经济硕士论文精修：信息可视化技术对林业资源的经营管理作用分析

摘要:由于大兴安岭林区整体发展方向的重新定位而出现的经济和社会等一系列问题,硕士论文帮写以及在我区实施的天然林保护工程实施方案中合理确定木材产量的问题,都迫切需要对本区的主导资源进行详查及经营方案的研究和确定。信息可视化技术在林业信息化中的应用必将为其决策和实施提供科学的资源数据依据。

关键词:可视化技术林业信息化应用

1 可视化技术发展概述

大兴安岭林区的国民经济和社会发展是随着对森林资源的需求而迅速产生,又随着森林资源的日渐枯竭而进入一个经济转型期。大兴安岭林区自1964年开发建设至今,已累计为国家提供商品材1.1亿m3,消耗森林蓄积3.2亿m3,同样不可避免的步其它早期开发国有林区之后尘,陷入了“资源危机、经济危困”的境地。中共中央、国务院下发《关于加快林业发展的决定》中明确提出了生态需求是第一需求。根据国家关于林业政策的调整,就有必要对大兴安岭林区整体发展的方向进行重新定位,即由国家重要的木材生产基地向以提供生态需求为主要功能的生态林建设基地转变。

20世纪60年代开始,DBMS(数据库管理系统)的发展和完善,使以属性数据管理为主的森林资源管理系统盛行一时,这类系统对资源属性数据采用数据库技术进行组织、存储、处理和分析,提高了数据处理的质量和速度,推动了森林经营管理水平的提高。同时也不难发现,这种单纯分析属性数据的方法,缺乏对资源空间分布特征的综合分析,因此利用它形成的决策信息有明显的局限性。

我国林业系统大概从上个世纪80年代开始使用这类系统进行生产管理。随着GIS(地理信息系统)的发展和广泛应用及计算机软硬件技术的逐步提高,使属性数据和空间数据的双向查询和同步更新得以实现。同时现代森林经营也需要建立在综合分析资源、地理因素基础上,以求得最佳的经济、社会和生态效益。这种条件下,林业GIS系统应运而生。该类系统基于地理信息子系统和数据库管理子系统,可建立起林业基层部门的以资源为主线的管理信息系统,从现代森林资源管理和森林经营的需要出发,建立资源数据库、空间图形文件数据库,并进行多种数据的综合分析、科学管理,提供连续可靠的数据和图件,为基层林业的近期经营和长远建设提供辅助决策依据。

我国林业系统大概在上世纪90年代开始使用这类系统。随着林业管理自动化需求的不断深入,两种新兴的计算机技术—空间数据库技术和Web GIS技术开始在林业信息管理系统中应用。其中:空间数据库技术是用于将原来保存在文件中的空间图形数据通过空间数据引擎存放到RDBMS(关系型数据库)中,从而解决原有文件系统在数据共享、海量数据处理、多用户并发处理等方面的固有缺陷,这种技术同时在数据访问灵活性、事务处理等诸多方面表现出优良的特性。Web GIS技术是随着Internet/Intranet发展起来的一种技术,它是GIS技术与Internet技术相结合的产物,与传统的桌面GIS相比,Web GIS有着客户端分布广泛、平台独立性强、大规模降低系统成本、平衡高效的计算负载等优势。这两种技术的应用,使得GIS系统开始由孤立的桌面时代进入了网络空间数据共享时代。这一飞跃对于地域分布广、层次性强的林业GIS系统尤其具有极其重要的作用。随着无线定位技术及相关通讯技术的进步和发展,一种新型的GIS相关技术—Location Base Service(即基于位置相关的信息服务,简称LBS)技术开始应用在日常生活的各个方面。这一技术的应用使得人本管理的思想可以真正应用到林业管理中。

2 应用方案大兴安岭林区信息基础设施建设在黑龙江省处于前列,全区邮电通讯的发展已具有相当实力,国家光缆干线已通达全区。全区电信网中心局本地区汇接局工程、公用计算机互联网163、多媒体互联网169并网扩容改造工程、智能网工程等都已完成。政府上网工程建设取得突破,建成了大兴安岭行署、集团公司内部互联网工程,电子政府、网上办公业已开始运用。大兴安岭林区的林业信息可视化技术可在行署、林业集团公司及地林直防火中心、资源管理、规划部门和各林业局现有的信息网络基础上,经林业局的计算机终端,充分利用Internet连接到林业集团公司数据服务器,将数据加工处理分析,通过GIS、GPS等现代计算机技术,实现可视化技术在林业信息化中的应用,使大兴安岭林业集团公司对各林区经营的实效性和控制力得到进一步的加强,真正为经济的发展承担起辅助作用。

2.1 森林资源管理地理信息系统

2.1.1 基础数据库的建立a.基础地图整理和空间数据库的建立自然资源地图:如森林分布图、林相图、土壤分布图、森林资源产量、质量山昆分布图、野生动植物分布图、病虫害分布图、降水分布图(年最高、最低、积雪等)、辐射量、日照量分布图、热量资源分布图等。自然地理地图:如地形图、地貌图(往往用于大范围的森林资源管理)、水系、流域分布图等。社会经济地图:如交通分布图、人口分布图、资源消耗分布图、居民点分布图、木材加工利用分布图等。森林经营地图:如林业区划图、造林规划图、资源预测图、森林火险等级分布图、调查样地分布图、树木种源规划图、森林资源评价图、自然保护区规划图、森林公园规划图、环境保护规划图、土地利用图等。森林资源管理的某些专题应用领域的信息管理往往只需要一部分图件作为其信息源。以上列出的所有地图有些是最初的原始材料,有些则可以利用地理信息系统的空间、属性数据分析处理功能被制作出来。b.属性数据库建立“二类”调查数据目前在我国大都采用关系数据库,每个小班调查卡片为数据库中的一个记录,经输入、检查、修改,建成小班调查因子数据库和样地调查数据库。在数据库中:数据项:每项调查因子。为实现属性库与图形库的联结,对应于图形库中的关键字,在小班数据库中增加了一个数据项ID。记录:以小班记录或样地记录为单位。文件:以乡(镇)或林场(采育场)为单位,文件以乡(镇)或林场(采育场)名称命名。森林资源数据库中,小班调查记录卡含小班编码、调查因在不同的省(区)有相应的标准,在其二类清查的规程中有相应的说明。

2.2 全区GIS的分层管理根据各级林业管理职能的需要,将全区林业地理信息系统分为二个层次,它们是:地区级林业地理信息系统和林业局林业地理信息系统。各林业局的林业地理信息系统是地区林业地理信息系统的基础。地区级林业GIS直接检索和管理林业局级的林业基本信息,作为全区林业主管部门的辅助决策工具,并上与省和国家级林业GIS衔接。各林业局级的林业GIS落实到乡、村以及小班地块,为林业级林业规划管理、资源监测等不同林业生产管理工作提供服务,它是整个体系的基础,可以进行林业多种专题的应用,如二类清查内业处理、林业地籍管理、伐区设计、造林规划、抚育间伐、资源监测等。同时确保与其它经济领域应用(如农业国土环境保护等)的接轨,实现整个林业信息管理的可视化。

3 可视化技术应用的作用

3.1 森林资源分析和评价林业土地利用变化监测:林业土地变化包括林地类型和林地面积两方面。GIS借助于地面调查或遥感图像数据,实现了地籍管理,将资源变化情况落实到山头地块,并利用强大的空间分析功能,可及时对森林资源时空序列、空间分布规律和动态变化过程作出反映,为科学地监测林地资源的变化、林地增减原因、掌握征占林地的用途和林地资源消长提供了依据。地理空间分布:用GIS的数字地形模型(DTM),地面模型,坡位、坡面模型可表现资源的水平分布和垂直分布,利用栅格数据的融合,再分类和矢量图的叠加,区域和邻边分析等操作,产生各种地图显示和地理信息,用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布。使用这些技术,研究各树种在一定范围内的空间分布现状与形式,根据不同地理位置、立地条件、林种、树种、交通状况对现有资源实行全面规划,优化结构,确定空间利用能力,提高森林的商品价值。森林资源动态管理:建立林业局级森林资源连续清查和“二类”调查数据库系统,完善了森林资源档案,并根据实际经营活动情况及生长模型及时更新数据,为及时准确地掌握森林资源状况和消长变化动态提供了依据。空间数据与属性数据的有机联结实现了双向查询,根据图形查询相应的属性数据,如可通过林班或小班图形查询其相应的调查或统计数据,也可按照属性特点查找对应的地理坐标或图形。查询结果以专题图、统计图表等方式输出。林权管理:权属分国家、集体、个人三种形式,不同权属的森林实行“谁管谁有”的原则,大部分权属明确,产权清晰,界线分明,标志明显,山林权与实地、图面相符,少数地方界线难以确定,可用邻边分析暂定未定界区域。从而减少或避免各种林权纠纷。

3.2 森林结构调整林种结构调整:用缓冲分析方法进行河岸防护林,自然保护区,林区防火隔离带等公益林的规划,确定防护林的比例和相应的分布范围。根据森林资源分布状况和自然、社会经济分布特点以及社会经济需求进行空间属性分析可以确定不同林种(如用材林、经济林、造纸林、生态防护林、风景林、水源涵养林等)的布局。龄组结构调整:一方面根据森林资源可持续发展的需要利用地形地貌、立地条件分布特点、林木生长各个阶段的经济和生态效益特点,利用GIS和相关的技术确定合理的龄组结构;另一方面指定相应的森林时序结构的调整方案并落实到具体的山头地块,在大力造林、绿化、消灭荒山的同时,按照龄组法调整龄组结构,加速林木成熟,使各龄组比重逐步趋向合理,充分发挥林地的生产潜力。森林经营:

一是采伐。借助于GIS,制定详细的采伐计划,确定有关采伐的目的、地点、树种、林种、面积、蓄积、采伐方式和更新措施。制定采伐计划安排,制作采伐图表和更新设计。

二是抚育间伐。利用GIS强大的数据库和模型库功能,检索提取符合抚育