(shè)已近20年，當(dāng)時辦公設(shè)備落后，技術(shù)條件有限，僅利用Excel軟件簡單建立退耕還林小班檢查驗收登記表，人工將小班檢查驗收圖繪制在1∶25000紙質(zhì)地形圖上，小班圖勾繪精確度較低。2004年旌德縣實施撤鄉(xiāng)并鎮(zhèn)行政區(qū)劃調(diào)整，由14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)合并為10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，專業(yè)技術(shù)人員或調(diào)離或退休，退耕還林工程管理技術(shù)人員流動調(diào)整面較大，加之電腦設(shè)備更新不及時，部分檔案數(shù)據(jù)因設(shè)備故障而丟失；而少數(shù)退耕還林小班因工程建設(shè)占用需異地調(diào)整置換，有些樹種已至主伐期需采伐更新，有些樹種不適應(yīng)需更換樹種。但原有退耕還林小班面積多為人工查數(shù)方格求算，數(shù)據(jù)信息查閱不便[2]。因此，對退耕還林工程小班進(jìn)行矢量化處理和可視化數(shù)字管理顯得十分必要和迫切。

2基本原則

2.1尊重歷史的原則

鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層林業(yè)站當(dāng)年開展退耕還林工程小班面積測量工具是羅盤儀或1∶25000紙質(zhì)地形圖。現(xiàn)在，開展森林資源調(diào)查面積測量工具已廣泛采用可視化平板電腦GIS測量或手持GPS。測量方法的不同，導(dǎo)致面積精確度受到一定影響，但只要在允許誤差范圍內(nèi)即可，不能簡單強(qiáng)求兩者完全一致。

2.2實事求是的原則

退耕還林工程造林檢查驗收起始面積標(biāo)準(zhǔn)為667m2以上。當(dāng)年技術(shù)條件較差，只能利用1∶25000地形圖現(xiàn)場對坡勾繪退耕還林小班檢查驗收。山區(qū)面積1hm2以下的退耕還林造林小班，地形圖勾繪小班位置和形狀比較困難，準(zhǔn)確性往往偏低。利用ArcGIS和衛(wèi)星圖片勾繪退耕還林小班，可以保證小班位置和形狀的準(zhǔn)確性。本著實事求是的原則，對衛(wèi)星圖片難以分辨清楚的退耕還林小班，需現(xiàn)場采集小班地理信息數(shù)據(jù)，保證小班檢查驗收圖準(zhǔn)確。

2.3循序漸進(jìn)的原則

實際操作時，應(yīng)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，按行政村，從上到下、從左到右、先易后難，循序漸進(jìn)，對照衛(wèi)星圖片和地形圖勾繪退耕還林小班，快速準(zhǔn)確地建立退耕還林小班檢查驗收地理數(shù)據(jù)庫。

3技術(shù)方法

3.1試驗材料

利用ArcGIS10.2地理信息軟件開展退耕還林小班地理數(shù)據(jù)庫建立工作。利用圖新地球或91衛(wèi)圖助手下載旌德縣衛(wèi)星圖片，下載級別18以上，空間參考：WGS84坐標(biāo)系Web墨卡托投影。盡量選擇近年1至2月份拍攝的衛(wèi)星圖片，杉類、松類、竹類、闊葉類影像對比明顯，易于判別區(qū)分，輔助運(yùn)用地形圖勾繪，可以保證小班比單純運(yùn)用地形圖勾繪更直觀、更準(zhǔn)確。以旌德縣最新1∶10000電子地形圖作為工作底圖，空間參考：CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E。

3.2技術(shù)資料

依據(jù)2007年退耕還林小班檢查驗收Excel表和小班檢查驗收成果、1∶25000紙質(zhì)地形圖小班區(qū)劃成果，建立退耕還林小班地理數(shù)據(jù)庫。

3.3操作流程

3.3.1地圖文檔建立

利用ArcGISDesktop的ArcMap應(yīng)用程序建立mxd地圖文檔，添加旌德縣1∶10000電子地形圖和衛(wèi)星圖片，并保存“旌德縣退耕還林”地圖文檔。實踐應(yīng)用表明，下載的WGS84坐標(biāo)系Web墨卡托投影的衛(wèi)星圖片，不需要配準(zhǔn)移動，就能與國家大地2000坐標(biāo)系旌德縣1∶10000電子地形圖疊加一致，下次直接雙擊“旌德縣退耕還林”地圖文檔即可打開。

3.3.2地理數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

利用ArcGISDesktop的ArcMap應(yīng)用程序，打開“旌德縣退耕還林”地圖文檔，在目錄窗口中，建立“退耕還林”個人地理數(shù)據(jù)庫。選中“退耕還林”個人地理數(shù)據(jù)庫并右擊，在下拉菜單中點擊新建要素類，命名為“退耕還林檢查驗收圖”，空間參考選擇CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E。根據(jù)旌德縣2007年退耕還林小班檢查驗收Excel表頭，在excel中新建退耕還林檢查驗收圖英文縮寫字段名稱，注意與退耕還林小班檢查驗收表Excel表字段排列順序一致，并保存為“退耕還林圖字段”excel文件，接著將其導(dǎo)入，檢查并修正字段名稱和數(shù)據(jù)類型。例如，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)“xz”、行政村“xzc”、小地名“xdm”設(shè)為文本類型，將面積“mj”設(shè)為雙精度，檢查無誤后，再點擊完成。隨后，將“退耕還林檢查驗收圖”矢量文件添加到內(nèi)容列表中，并保存到“旌德縣退耕還林”地圖文檔。下次打開此地圖文檔時，地形圖、衛(wèi)星圖片、退耕還林檢查驗收圖等圖層全部一一添加，非常方便。

3.3.3小班圖編輯

旌德縣退耕還林坡耕地造林面積共2866.67hm2，榿木、楓香、楊樹等樹種面積占83.2%。在1至2月份拍攝的衛(wèi)星圖片上，榿木、楓香、楊樹等生態(tài)林樹種退耕還林小班呈現(xiàn)林木落葉后成行灰色的圖斑，退耕還林地周邊山場多為杉類、松類、竹類，呈現(xiàn)綠色的圖斑，能較好地分辨出來。在內(nèi)容列表中，右鍵選中“退耕還林檢查驗收圖”圖層，點擊“編輯要素”→“開始編輯”，根據(jù)旌德縣2007年退耕還林小班1∶25000地形圖檢查驗收成果和退耕還林小班檢查驗收數(shù)據(jù)表，參照衛(wèi)星圖片，點擊“編輯器”→“創(chuàng)建要素”，在對話框中選中“退耕還林檢查驗收圖”圖層，逐一勾繪退耕還林小班，并輸入小班屬性字段內(nèi)容。

3.3.4小班圖標(biāo)注

在內(nèi)容列表中右鍵選中“退耕還林圖”圖層，點擊“屬性”→“標(biāo)注”，勾選“標(biāo)注此圖層中的要素”。方法：勾選以相同方式為所有要素加標(biāo)注，點擊“表達(dá)式”，彈開標(biāo)注表達(dá)式下拉菜單，在表達(dá)式編輯框中，以半角英文輸入方式填入“[xbh]&”—“&[mj]&”畝“&vbnewline&”—“&vbnewline&[dl]&”—“&[jhnd]”，或點擊[保存]，將此標(biāo)注表達(dá)式另存為退耕還林檢查驗收標(biāo)注表達(dá)式，下次可直接加載應(yīng)用，再點擊[確定]，完成標(biāo)注表達(dá)式編輯，在打開的ArcGIS窗口上，以分子式標(biāo)注退耕還林小班。

3.3.5小班面積求算

在ArcGIS地理數(shù)據(jù)庫中，對退耕還林檢查驗收圖斑進(jìn)行創(chuàng)建、編輯時，每個圖斑會自動生成字段Shape_Area屬性，隨著圖斑修改，屬性數(shù)據(jù)自動發(fā)生變化。在小班圖標(biāo)注時，可在表達(dá)式編輯框中填入“round([Shape_Area]*0.0015，1)&"畝"”，小班注記直接顯示以畝為單位的面積，對修正小班圖形具有很好的參考作用。

3.3.6小班圖形修正

在第一次繪圖成果基礎(chǔ)上，再根據(jù)退耕還林小班檢查驗收圖表資料，參照衛(wèi)星圖片，對小班圖一一檢查修正。修正時，將小班圖標(biāo)注設(shè)為[XBH]&"—"&[mj]&"畝"&"a"&round([Shape_Area]*0.0015，1)&"畝"&vbnewline&"—"&vbnewline&[dl]&"—"&[jhnd]，可及時查看注記中“a”前小班圖檢查驗收上報面積與“a”后求算面積大小關(guān)系。小班圖二次修正后，若求算面積大于或等于小班檢查驗收上報面積，一般不需要現(xiàn)場核實；若求算面積小于小班檢查驗收上報面積，需要進(jìn)行分析核對，現(xiàn)場補(bǔ)充調(diào)查核實后，再進(jìn)行小班圖形修正。

3.3.7小班圖拓?fù)錂z查

在目錄中，右鍵選中退耕還林個人地理數(shù)據(jù)庫，新建要素數(shù)據(jù)集，命名為退耕還林拓?fù)洌鴺?biāo)系：CGCS2000_3_Degree_GK_CM_117E，垂直坐標(biāo)系不選，XY、Z、M容差都為0.001。右鍵選中剛建立的要素數(shù)據(jù)集—退耕還林拓?fù)洌c擊[導(dǎo)入]→[要素類(單個)]，在彈出對話框中，將退耕還林檢查驗收成果圖層地址填入輸入要素類方框，默認(rèn)自動生成輸出位置，在輸出要素類方框，命名為退耕還林拓?fù)錂z查，再點擊[確定]。右鍵選中剛建立的要素數(shù)據(jù)集—退耕還林拓?fù)洌c擊[新建]—[拓?fù)鋆，自動默認(rèn)拓?fù)涿Q和容差，點擊[下一步]，在彈出的對話框中，勾選退耕還林拓?fù)錂z查要素類，再點擊2次[下一步]，在彈出的對話框中，點擊[添加規(guī)則]，選擇不能重疊作為規(guī)則，最后點擊[完成]。至此，完成新拓?fù)錂z查創(chuàng)建工作。將退耕還林拓?fù)鋉Topology中的所有要素類添加到地圖，依據(jù)面錯誤、線錯誤、點錯誤，對退耕還林檢查驗收成果進(jìn)行檢查修改。

3.3.8小班成果檢查

在內(nèi)容列表中右擊“退耕還林圖”圖層，點擊[數(shù)據(jù)]→[導(dǎo)出數(shù)據(jù)]，彈出對話框，導(dǎo)出：選擇[所有要素]，使用與以下選項相同的坐標(biāo)系：選擇[此圖層的源數(shù)據(jù)]，以shapefile類型保存到文件夾。以Excel打開同文件名的dbf類型文件，另保存為Excel文件，按鄉(xiāng)鎮(zhèn)、年度計劃、小班號等字段名稱進(jìn)行排序，從中查找是否有小班漏繪或查看小班面積填寫錯誤。若漏繪，根據(jù)相關(guān)資料，在“旌德縣退耕還林”地圖文檔上進(jìn)行補(bǔ)繪；若小班面積填寫錯誤，根據(jù)相關(guān)資料，在“旌德縣退耕還林”地圖文檔上對相應(yīng)小班面積屬性進(jìn)行修正。通過以上檢查和修正，一方面確保每個小班位置和屬性數(shù)據(jù)正確，另一方面確保各年度計劃的小班總數(shù)和面積正確。

4結(jié)語

熟悉退耕還林工程和ArcGIS業(yè)務(wù)的專業(yè)技術(shù)人員，利用ArcGIS和衛(wèi)星圖片，可以快速準(zhǔn)確地構(gòu)建退耕還林地理數(shù)據(jù)庫。建立退耕還林地理數(shù)據(jù)庫對于實施退耕還林?jǐn)?shù)字化管理、鞏固退耕還林成果具有重要意義，為林業(yè)工程建設(shè)與管理開辟了一條科學(xué)有效的綠色通道，為林業(yè)信息化建設(shè)開啟了新的篇章[3]。旌德縣退耕還林工程，意楊林分已達(dá)過熟林，榿木等林分易受自然災(zāi)害影響而退化成低產(chǎn)低效林，退耕戶有意愿要求更新樹種造林。同時，其他工程建設(shè)項目占用退耕還林，根據(jù)占補(bǔ)平衡的原則，需異地置換調(diào)整，確保退耕還林造林面積不會減少。因此，退耕還林地理信息化管理是動態(tài)的，需要及時設(shè)計和檢查驗收，及時更新管理。建議參照上述方法，分別建立退耕還林采伐更新、工程建設(shè)項目占用退耕還林、工程建設(shè)項目占用退耕還林異地置換造林設(shè)計（檢查驗收）等退耕還林動態(tài)管理圖層，更加科學(xué)、規(guī)范、實時地實施退耕還林工程數(shù)字化管理。

作者：徐禮來 單位：旌德縣俞村鎮(zhèn)人民政府