（森林经理学专业论文）基于GIS的森林可持续经营决策的研究.pdf

摘要 森林资源是重要的生物和环境资源，具有生态、经济和社会等综合效益，是保持全 球生态平衡的重要基础。森林可持续经营更是作为当今林业发展的大方向，被全人类所 认可。对森林进行可持续经营就必须有行之有效、能同时满足经营者和社会需求的经营 方案。经营方案的选择就是一个决策过程，决策的好坏直接影响着森林是否能够成为一 个高性能的生态系统，并达到一种最佳的发展模式。在决策的过程中，需要借助对空间 的分析方法和数学的方法，才能使决策更加科学和准确。 长期以来，采用传统的方法进行经营决策缺乏直观性和决策过程的可视化，决策过 程繁琐。因此，本文是以白河林业局作为研究对象，以白河林业局l ：5 0 0 0 0 地形图和 2 0 0 0 年二类调查获得的数据建立数据库，结合白河林业局数字高程模型作为数据源。利 用地理信息系统( g i s ) 技术对数据进行分析处理，并制定四种可行的森林经营方案，采 用层次分析法( a h p ) 获得各指标变量在森林可持续经营中的权重，并进行综合分析， 进而从各选的方案中挑选出最优的经营方案。 本文采用将g i s 技术和a h p 方法相结合，使决策的过程更加简便，同时使选择出的 最佳经营方案的内容达到可视化的目的，为今后森林可持续经营决策提供参考。 关键词森林可持续经营：决策：地理信息系统：层次分析法 a b s t r a c t f o r e s tr e s o u r c ei so n eg ot h em o s ti m p o r t a n tb i o l o g i c a lr e s o u r c e w i t ht h eb e n e f i to f b i o l o g y , e c o n o m i ca n ds o c i a ld i v e r s i t y a n di ti sa l s oam e a n so fi m p o r t a n ts u p p o r tt ot h e g l o b a l n a t u r a lb a l a n c e a sn o w a d a yf o r e s t r y d e v e l o p m e n td i r e c e t i o n ，s u s t a i n a b l e f o r e s t m a n a g e m e n th a sb ea p p r o b a t e db ya l lh u m a n k i n d s u s t a i n a b l em a n a g e m e n tf o rf o r e s tm u s t h a v eam a n a g e m e n ts c h e m e ，w h i c he f f e c t i v ea n dc a r ls a t i s f ym a n a g e ra n ds o c i a la st h es a m e t i m e c h o o s em a n a g e m e n ts c h e m ei sap r o c e s so fd e c i s i o n m a k i n g ，i ts t a n do rf a l ld i r e c ta f f e c t w h e t h e rf o r e s tc a nb e c o m eah i g h - p o w e r e de c o s y s t e ma n da c h i e v eb e s td e v e l o p m e n tp a t t e r n ， a n di tw i l li nv i r t u eo f s p a c i a la n a l y s em e t h o da n dm a t h sm e t h o di nt h i sp r o c e s s ，t h a tc a nm a k e d e c i s i o n m a k i n gm o r es c i e n c ea n da c c u r a t e a l lt h ew h i l ea d o p tt r a d i t i o n a lm e t h o dt om a n a g e m e n td e c i s i o n m a k i n gi ss h o r to fd i r e c t a n dv i s u a lo fd e c i s i o n m a k i n gp r o c e s s ，d e c i s i o n m a k i n gi ss oc o m p l e x t h e r e f o rt h i sp a p e r r e s e a r c hi nb a i h ef o r e s t r yb u r e a u t h eb a s i cd a t u mi n c l u d et h er e l i e fm a p ( 1 ：5 0 0 0 0 ) a n d d a t a b a s ew h i c hb u i l da c c o r d i n gt of o r e s t r yr e s o u r c es u r v e yi n2 0 0 0c o m b i n e dw i t hd i g i t a l e l e v a t i o nm o d e li nb a i h ef o r e s t r yb u r e a ui nt h i sr e s e a r c h 。d a t aa n a l y s i n ga n dp r o c e s s i n gb y g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) ，e s t a b l i s hf o u rf o r e s tm a n a g e m e n ts c h e m e ，a n dg e te a c h i n d e xv a r i a b l ea c c o r d i n gt oa n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) i nt h i sp a p e rc o m b i n e dg i sw i t ha h pm a k ed e c i s i o n m a k i n gm o r es i m p l e ，a n dt h e c o n t e n to f t h eb e s tm a n a g e m e n ts c h e m ec a na c h i e v ev i s u a l i z a t i o n , a n da l s oc a na f f o r dc o n s u l t f o ra f i e r t i m es u s t a i n a b l ef o r e s tm a n a g e m e n td e c i s i o n - m a k i n g k e y w o r d s s u s t a i n a b l ef o r e s t m a n a g e m e n td e c i s i o n - m a k i n gg e o g r a p h i c l n f o r m m i o ns y s t e m ( g i s ) a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) 一i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 i 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盎j 垦盎些盘堂或其他教育 r i 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 毒芳稚 签字日期：新年多月纠日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盔些盎些盘堂有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权壅些盎些盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 理簪彤 签字日期：7 年多月纠e l 学位论文作者牛业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： n 加 季研 签 日 导 签 1 1 研究背景 1 绪论 1 1 1 森林可持续经营 森林是陆地生态系统的支柱，森林一经破坏就难以恢复。随着世界森林面积的缩 减，森林资源的可持续经营的研究与其他自然资源相比，显得更为重要而备受关注。一 方面，森林是自然界功能最完整的资源库、基因库、蓄水库、碳贮库和能源库。具有维 护地球生命环境、改善人类生存空l 日j 的生态价值。另一方面，森林作为人类发展不可缺 少的重要自然资源，对全球社会和经营的可持续发展具有重大战略意义。 森林资源的特点及内在规律性【”，决定了对它的经营利用必须贯彻永续利用、综合 利用、立体开发、多种经营的原则，并在保护好现有森林资源的基础上，不断地扩大后 备资源，以最大限度地满足人们日益增长的对森林资源的生态效益、社会效益和经济效 益的多种需要。 森林可持续经营在林业乃至整个社会经济可持续发展中的重要地位和作用，国际社 会已达成普遍共识。森林资源可持续经营的研究已开始过渡到以具体实践模式和途径的 研究为核心的阶段【2 1 。国有林场作为森林经营的基层单位，其森林资源可持续性及经营 模式的研究已成为森林可持续经营研究的前沿之一。 自从1 9 9 2 年里约地球峰会，特别是1 9 9 7 年第1 1 届世界林业大会以来( 这次大会 以讨论“面向2 l 世纪的林业可持续发展”为议题) ，林业可持续发展和森林可持续经营 问题成为各国林业发展的最基本的时代课题【3 j 。 顾名思义，森林可持续经营，就是保持可持续性的森林经营。i t t o ( 国际热带木材 机构) 的定义是：“森林可持续经营是为达到一个或多个明确的特定目标的经营过程， 这种经营应考虑到在不过度减少其内在价值及未来生产力，和对自然环境和社会环境不 产生过度的负面影响的i ； 提下，使期望的林产品和服务得到持续的产出。”p o o r e 认为 【4 】，这个概念用词准确，应特别注意其中的关键词：明确的特定目标；持续的产出；林 产品和服务；内在价值和未来的生产力；对自然环境和社会环境不过度的负面影响。这 样说来，森林可持续经营的基本内容就是这样一种不造成森林未来的产品和服务功能下 降的经营方式。 加拿大标准协会给出了这样的定义：森林可持续经营，是“在为当代人和后代人的 利益提供生态、经济、社会和文化的机会的同时，为保持和增进长期的森林健康而经 营。” 资源是发展的基础，走可持续发展的道路是人类的明智选择。而最优的经营决策则 是达到可持续的先决条件。 东北林业人学硕 学位论史 1 1 2 经营决策 某种程度来说，决策在林业中是关键的，因为森林的寿命很长，然而错误的决策会 导致时问和空 l h j 的连锁性的生态和经济的损失1 5 , 6 1 ，需要很长时l b j j 能恢复。因而，森 林经营决策过程必须以系统科学为指导，综合运用森林经理学、森林生态学、森林生物 学和经济学等专业知识，结合各林业生产单位的具体情况，以运筹全过程为目标，运用 系统工程的理论和方法，从定性到定量，定性指导定量，以计算机为工具，使思想、理 论、方法、工具统一起来，从总体上如实反映整个复杂的过程，从而使森林资源系统成 为一个高性能的生态系统，并达到一种最佳的发展模式。 从一定意义上讲，决策是对稀有资源的备选方案进行排序的过程。决策分析研究决 策的规范形式，它通过一系列明确的步骤将模糊的决策问题转换为明晰的决策问题。决 策分析的前身是2 0 世纪4 0 年代开始建立起来的统计决策理论。6 0 年代以后，以统计决 策理论为基础向应用方面发展，研究范围f 1 益扩大，从单目标问题扩展到多目标问题， 从单个决策人扩展到由多个决策人组成的领导集体，从一次制订决策扩展到多次序贯地 制订决策，形成一个十分活跃、生气勃勃的研究领域【7 l 。 森林经营决策是制定森林经营管理活动的未来行动计划，它以实现林业持续发展和 森林资源永续利用为核心，以林业区域发展规划为基础，对林业生产活动进行总体控制 和指导的规划设计，以期达到森林生态效益表现良好，即维护自然平衡、生态循环良 好，创造森林资源在涵养水源、保持水土、调节气候、防j x l 固沙、保护环境、巩固国 防、保障生产和提高人民健康水平等多种效益。 森林经营决策是近年来国内外林业研究的热点之一i g j 。特别是国外，在这方面的研 究较多，例如，m u l t i p l ec r i t e r i a d e c i s i o n m a k i n ga p p r o a c h e s t oa s s e s s i n g f o r e s t s u s t a i n a b i l i t y u s i n gc r i t e r i a a n d i n d i c a t o r s ( g u i l l e r m o a m e n d o z a 等，2 0 0 0 ) 9 j ：s t r a t e g i c m u l t i p l e u s ef o r e s tp l a n n i n gi nl i t h u a n i a - a p p l y i n gm u l t i - c r i t e r i ad e c i s i o n ，m a k i n ga n ds c e n a r i o a n a l y s i s f o r d e c i s i o ns u p p o r t i n a l l e c o n o m y i n t r a n s i t i o n ( c a r s t e n n i c oh j o r t s o 等，2 0 0 1 ) 0 0 1 ； a p p l y i n gm u l t i c r i t e r i ad e c i s i o n - m a k i n gt op r o t e c t e da r e a sa n db u f f e rz o n em a n a g e m e n t ( c a r s t e nn i e o8 j o r t s o 等，2 0 0 6 ) 川：u s eo f e n e r g ya n a l y s e si ns i l v i c u l t u r a ld e c i s i o n - m a k i n g ( d o n a l dj m e a d 等，2 0 0 6 ) 1 2 】等等。国内也有一些学者进行了相关的研究，例如，秋千沟 林场森林收获调整的多目标决策( 秦安臣，1 9 9 6 ) 1 1 3 ：黑龙江省带岭林业局森林生念系 统经营多目标决策( 徐文科，2 0 0 1 ) f 1 4 】；基于a n n 的森林经营决策模型研究( 邓立 斌，2 0 0 1 ) 1 8 1 等等。 由于科学的林业经营管理决策变得只益重要，对综合信息的需求也相应增加，为此 要求在数据存贮，检索以及使用等方面采用更先进的方法。随数据的数量和种类的增 多，产生了数据管理概念，调查方法的进步、调查规模的扩大，调查数据的管理日益显 得重要。一般我们用森林簿和森林基本资源的调查数据管理相比较，这是一项精度较高 的连续性、制度化工作。在这方面，g 1 s 为林业资源管理者提供了广阔的前景i l ”。 1 绪论 1 1 。3 地理信息系统( g i s ) 概况 地理信息系统也成为地学信息系统，它的英文名称为g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 或g e o i n f o r m a t i o ns y s t e m 缩写为g i s 。 地理信息系统( g 1 s ) 是介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉学科，它 是以采集、存储、管理、描述、分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的信息系 统；是以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环境的支持下对空日j 相关数据进行 采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间 和动态的地理信息，为地理研究，综合评价、管理、定位分析和决策服务而建立起来的 一类计算机应用系纠”“7 1 。 地理信息系统( g i s ) 是由加拿大测量学家r f t o m l i n s o n 于1 9 6 3 年首先提出的。自 上世纪6 0 年代世界上第一个地理信息系统c g i s 诞生以来，随着计算机功能的增强和系 统科学、分析技术、应用数学、空间技术的发展，g i s 从不成熟走向成熟，从纯粹的研 究走向实际应用，渗透到社会的许多领域，并取得了丰硕的成果。 国外地理信息系统( g i s ) 的发展过程以时间为序列可以分为四个阶段，即2 0 世纪 6 0 年代为g i s 思想和技术方法的探索时期；7 0 年代是g i s 的发展时期：8 0 年代是g i s 的普 及和推广应用阶段；而9 0 年代以后g i s 的发展则进入用户时代。我国g i s 的研究起步较 晚，但发展势头颇为迅猛。大体也可分为四个阶段，即7 0 年代初，我国开始探讨计算机 在测量、地图制图和遥感领域的应用为准备阶段：8 0 年代，随着计算机技术的发展和我 国对“信息革命”的热烈响应，g i s 技术在我国正式进入全面试验阶段；从1 9 8 6 年到 1 9 9 5 年前后，我国g i s 随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展道路；1 9 9 6 年以 来，我国g i s 技术研究、应用、软件开发等方面进展迅速，进入产业化阶段。 地理信息系统( g i s ) 是由硬件、软件、数据和用户组成，一般由五个基本的技术 模块组成：数据输入和检查；数据存贮和数据库管理；数据处理和分析；数据 传输与显示：用户界面。用户界面与系统各组成部分之间的关系如图1 1 ： 图i - j 用户界面与系统各组成部分之问关系 地理信息系统( g i s ) 还具有七大特点，即多来源、多层次、多时态、深加工( 最 重要的能力是空间分析) 、快速度、多形式和多精度【1 8 f1 9 1 。 茎苎竺些垒兰竺! 兰竺笙苎 1 1 4 地理信息系统( g i s ) 在经营决策中的应用 近1 0 多年来，我国林业g i s 的研究取得了较大的发展，一些重大的研究项目相继问 世并通过鉴定，用于指导林业生产。如中国林科院开发了自己的g i s 软件。中国林科院 与广西林勘院合作研制的“南方国营林场资源经营管理辅助决策信息系统”。林业部规 划院、北京林业大学等单位也在g i s 应用方面取得了很大的进展，这些都极大地促进了 g i s 技术在我国林业生产上的发展【i 9 1 。 按g r a i n 等的描述，g i s 在林业上的应用过程大致分为三个阶段，这三个阶段反映了 林业工作者对g i s 认识的逐步深入1 2 0 j ： ( 1 ) 第一阶段：作为森林调查的工具：主要特点是建立地理信息库，利用g i s 绘制 森林分布图及产生正规报表。g i s 的应用主要限于制图和简单调查。 ( 2 ) 第二阶段：作为资源分析的工具：已不再限于制图和简单查询，而是以图形 及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和推导出新的信息。 ( 3 ) 第三阶段：作为森林经营管理的工具：主要在于建立各种模型和拟定经营方 案等，直接用于决策过程。 林业生产领域的管理决策人员面对着各种数据，如林地使用状况、植被分布特征、 立地条件、社会经济等许多因子的数据。这些数据既有空间数据又有属性数据，对这些 数据进行综合分析并从中找出解决问题的合理方案，传统方法不是一件容易的事，而利 用g i s 方法却轻松自如。社会经济在迅速发展，森林资源的开发、利用和保护需要随时 跟上经济发展的步伐，掌握资源动态变化，及时作出决策就显得异常的重要【”】。 通过使用g i s 技术可以为经营前的二类调查节省经费，提高制作经营决策方案的效 率，使林业经营管理更趋向科学化。g i s 借助其建立的数字地面模型，可以提取多种地 形地貌因子，结合多种调查因子，生成各种派生图，可以实现地形与造林类型的配准、 叠置，直观逼真地显示地形地貌和造林现状，反映造林后的林地空间分布。可以直接在 图上进行林种改造，进行营林设计和规划工作，为林业规划、管理和决策提供科学依 据。洪军等在g i s 的支持下，对帽儿山实验林场进行森林分类经营区划，将研究区域划 为2 个经营区，4 个一级林种和1 个二级林种，实现了森林分类经营区划的自动化、可视 化和图形化【捌：臧淑英，张冬有等在a r c i n f o 和a r c v i e w 支持下，将数字化的土 壤、坡度、坡向、龄组、径级和道路等专题图进行空间叠加及逻辑运算，通过分析显示 森林资源保护和开发利用适宜性图，然后通过空间迭代分析来获取森林资源的最优持续 利用规划方案，在时问和空间上有效地经营利用森林资源i 矧：赵鹏祥等利用g r i d 和t i n 模型制作了陕西省千阳造林示范区空间分析专题图，为采取有效的造林工程措施提供了 依据1 2 4 1 。 国外也有很多学者做了大量的研究，并发表了很多学术文章。例如，ag i s - b a s e d m u l t i c r i t e r i ad e c i s i o nm a k i n ga p p r o a c ht of o r e s tc o n s e r v a t i o n p l a n n i n g a tal a n d s c a p e s c a l e ( m u i h o wp h u a 等，2 0 0 5 ) 1 2 5 j ；ag i s b a s e dd e c i s i o ns u p p o r ts v s t e mf o rr i s ka s s e s s m e n t o f w i n dd a m a g ei nf o r e s tm a n a g e m e n t ( h o n g c h e n g z e n g 等，2 0 0 6 ) 。 1 绪论 1 2 研究目的和意义 我国土地面积为世界土地面积的7 ，而森林面积仅为世界森林面积的4 ，森林蓄 积量还不到世界森林蓄积量的3 。全国人均有林地面积o 1 2 h m 2 ，蓄积量9 1 m 3 ，分别 为世界人均水平的1 8 和1 3 ，与林业发达国家相比，差距很大【2 7 1 。造成这样的局 面，主要与长期的乱砍滥伐有关，森林资源的管理和监控手段落后，森林的生产经营的 滞后性和缺乏科学性也是重要的原因。所以除了迫切需要相关法令制止乱砍滥伐的行为 以外，我们必须运用先进的技术手段对森林资源状况进行监测，以指导森林经营决策。 森林系统结构复杂、森林生长周期长、森林资源附于地表等特点，8 5 以上的森林 管理决策与其空日j 位置有关。采用传统方法进行决策缺乏直观性和决策过程的可视化， 给经营管理带来许多困难。而g i s 能快速准确地获取多种组合形式的林业资源原始和统 计数据，清晰直观地表现数据之问的联系和发展趋势，实现数据可视化、空间地理分析 与实际应用的集成，满足林业上森林资源管理和领导决策的需要，进而可以利用g i s 对 林业资源质和量的变化进行动态监测与规划。达到森林的可持续经营。 基于以上考虑，本论文以吉林省白河林业局为研究对象，以实现森林可持续经营决 策为目的。运用g i s 技术，将调查数据、基本地理要素、专题图等有机地结合起来，对 森林资源进行综合经营管理、规划和决策。通过本次研究证明地理信息系统可用于森林 可持续经营决策实践中。 2 1 研究地区概况 2 研究地区概况及数据源 2 1 1 自然地理条件 白河林业局隶属吉林省延边朝鲜族自治州林业管理局，位于延边朝鲜族自治州安图 县的南部，地处长白山脚下，局址在二道白河镇境内，境内森林密布。其地理座标为东 经1 2 7 。5 3 1 2 8 。3 4 ，北纬4 2 。o l 4 2 。4 8 。该局东与八家子林业局、和龙 林业局相邻，西与长白山国家级自然保护区和露水河林业局相连，北与敦化林业局及安 图县林业局为邻，南部与朝鲜人民民主共和国相邻。白河林业局经营区南北最长 8 9 k m ，东西最宽5 6 k m ，全局总面积1 9 0 4 7 0 h m 2 ，整个区域呈由东南向西北走向的狭长 条形，约占延边州土地总面积4 3 5 0 9 k m 2 的4 4 。 吉林省白河林业局经营区内属长白山脉英额岭山系，座落在长自山主体玄武岩高原 台地上，位于长白山北坡。因受西南长白山保护区内白云峰( 海拔2 6 9 1 m ，为东北地区 最高峰) 的影响，因而形成了由西南向东北逐渐倾斜的地形。中朝边界上的双目峰是全 局的最高峰，海拔为1 5 3 7 m ，其次还有大戏台山、小孤顶子山、西奶头山、西大顶子山 等较高的山峰。海拔高度一般在7 0 0 9 0 0 m 米，平均海拔高为8 0 0 m 左右，其平均坡度 为5 。 该局的中部较平坦，排水不良，形成较大面积沼泽地；北部地区由于被河流切割形 成了高山地貌。位于北部的两江林场，山形明显，河流较多，为低山地貌。该局水系发 达，河流密布。长白山是东北地区三江之源，二道松花江横贯林业局的北部，其支流有 头道白河、二道白河、三道白河、四道白河、五道白河，由西向东依次排开，从南往北 流入二道松花江；古洞河及其支流富尔河由北向南流入二道松花江。 2 1 2 气候 白河林业局属于温带大陆性季风气候，并因受特殊地理环境的影响，形成具有独特 的气候特点，气候寒冷，冬长夏短，春季干燥多风，夏季湿热多雨，秋季凉爽少雨，冬 季漫长寒冷。全局年平均气温仅为5 7 。c ，最热的七月份平均气温为1 9 9 。c ，最冷的一 月份平均气温为1 4 8 。c 。全年无霜期仅为1 l o 天左右。年平均降水量为7 8 0 m m 左右， 多集中于仁8 月份，年蒸发量1 0 7 5 m m 。结霜、降雪早来晚退，结冻期甚长，最大积 雪厚度为l m 多，最大冻土深度为2 m ，年日照天数为1 9 7 天。最大风力6 级，风速 1 1 3 m 秒。 白河林业局气候总的特征是寒冷和温湿同季。这种气候特点对本区土壤形成过程有 深刻的影响。首先，由于冬季严寒，土壤季节性冻层分布广阔，持续时间长，融冻形成 的上层滞水，导致土壤潜育化和白浆化的发展。其次，由于夏季高温多雨，有利于植物 2 研究地区概况及数据源 茂盛生长；有机质积累丰富，而分解迟缓，使森林死地被物层积累深厚，而雨量集中夏 季，也使有些地区呈现明显的淋溶过程。 2 1 3 土壤 白河林业局辖区的土壤，随海拔高度自上而下有所变化，土壤种类依次为棕色森林 土、暗棕色森林土、山地生草森林土，部分地区有白浆土和冲积土，地带土壤为棕色针 叶林土和山地暗棕壤。在海拔1 0 0 0 1 3 0 0 m 高处的落叶松、云冷杉林下有棕色针叶林 土，1 0 0 0 m 以下针阔混交林和阔叶混交林下为山地暗棕壤，平缓的熔岩台地、阶地上有 较大面积的白浆土，在低洼及河谷两岸，平缓坡下部分布着草甸土、沼泽土，河谷两侧 还有生草森林土和冲积土的零星分布，火山灰和黄土状沉积物是该局森林土壤的重要成 土母质。由于火山爆发造成中、上部地区的土壤层多为火山灰沙性土壤。火山灰主要分 布在该局的黄松蒲、东方红、光明、二道和宝马林场。土层较薄，一般在1 0 2 0 e m 。土 地肥力较差。下部地区土质较好，但以沙壤为主透水性较强，局部地区有白浆土、沼泽 土和冲积土。棕色森林土是本局土质好肥力较高的土壤。 2 1 4 森林动植物 白河林区植物系属于长自山植物区系、植物资源十分丰富。据调查有各种高等植物 1 5 2 科、4 6 4 属、1 0 4 7 种，地衣2 1 0 多种，真菌3 5 0 多种。由于地理位置、气候条件和 随海拔高度不同具有明显的差异，长白山北坡随海拔高度的降低形成了比较明显的森林 垂直分布带。即高山苔原地带、岳华林带、海拔8 0 0 1 4 0 0 m 的云杉针叶混交林带、针阔 混交林带、海拔5 0 0 8 0 0 m 的阔叶混交林带，海拔1 0 0 5 0 0 m 的次生林带。树种以红松 ( p i n u sk o r a i e n s i s ) 、红皮云杉( p i c e ak o r a i e n s i s ) 、鱼鳞云杉( p i c e a e z o e n s i s ) 、冷杉 ( a b i e sn e p h r o l e p i a ) 、长白落叶松( l a r i xo t g e n s i s ) 、水蝴p ( f r a x i n u sm a n d s h u r i c a ) 、胡桃 楸( d u n g l u sm a n d s h u r i c a ) 、黄菠萝( p h e l l o d e n d r o na m u r e n s e ) 、紫椴( t i l i aa m u r e n s i s ) 、糠 椴( t i l i am a n d s h u r i c a ) 、色树似c e rm o n o ) 、春榆( u l m u sp r o p i n q u a ) 、裂叶榆( u 1 a c i n i a t a ) 、 蒙古栎( q u e r c u sm o n g o l i c a ) 、枫桦( b e t u l ac o s t a t a ) 、白桦( b a t u l ap l a t y p h l l a ) 、山杨( p o p u l u s d a v i d i a n a ) 、大青杨( p o p u l u su s s u r i e n s i s ) 、香杨( p o p u l u sk o r e a ) 等为主，另有稀有树种长 白赤松( 美人松) ( p i n u sd e n s i f l o r av a r s y l v e s t r i f o r m i s ) 呈小面积块状分布于局址周围。常 见的下木有毛榛、胡枝子、越桔、杜香、刺五加、忍冬等。藤本有山葡萄、狗( 软) 枣 子、木通、五味子等。草本有莎草、轮叶王孙、还魂草、木贼、山茄子、小叶樟，蕨类 等。 全局内分布有药用植物6 7 2 种，食用植物1 6 5 种、蜜源植物有1 8 1 种。药用植物主 要有：人参、党参、贝母、黄芪、五味子、东北细辛、木通、刺五加、灵芝、天麻等。 可食用的植物与菌类有木耳、猴头蘑、榆黄蘑、山葡萄、越桔、草莓、广东菜、蕨菜、 薇菜、刺龙芽等。 白河林业局地处长白山腹地。有茂密的森林、丰富的水源、适宜的气候、给各种野 生动物创造了得天独厚的栖息和繁衍的生态环境。有各种野生动物1 0 0 余种、白河局内 东北丰木业人学硕j ，孚位论丈 珍贵动物4 0 余种，主要有东北虎、貂、黑熊、豹、野猪、马鹿、梅花鹿、香獐、黄 鼬、紫貂等。 鸟类多达1 0 0 余种。且多为益鸟和珍贵鸟类。常见的鸟类有环颈雉、鹌鹑、四声杜 鹃、三宝鸟、戴胜、黑枕黄鹂、短翅树莺、翠鸟、家燕、金腰燕、麻雀、赤胸鸦、草鸡 等。 两栖类动物因气候条件所限，区内两栖动物只有2 目5 科8 种。其中经济价值最高 的首属林蛙。 2 1 5 水文 白河林业局境内水系发达，河流密布，水量充沛，水利资源丰富，水网稠密，河网 密度为o 3 2 。境内河流辖区面积为1 7 5 0 k m 2 ，全长4 2 5 2 k m 。二道松花江横贯于白河林 业局北部。其境内主要支流有头道白河、二道白河、三道白河、四道白河和奶头河、二 道江、古洞河、富尔河等，这些河流除二道白河发源于长白山天池外，其它均发源于长 白山北坡，自南向北分别注入二道松花江，组成二道松花江源头。 白河林业局境内诸河流均属山区河流，坡度较大，水量充沛。年平均径流量1 0 亿 m 3 ，人均占有水量6 4 0 0 m 3 ，是延边州年人均水量的1 1 倍，吉林省年人均占水量的3 2 倍，全国年人均占水量的2 6 倍。丰富的水利资源是发展农、林、牧、渔及水电业的重 要基础。 2 1 6 森林类型 白河林业局地带性顶极群落为以针叶树为主的针阔混交林，日伪时期对森林的破坏 较为严重，许多珍贵树种被大量砍伐外运。1 9 7 1 年建局以来经过几十年的开发、利用， 大面积的原始森林被次生演替群落所代替。天然林主要林分类型为慢生阔叶混交林、落 叶松林、针阔混交林、白桦林、中生阔叶混交林。在天然林面积和蓄积中，针叶林( 包 括红松林、云杉林、长白赤松林、落叶松林、臭松林和针叶混交林) 的面积和蓄积只占 2 2 3 和2 2 8 。各林分类型的面积蓄积分布见表2 2 1 。 表2 一l 白河林业局各林分类型按面积、蓄积分布表 注：其他人工林包括：人= 红松林、人工樟子松林、人： 云杉林、人工水曲柳林、人j ：针叶林 和人工果树林。 2 1 7 森林资源状况 根据2 0 0 0 年森林资源调查，林业局总面积1 9 0 4 7 0 h m 2 。其中：林业用地面积 1 8 2 4 4 5 8 h m 2 ，非林业用地面积8 0 2 4 2 h m 2 。在林业用地中有林面积1 7 1 3 5 4 h m 2 ，疏林地 面积1 0 h m 2 ，灌木林面积1 0 8 8 h m 2 ，无林地面积2 7 5 8 h m 2 。在有林地中，禁伐区 5 0 9 7 5 8 h m 2 ，占全局有林地面积的2 9 7 ；限伐区7 1 5 8 0 4 h m 2 ，占全局有林地面积的 4 1 8 ；商品林区4 8 7 9 7 8 h m 2 ，占全局有林地面积的2 8 5 。全局森林覆被率为 9 0 5 。 全局活立木总蓄积2 5 4 6 7 4 2 9 m 3 ，其中有林地蓄积2 5 2 6 2 3 4 9 m 3 ，散生木蓄积 2 0 5 0 3 0 m 3 ，疏林蓄积5 0 m 3 。各经营区森林蓄积：禁伐区为6 2 1 5 5 3 2 m 3 ，占有林地总蓄 积的2 4 6 ；限伐区为1 0 3 6 5 1 4 3 m 3 ，占有林地总蓄积的4 1 o ；商品林区8 6 8 1 6 7 4m 3 ， 占有林地总蓄积3 4 4 。全局有林地各龄组面积、蓄积：幼龄林面积和蓄积为 2 0 3 6 7 3 h m 2 和6 4 3 8 3 8 m 3 ，分别占有林地面积和蓄积的1 1 9 和2 5 ：中龄林面积和蓄 积为5 5 6 4 8 7 h m 2 和6 0 0 4 8 6 9 m 3 ，分别占有林地面积和蓄积的3 2 5 和2 3 8 ；近熟林面 积和蓄积为3 9 6 7 6 8 h m 2 和6 ，3 1 7 ，6 3 5m 3 ，分别占有林地面积和蓄积的2 3 2 和2 5 o ； 成熟林面积和蓄积为5 1 4 9 8 6 h m 2 和1 1 0 6 5 2 8 7 m 3 ，分别占有林地面积和蓄积的3 0 1 和 东北林业人学硕 。学位沦文 4 3 8 ；过熟林面积和蓄积为4 0 2 4 6 h m 2 和1 2 3 0 7 2 0 m 3 ，分别占有林地面积和蓄积的 2 3 和4 9 。 全局人工林面积和蓄积分别为1 3 1 5 5 4 6 h m 2 和4 3 7 6 1 8 m 3 ，占全局有林地面积和蓄积 的7 6 8 和1 7 。人工林主要林分类型为人工落叶松林，其面积和蓄积分别占人工林总 面积和蓄积的8 9 7 和9 0 1 ；其次为人工杨树林，占人工林总面积和蓄积的6 2 和 7 8 ；其次分别为人工红松林、人工樟子松林、人工云杉林等。 2 1 8 社会经济状况 白河林业局是1 9 7 1 年开始筹建、同时进行总体设计。1 9 7 2 年，经国家正式批复总 体设计后开始建设，建设项目是木材采运、森林更新、制材、生活区、局机关及相应的 供热、供电、给排水、生活区道路、通迅等配套工程。经历2 0 年的边建设，边生产， 至1 9 9 2 年达到设计标准，并通过了国家验收。 林业局内交通便利，内部运输方式为汽车运输，国铁由通化直达白河，和该局贮木 场专用线衔接，国家公路连接长白山及安图县城。局内公路分句呈网状，能通达各林场 各林班的作业点。全局共有公路( 国家公路、林区公路) 9 0 0 多公里，良好的交通条件 非常有利于林业的各项经营活动。 全局下设十个林场，并建成制材厂、汽运处、刨花板厂、贮木场等多个生产单位以 及学校、医院、法院、检查院、公安局等单位，共计5 3 个单位。林业局境内分布有两 江乡、松江镇、二道镇等乡( 镇) 及所属的2 2 个自然屯。 白河林业局至1 9 9 9 年末有林业总人口2 6 0 7 7 人，其中全民职工1 1 4 5 8 人，集体职 工5 8 4 6 人，离退休人员1 7 8 0 人，其它人员1 3 0 0 8 人，该局现有高级专业技术人员6 2 人，中级技术人员5 9 3 人。白河林业局是全州内大型企业，是安图县地方财政收入的缴 税大户。建局以来累计为国家生产木材7 0 1 6 万m 3 ，累计为国家上缴利税2 8 9 6 0 万元， 为国家和地方政府做出了巨大贡献。1 9 9 9 年木材产量2 3 2 0 力m 3 ，工业总产值2 3 7 1 2 万元。企业人力资源充足，设备配套齐全，到2 0 0 0 年末企业形成总资产5 8 4 0 4 万元， 其中固定资产4 6 0 2 4 万元。 2 2 数据来源 森林资源调查统计资料是以白河林业局2 0 0 0 年的森林资源二类调查资料建立 的属性数据库，包括l o 个林场，共1 3 7 5 0 个小班的基本资料。各个林场在白河林业局 的位置分布如图2 1 ： 图2 - 1 白河林业局各林场位置分布图 林场地理资料采用的是1 9 7 1 年版式，b j 5 4 坐标系，1 0 m 等高距的l ：5 0 0 0 0 地形图，和已矢量化的基础小班图层。 数字化高程模型首先对地形图等高线、河流和道路等进行数字化，图幅间进行 边际匹配，形成a r c i n f o 格式的c o v e r a g e 图层；采用t i n 模型对地形c o v e r a g e 进行内 插：将产生的t i n 文件转变为d e m 。 3 研究的主要工具及方法 3 1 主要软件和硬件 3 1 1 主要软件 本研究采用的软件是矢量化软件r 2 vf r a s t e r2v e c t o r3 x ) 、g i s 工具软件 a r c ，i n f 0 9 0 、a r c v i e w 3 2 。 3 1 1 1 r 2 v ( p r o d u c ts u m m a r y r a s t e r 2 v e c t o r 3 x 1 r 2 v 是一种高级光栅图矢量化软件系统。它代替数字化仪将智能自动数字化技术与 菜单驱动图形用户界面有机地结合到w i n d o w sn t 环境中，为用户提供了全面地自动化 光栅图像到矢量图形的转换，它可以处理多种格式的光栅( 扫描图像) ，是一个可以用 扫描的光栅图像为背景的编辑工具。该软件的良好的适用性和高精确度，非常适合于 g i s 、地形图、c a d 等多种系统中。 3 1 1 2 a r c f l n f o ( a r ci n f o r m a t i o n 、 美国环境系统研究所( e r s i ) 开发的a r c i n f o 软件是世界最著名的g i s 软件， 至今已有3 2 年的历史，应用于1 0 0 多个领域1 2 8 j 。a r c i n f o 是出描述地图特征和拓扑 关系的a r c 系统和记录属性数据的关系数据库管理系统i n f o 结合而成。这种混合数 据模型兼顾了空间数据和非空间数据这两种不同性质的数据特点，有效地实现了两类数 据的操作、处理和管理。在软件的结构上采用基本模块组成工具箱，以实现输入、分 析管理和显示输出等方面的功能。a r c i n f o 描述两类地理数据：图形数据和属性数 据。这些数据组织在一个地理数据库中。为了能有效地利用数据，不同类型的数据按照 不同结构存储。属性数据存储在数据库中，图形数据按信息的类型和主题组织为一些 层，每层称为一个c o v e r a g e 2 9 j 。在a r c i n f o 平台上，用户可以访问、集成、可视 化、分析和输出地理信息。a r c 1 n f o 为地理数据和相关数据的自动化采集、管理、显 示提供完整的解决方案，可供任何处理空间数据的软件使用。a r c i n f 0 软件可用于多 种u n i x 工作站、i n t e ln t 和a l p h an t 等平台上。 3 1 1 3a r c v i e w 3 2 a r c v i e w 3 2 是美国环境系统研究所( e s r i ) 研制的基于窗口的集成地理信息系统 和桌面制图系统软件。能用于个人计算机及计算机工作站，但个人计算机用户占大多 数。它支持多类型数据和多种数据库，具有空日】数据的查询和显示、属性表管理、统计 分析、商业之徒和连接多媒体等功能。a r c v i e w 3 2 采用下拉式菜单系统，因此用户不必 记住上千条复杂的命令，是个“用户友好”( u s e r f r i e n d l y ) 系统，还可以直接读入 a r c i n f o 产生的数据，因而二者可以交互式用。