基于地理信息系统支持的退耕还林空间决策方法研究——以河北省张.pdf

河北农业大学 硕士学位论文 基于地理信息系统支持的退耕还林空间决策方法研究 以河 北省张北县为例 姓名 张志东 申请学位级别 硕士 专业 森林培育 指导教师 黄选瑞 张国胜 20040610 摘要 退耕还林工程是一项时间长 规模宏大 涉及领域广泛的系统工程 不仅关系 到于百万农民的切身利益 同时也关系到粮食安全和水资源平衡问题 退耕还林工程 实施过程中所面临的问题 突出的体现在如何根据特定区域社会经济发展水平 生 态环境建设和保护需要 在粮食安全和生态用水等一系列条件制约下 确定 哪该 退 退多少 退耕之后种什么 以及采取什么样的 植被恢复模式 等关键理 论和技术方法 为此 论文以可持续发展理论和生态恢复植被理论为指导 以地处 坝上高原农林交错区的河北省张北县为研究对象 地理信息系统 G I S 为研究平台 借助于相应的数学分析方法 探寻解决上述问题的有效途径与方法 研究结果表明 综合运用地理信息系统 数据库技术建立退耕还林基础信息库 是有效开展退耕还林决策研究的基础 研究中利用M a p I n f o E R D A S 和F o x P r o 等 图形图像和数据管理软件 通过对各种图形数据采用扫描仪输入 屏幕数字化 叠 加等一系列操作 生成了地块图和各种要素图 通过对属性数据输入 数据编码 编程等一系列处理 生成了属性数据库 通过建立关键字段的方法 实现了二者之 间的互访查询 最终建立了张北县退耕还林还草本底信息库 在对土地资源进行现状诊断的基础上 应用主成分分析法和专家咨询法构建了 土地评价指标体系 应用层次分析法和专家咨询法确定了各参评指标的权重 采用 综合指数法和限制因素法相结合 以地块为评价的基础单位 对张北县的土地资源 进行了土地适宜性评价 并确定了划分等级界限值以及其计算方法 得出的评价结 果符合实际 客观可行 这一结果从理论上解决了如何确定土地利用方向问题 即 哪该退 的问题 利用M a p I n f o 软件分析功能 将土地利用现状图和土地适宜性评价图进行叠加 分析 临界适宜和不适宜土地已开垦的要退耕 利用S Q L 选择模块最终确定了退耕 地块及还林还草地 研究结果显示 全县退耕理论面积为5 12 7 7 2 h m 2 占耕地总面 积的4 0 1 还林面积为1 32 4 5 9h m 占退耕地面积的2 5 8 还草面积为3 80 3 1 3 h m 3 占退耕地面积的7 4 2 从理论与技术上解决了 退多少 的问题 鉴于土地资源动态变化特征和粮食安全需要 研究中采用最小人均耕地面积和 耕地压力指数模型 对张北县各乡镇退耕可能造成的粮食安全问题进行分析 并根 据分析结果 结合实际情况 以最小人均耕地面积为调控器 以耕地压力指数为粮 食安全 状况指示器 确定了张北县退耕还林还草工程的调控机制 该机制可操作性 强 可随时通过更新社会经济数据库 重新确定参数值 通过模型计算 可确定年 度退耕计划并制定相应的调控措施 解决了如何根据社会经济 资源环境动态变化 信息 实现退耕还林动态决策的技术途径 在G I S 软件支持下 通过对退耕地立地因子进行分析 确定了1 3 个立地类型和 在此基础上进行了立地评价 根据立地等级和各立地条件特点 进行了适地适树 草 研究 进而确定了各立地类型的育林方向 树 草种选择以及相应的林草恢复模式 从而系统的解决了 退了以后种什么 以及 采取什么样的植被恢复模式 问题 关键词 地理信息系统 退耕还林 草 土地适宜性评价 空间决策 粮食安 全 张北县 T h eS t u d yont h eS p a t i a lD e c i s i o no ft h eR e c l a m a t i o no f A g r a r i a nL a n df o r A f r o r e s t a t i o nB a s e do nG e o g r a p h i c a lI n f o r m a t i o nS y s t e m t h ec a s eo fZ h a n g b e ic o u n t yi nH e b e i p r o v i n c e S p e c i a l i t y F o r e s tC u L t i v a t i o n P o s t g r a d u a t e Z h a n gZ h i d o n gS u p e r v i s o r P r o f H u a n g X u a n r u i A b s t r a c t t h ep r o j e c to fl a n dc o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s to rg r a s s l a n di sas y s t e m e n g i n e e d n g w h o s es p a no ft i m e s c a l ea n df i e l dm u s tb el o n g b r o a da n dw i d e r a n g i n g B a s e do nt h i sr e a s o n i th a sn o tm e r e l ya f f e c t e dt h ef i r s t h a n db e n e f i to fm i l l i o n su p o n m i l l i o n sp e a s a n t r i e s a n da l s oa f f e c t e dt h ep r o b l e m so fc e r e a l sf o o ds e c u r i t ya n dw a t e r r e s o u r c e se q u i l i b r i u mm o r e o v e r T h ep r e d o m i n a n tP r o b l e m se x i s t i n gi nt h ep r o c e s so ft h e p r o j e c ti m p l e m e n t a t i o nr e s tw i t hh o w t oe n s u r et h ek e yt h e o r i e sa n dt e c h n i q u em e t h o d si n h a r m o n yw i t has e r i e so fc o n d i t i o n s s u c ha st h el e v e lo fs o c i a l e c o n o m i cd e v e l o p m e n t t h en e e d so fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc o n s t r u c t i o na n dp r o t e c t i o n t h ec e r e a l sf o o ds e c u r i t y a n dt h ee c o l o g i c a lu t i l i z a t i o no fw a t e ri nas p e c i a l l yd e s i g n a t e dr e g i o n T h ea s p e c t s r e l a t i n g t ot h e s ec o r r e l a t i o n st h e o r i e sa n dt e c h n i q u em e t h o d si n c l u d e c h o i c eo f d e f a r m i n gl a n d s t h en u m b e ro fd e f a r m i n gl a n d s s e l e c t i o no fp l a n t sp l a n t e di nt h e d e f a r m i n g l a n d s t h er e s e a r c hf o rp a t t e r n so fv e g e t a t i o nr e h a b i l i t a t i o no nt h e d e f a r m i n gl a n d s a n dS Oo n H e n c e U n d e rt h eg u i d eo fe c o l o g i c a lr e h a b i l i t a t i o nt h e o r y a n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt h e o r ya n dw i c 1 1t h es o f t w a r ep l a t f o r mo fg e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h ec o r r e s p o n d i n gm e t h o d so f m a t h e m a t i c a la n a l y s i s t h ea r t i c l e t a k e sZ h a n g b e ic o u n t yo fH e b e ip r o v i n c e s i t u a t e da tt h ee c o t o n eo fB a s h a n ga l t i p l a n o a s t h eo b j e c to fs t u d ya n dt h ee f f e c t i v ew a y sa n dm e t h o d sa i m e dt or e s o l v et ot h ea b o v e p r o b l e m sa r ep r o b e d t h ec o n c l u s i o no ft h es t u d yi n d i c a t e dt h a ti t i st h eb a s i st od e v e l o pe f f e c t i v e l yt h e d e c i s i o n m a k i n gr e s e a r c hf o rt h ep r o j e c to fl a n dc o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s t l a n d t h a tt h es y n t h e t i c a la p p l i c a t i o n so fg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h ed a t a b a s e t e c h n i q u e t Ob u i l dt h eb a c k g r o u n dd a t a b a s eo ft h ep r o j e c to f c o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt o f o r e s t l a n d W i t hG I Ss o f t w a r eo fM a p l n f oa n dE R D A Sa n dd a t a b a s es o f t w a r eo fF o x P r o e t c t h em a po fp l o ta n dm a p so fk e ye l e m e n t sa r ec r e a t e dt h r o u g has e r i e so fo p e r a t i o n s u c ha sg r a p hd a t ai n p u t t i n gb ys c a n n e r s c r e e nd i g i t i z i n g o v e r l a p p i n g e t c T h r o u g ha s e r i e so fp r o c e s s i n gs u c ha sa t t r i b u t ed a t ai n p u t t i n g d i g i t a lc o d i n g p r o g r a m m i n ga n dS O o n t h ea t t r i b u t ed a t a b a s ei sc r e a t e d T h r o u g hs e t t i n gu pk e yf i e l d t h em u t u a lq u e r y b e t w e e ne a c ho t h e rh a sb e e nr e a l i z e d F i n a l l y t h ef u n d a m e n t a li n f o r m a t i o nd a t a b a s ef o r r e d u c i n gc u l t i v a t e dl a n dt op l a n tf o r e s ta n dg r a s si nZ h a n g b e ic o u n t yh a sb e e ne s t a b l i s h e d B a s e do nt h ed i a g n o s i so ft h ep r e s e n ts i t u a t i o nf o rl a n dr e s o u r c e s s i m u l t a n e o u s l y u s i n gp r i n c i p l ec o m p o n e n t sa n a l y s i sa n dD e l p h im e t h o d t h i sp a p e rs e t su pa ni n d e x s y s t e mo fl a n da s s e s s m e n t T h ew e i g h to f e a c hi n d i c a t o ri sc a l c u l a t e db yu s i n gt h em e t h o d o fA n a l y t i cH i e r a r c h yP r o c e s s A H P a n dD e l p h im e t h o d I nt h ep r o c e s so ft h el a n d s y n t h e t i ca s s e s s m e n t t h ep l o tw a st a k e na se v a l u a t i n gu n i t c o m p l e x i n d e xm e t h o da n d l i m i t e d f a c t o rm e t h o da r ec o m b i n e dt ou s eo na s s e s s i n gl a n dr e s o u r c e s T h ec r i t i c a lv a l u e s o fa s s e s s m e n tc l a s s i f i c a t i o na n dt h ec a l c u l a t i n gm e t h o dw e r eg i v e ni n t h e p a p e r c o m p a r i n gw i t ht h ea c t u a ld a t at h a tt h er e s u l tw a ss a t i s f i e d T h e o r e t i c a l l y t h er e s u l t r e s o l v e st h ep r o b l e mo fh o wt oe n s u r et h ed i r e c t i o n sf o rl a n du t i l i z a t i o n t h a ti s t h e p r o b l e mo f w h e r eo u g h tt or e t r e a t U s i n gM a p l n f o c r i t i c a ls u i t a b l ea n du n s u i t a b l ef a r m l a n 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i c a l l y t h er e s u l tr e s o l v e st h ep r o b l e mo f t h e n u m b e ro fd e f a r m i n gl a n d B a s e do nt h ef e a t u r eo fd y n a m i cc h a n g eo fl a n dr e s o u r c ea n dt h en e e do ff o o d s e c u r i t y t h em o d e o fm i n i m u mc u l t i v a t e dl a n dp e rc a p i t aa n dt h em o d e lo ft h ei n d e xo f f a r m l a n dp r e s s u r ea r ea p p l i e dt ot h ea n a l y s i so nt h ep r o b l e mo ff o o d s e c u r i t ya f t e r d e f a r m i n gi ne a c ht o w no f Z h a n g b e ic o u n t y A c c o r d i n gt ot h ea n a l y t i c a lr e s u l t sc o m b i n e d w i t hp r a c t i c a lc o n d i t i o n s t a k i n gt h em i n i m u mc u l t i v a t e dl a n dp e rc a p i t aa sc o n t r o l l e ra n d t h ei n d e xo f c u l t i v a t e dl a n dp r e s s u r ea si n d i c a t o r t h er e g u l a t i v em e c h a n i s mf o rt l ep r o j e c t o fl a n dc o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s to rg r a s s l a n di n Z h a n g b e ic o u n t yh a sb e e n e s t a b l i s h e d n l er e g u l a t i v em e c h a n i s mh a ss t r o n gp r a c t i c a l i t ya n ds i m p l eo p e r a t i o na n d c a r lr e g e n e r a t es o c i e t y e c o n o m yd a t a b a s et i m e l y r e g e n e r a t ev a l u eo fp a r a m e t e r sa n dC a n e n s u r et h ed e f a r m i n gp l a na n ds e tu pc o r r e s p o n d i n gr e g u l a t i v em e a s u r e st h r o u g hm o d e l c a l c u l a t i o n T h i sp a r tr e s o l v e st h ep r o b l e mo fh o wt or e a l i z et h et e c h n i c a lm e t h o do f d y n a m i cd e c i s i o nf o rt h ep r o j e c to fl a n dc o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s t l a n db a s e do n t h ed y n a m i cc h a n g ei n f o r m a t i o ni n v o l v e dw i t ht h ea s p e c t so fs o c i e t y e c o n o m y r e s o u r c e s a n de n v i r o n m e n t T h r o u g ha n a l y s i s0 Uf a c t o r so f t h ed e f a r m i n gs i t e sb a s e do nG I S i t i sd i v i d e di n t o1 3 s i t et y p e si nt o t a ld e f a r m i n gl a n d S i m u l t a n e o u s l y t h es i t e se v a l u a t i o nh a sb e e nc a r r i e d o u tb a s e da b o v e A c c o r d i n gt Ot h eg r a d e so fs i t e sa n dc h a r a c t e ro f e a c hs i t ec o n d i t i o n s t h e f o r e s t r yc o n s t r u c t i o nh a sb e e ns t u d i e da n db a s e do nt h er e s e a r c h t h i sp a p e re n s u r et h e a f f o r e s t e dd i r e c t i o n s t r e eo rg r a s ss p e c i e ss e l e c t i o n sa n dt h ec o r r e s p o n d i n gf o r e s to rg l a s s r e h a b i l i t a t i o nm o d e l sf o re v e r ys i t et y p e s S y s t e m a t i c a l l y t h i sp a r tr e s o l v e st h ep r o b l e m s o f s e l e c t i o no fp l a n t sp l a n t e di nt h ed e f a r m i n gl a n d s a n d w h i c hp a t t e r n so fv e g e t a t i o n r e h a b i l i t a t i o ns h o u l db et a k e no nt h ed e f a r m i n gl a n d s K e yw o r d s G e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m C o n v e r s i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s to r g r a s s l a n d L a n dr e s o u r c e ss u i t a b i l i t ya s s e s s m e n t S p a t i a ld e c i s i o n m a k i n g F o o ds a f e t y Z h a n g b e ic o u n t y 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 究成果 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得盈j E 盛些盍堂或其它教育机构的学 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已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名 夤L 名 毛 签字日期 伽 尹年 月功日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解逦些盔些太堂有关保留及使用学位论文的规定 有权保 留并向国家有关部门 机构 送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查 借 阅 本人授权趣j s 盔些太堂可以将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 缩印或扫描等方法加以保存或编成学位论文 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 学位论文作者签名 强丢 荐7 签字日期 秒口 年6 月细 翩虢谬墨嗨 签字日期 矽汐 年舌月矽日 基丁二地理信息系统支持的退耕还林空间决策方法研究 以河北省张北县为例 l 引言 生态环境是人类生存和发展的基本条件 是经济社会发展的基础 然而 随着我国人口 的不断增加 生产的迅速发展 特别是以种植业为主的农业生产活动 造成了盲目开垦和毁 林造田 在山脚 陡坡大面积地开荒种粮 加之乱垦滥伐 致使大面积的森林草地消失 尤 其在干旱半干旱的农牧交错区此现象表现的更为严重 如以农牧交错区的强北县为例 该县 草场已由1 9 6 0 年的2 5 0 0 0 0 h m 2 减少到目前的8 0 0 0 0 h m 2 植被严重破坏 水土流失加剧 生 态环境不断恶化 自然气候发生了巨大变化 自然灾害 暴洪灾害频次骤增 特别是2 0 0 0 年春季3 4 月间 沙尘暴1 1 次袭击了北京城 沙尘暴的肆虐 给国人再一次敲起了生态恶 化的警钟 人们开始正视生态环境不断恶化的现实 1 9 9 9 年 党中央统揽全局 高瞻远瞩 作出了实施退耕还林还草的战略决策 退耕还林还草是一项带有全局性 睦远利益的工作 也是一项群众性 技术性极强且十 分复杂的系统工程 从四年来的试点工作来看 退耕还林还草工程己取得了多方面积极意义 上的成果 再造山川秀美的宏伟蓝图 在一步步的实现 但是 在实施过程中也暴露出了 这样那样的许多问题 诸如 在哪里退 退了之后种什么 如何解决林粮矛盾 以及 采 取哪些植被恢复模式 等技术性很强的实际问题 这些问题的存在 严重影响了退耕还林还 草工程的实效性和可持续性 这些问题虽已有报道 但比较零散 系统性不强 解决途径和 方法很难大范围推广 针对这一现实 寻求解决这些技术问题的切实可行的方法和途径就显 得至关重要 本文正是在这种背景下 以河北省张家口市张北县退耕还林还草工程为研究对象 以生 态恢复植被理论为指导思想 以地理信息系统 G I S 为研究环境 在参阅了国内外退耕还 林还草中的新技术 新方法的基础上 就上述退耕还林还草过程中亟待解决的技术上的难题 作一些探索 以实现退耕还林还草过程健康持续的进行 河北农业大学硕士学位论文 2 1 研究区概况 2 研究区概况与研究的技术路线 2 1 1 地理位置 张北县位于河北省的西北部 东经1 1 4 1 0 1 1 5 2 7 北纬4 0 5 7 4 1 3 4 东西1 0 0 k m 南北6 4 k m 总面积3 8 17 3 8 7 h m 2 政府所在地位于县靖中心的张北镇 县境东北 东南与沽 源 崇礼县毗邻 北与康保县交界 西j E 与内蒙古自治区商都县相连 西与尚义县接壤 正 南与张家口市 万全县相邻 距北京市2 4 0 k m 距张家口市4 5 k m 全县轮廓见图2 1 F i 9 2 1T h ed r a w i n go f f r a m e w o r ki nZ h a n g b e ic o u n t y 2 1 2 自然 环境概况 2 1 2 1 地形 地貌 张北县地处内蒙古高原南缘的坝上地区 全县地势东南高西北低 东北部桦皮岭是全县 最高的山峰 海拔2 1 3 9 m 最低处位于西北的安固里淖湖 海拔1 3 1 0 m 是境内内陆河流的 汇集处 县域内地形地貌复杂 境内东部和南部边缘 形成坝头山地 是坝上坝下的天然分 水岭 面积1 4 38 4 0 9 h m 2 占全县总面积的3 7 7 西部是起伏不平的丘陵 面积1 2 98 8 5 5 h m 2 占全县总面积的3 4 0 中部为波状平原 面积1 0 80 1 2 3h m 2 占全县总面积的2 9 3 2 1 2 2 气候条件 张北县属北温带大陆性季风气候 常年受内蒙古高气压控制 年均降雨量3 9 7 6 m m 最 长连续无降水日数6 0 天 夏季降水量占全年得7 0 年蒸发量1 7 7 2 m m 无霜期1 0 7 天 最 短8 7 天 年均气温2 6 极端最低气温 3 4 8 C 极端最高气温3 5 1 1 0 积温1 9 6 2 年均7 级以上大风日数5 8 天 晟多9 1 天 其中春季大风日数占全年的4 3 年均沙尘 2 基于地理信息系统支持的退耕还林空间决策方法研究 以河北省张北县为例 暴天气1 0 天 年平均臼照时间29 0 7 9 小时 日照百分率为6 6 以上光 热 水三要素的组合状况 决定了张北县气候资源的主要特点是 高寒 降水 年际变化大且四季分布不均 特别是春旱严重 多风 无霜期短 昼夜温差大 这些气候特 征成为本县农林牧发展的主要制约因素 2 1 2 3 土壤特征 县域全部属于干旱草原栗钙土带 分栗钙土 草甸土和盐碱土三个土类 以栗钙土为主 面积3 2 75 3 1 8h m 占全县总面积的8 5 8 草甸土l l8 3 3 9h m 2 占全县总面积的3 1 盐碱土4 2 3 7 3h m 2 占全县总面积的1 1 I 坝头山地多为残坡积壤质暗栗钙土 土层厚而肥 沃 西部多为玄武岩残坡积壤质栗钙土 薄而不均 石砾含量多且肥力不等 水土流失严重 中部多为浅位钙积栗钙土和沙质栗钙土 质地松散 肥力较低 低洼处和淖泊周围盐碱土较 多 全县土壤有机质含量较高 含量1 以上的土地占全县总土地面积的8 8 1 土壤全氮含 量较低 含量大于l 的土地仅占全县总土地面积的1 4 6 5 0 多的土地面临不同程度的缺 氮现象 全县土壤缺磷现象严重 3 0 多的土地速效磷含量小于3 p p m 全县速效钾的含量以 中等水平居多 其中大于1 5 0 p p m 的土地占全县土地的2 5 7 总之 全县土壤养分状况是 有机质含量高 缺磷 少氮 钾相对丰富 2 I 2 4 植被状况 张北县2 0 0 1 年有林地3 87 8 0 6 h m 2 占全县土地总面积的1 0 2 其中林分3 62 3 3 2h m 2 疏林18 0 2 6h m 2 未成林1 9 5 5h m 2 灌木林5 3 6 5h m2 苗制1 2 8h m 2 牧草地7 7 7 8 0 h m 2 占全县 土地总面积的2 0 4 适生乔木树种以落叶松 云杉 棒子松 杨树 榆树 柳树为主 灌 木以沙棘 柠条 枸杞 山杏为主 草本以冰草 沙打旺 皮碱草 苜蓿和老芒麦为主 2 1 2 5 自然灾害状况 张北地区特殊的地形地貌和气候条件是造成本区大面积沙化和水土流失等自然灾害的 主要原因 同时人为原因如过度垦植 超载过牧和粗放经营也是造成自然灾害加刷的重要原 因 近几年米 张北县土地沙化 水土流失面积不断扩大 沙化程度和水士流失强度不断加 剧 据查 目前沙化土地面积已占全县土地总面积的5 2 8 水士流失面积则占到了全县土 地总面积的8 3 5 如此严重的沙化 水土流失现状 已直接造成耕地 草场质量下降 影 响到了人民的生产和生活 生态环境整治已刻不容缓 2 1 3 社会经济概况 张北县辖1 8 个乡镇 未包括沙沟乡和宇宙营乡 3 6 6 个行政村 据统计 2 0 0 1 年末总 户数1 2 8 9 7 I 户 总人口3 5 2 4 9 3 人 其中农业人口3 l3 9 I5 人 农业人口密度8 2 人 k i n 2 全 县年财政收入3 5 1 5 万元 其中地方财政收入2 1 8 9 万元 农民人均纯收入1 18 9 元 其中农 民人 蚜可支配收入11 4 8 元 全县主要以种植春小麦 莜麦 马铃薯 亚麻 蚕豆等短期农作物为主 2 0 0 j 年全县粮 食总产量达1 7 3 3 4 0 0 0 k g 油料产量9 0 4 0 0 0 k g 分别比上年下降4 92 和6 3 7 粮油产量尽 管大幅度减产 但蔬菜 甜菜对稳定农村经济 促进农民增收 增强减灾自救能力发挥了重 河北农业大学硕士学位论文 要作用 全县种植蔬菜7 4 0 0 h m 2 甜菜7 8 0 0h m 2 总收入分别达到1 6 1 2 0 万元和2 7 4 2 万元 两菜纯收入达到了农民人均收入的3 7 4 f 2 2 研究的技术路线 本研究技术路线包括五个步骤 第一步 在地理信息系统软件M a p l n f o E R D A S 和数据 库软件F o x P r 0 6 0 等平台上 通过对各种图形数据的生成 叠加和处理生成了地块图和各种 专题图 通过对属性数据输入和进行数据编码等一系列处理 晟终生成了退耕还林还草信息 库 第二步 主要进行了土地评价研究 包括土地现状诊断和土地适宜性评价两个部分 这 部分的关键是进行评价模型的确定以及参评指标的选择和指标权重的确定 第三步 在土地 评价的基础上 用土地利用现状数据与土地适宜性数据进行叠加分析 确定退耕地的数量及 其空间分布 以及根据宜林宣牧情况最终确定还林还草地 第四步 对退耕各乡镇进行粮食 安全性评价并制定具体的调控措施 这步的关键是数学模型以及各参数值的确定 第五步 对退耕还林地进行立地分类以及相应的林 草种和治理模式的选择 具体的操作流程见图2 2 圄2 2 张北县退耕还林还草空间决策研究流程图 F i 9 2 2T h er e s e a r c hf r a m e w o r ko f s p a t i a ld e c i d i n g0 1 1t h ec o n s e r v a t i o nf r o mf a r m l a n dt of o r e s to rg r a s s l a n d 4 基于地理信息系统支持的退耕还林空间决策方法研究 以河北省张北县为例 3 研究内容 3 1 研究所用的软 硬件条件 进行本研究需要收集 分析 处理 总结和生成丈量的数据 图表和文件 传统的技术 手段速度慢 精度低 数据难以更新 也难以发现规律性 但是借助于遥感科学 计算机科 学和地理信息系统技术 实现了数据处理 分析以及图件编制等工作流程的自动化 不仅提 高了效率 而且极大的提高了研究成果的质量 便于成果的应用和更新 计算机软 硬件环 境是进行张北县退耕还林还草空间决策的重要保证 在很大程度上保证了研究的科学性 准 确性和严谨性 并且缩短了研究时间 促进了研究成果的交流和推广应用 基于G I S 的张北县退耕还林还草空间决策是在品牌机I n t e l R 内存5 1 2 M B 硬盘1 2 0 G 下完成的 配有C a l c o m pd r a w i n g b o a r d4 4 8 0 数字化仪 H PC o l o rL a s e r j e t8 5 0 0 彩色激光打 印机 H PD e s i g n J e t7 5 0 CP l u s 绘图仪和C o n t e xF s s8 3 0 0 扫描仪 G I S 软件是采用美国M a p l n f o 公司开发的M a p l n f 0 6 0 和M a p B a s i c 6 0 美国E R D A S 公司 开发的E R D A S 8 4 和美国E S R I 公司开发的A r c v i e w 3 2 其中主要采用的是美国M a p I n f o 公 司开发的M a p l n f 0 6 0 和M a p B a s i c 6 0 数据库软件采用F o x p r 0 6 0 和E X C E L 2 0 0 0 统计软件 采用美国S A S 公司开发的S A S 8 2 3 2 数据库的构建 3 2 1 数据类型 地理信息系统的数据库存储一类特殊的数据 除具有一般通用数据库中常见的数字 字 符表示的数量和名称数据如乡名 村名 坡度 土壤类型 土壤有机质含量等 还必须管理 具有空间定位和拓扑关系的空间地理特征数据 如点 线 面图形 X Y 坐标 地理经纬 度等 前一类通常称为非几何属性数据 后者称为空间数据或图形数据 J L 何属性 二者共 同构成了地理信息系统的数据库 因此地理信息系统数据库常被称为空间数据库 地理数据 库或地学数据库 属性数据和空间数据是从两个方匝描述周一地块单元特征和位置的 但二 者随时间的变化是相对独立的 即在不同时间 空间位置不变 但其属性特征可能已经发生 变化 反之 属性特征不变 但其空间特征也可能发生变化 因此 需要将空间数据和属性 数据分别存储 分别建立属性数据库和空间数据库 然后通过一个接口将二者连接起来 共 同完成对每一地块单元的描述p 本项研究将张北县按照1 8 个乡及张北全县分别建立了1 9 个属性数据库和1 9 个图形数 据库 3 2 2 数据采集分析 数据采集是进行此项研究的准备阶段 收集与退耕还林还草空间决策有关的自然 社会 河北农业大学硕士学位论文 经济等资料并进行整理 它的主要作用是为此项研究提供必要的基础数据 在数据库建库过程中 对数据源的采用应遵循以下原则 针对性根据土地综合评价的目标 有目的的采集所需的各种数据 完整性数据是数据库的生命所在 但由于种种原因 人们往往不愿把数据送入数据库 数据不全 这是很多数据库不实用的原因 打破各部门之间的门户界限 并从不同侧面 不 同层次 不同角度采集围绕某一主题的有关数据 保证数据库的有效和供应渠道的畅通 以 利于完整的反映该主题和进行综合分析 真实性采集的数据咀主管部门经过实测 验证的可靠数据为准 并能充分反映当地实 际情况 对已变更的数据 通过野外调查和实地考察 并结合现有的权威性数据加以纠正 按照上述原则 本次研究的数据资料列举如下 3 2 2 1 图形数据资料 T M 数字影像充分考虑土地利用情况的现实性和各种植物的光谱特性 以我国卫星 地面站1 9 9 9 年接收的5 号和7 号陆地卫星最新T M 影像的4 3 2 波段合成的标准彩色影 像作为信息源 l 5 0 0 0 0 地形到河北省林业规划院提供 1 5 0 0 0 0 张北县分类经营图河北省林业规划院提供 1 5 0 0 0 0 张北县行政图河北省林业规划院提供 1 5 0 0 0 0 张北县土壤类型图河北省张北县计划局提供 1 5 0 0 0 0 张北县土地利用现状图及数据河北省林业规划院提供 1 1 0 万张北县2 0 c m 耕层速效钾含量图河北省张北县计划局提供 i 1 0 万张北县2 0 c m 耕层有机质含量罄河北省张北县计划局提供 1 0 万张北县2 0 c m 耕层速效磷含蟹图河北省张北县计划局提供 l 1 0 万张北县2 0 c m 耕层全氮含量图河北省张北县计划局提供 1 5 0 0 0 0 张北县年降水量分布图河北省张北县气象局提供 1 1 0 万张北县年平均温度分布图河北省张北县气象局提供 注 张北县分类经营图是以1 5 0 0 0 0 地形图和卫片为工作底图 根据等高线及山脊线 山谷线等人一i 区划并在实地调查的基础上编制而成的 士地利用现状图与土壤图是在实地抽 取训练样地 在计算机上对该地区的T M 数字影像 1 9 9 9 3 0 m 3 0 m 建立样本判读标志 应用遥感软件进行遥感影像的投影变换 几何配准 然后对该地区进行识别监督分类判读的 基础上并结合分类经营图 研究区土地利用状况等资料绘制而成的 3 2 2 2 属性数据资料 粮食单产 k g h m 2 粮食播种面积 h r n 2 总播种面积 h m 2 实际人均耕地面积 h m 2 人 各乡镇人口数 水分供应能力 各乡镇劳动力密度 人 h m 2