以GIS为基础的人工造林决策与管理系统构思

林业生态工程学结业论文以GIS为基础的人工造林决策与管理系统构思 地信08 朱彤 指导老师：王百田通过本学期对于林业生态工程学的系统学习，我了解到：一直以来，我国的森林资源经营管理都处于比较粗放的水平。由于森林资源与生态环境具有功能上的多样性、形成周期的长期性、状态的动态性、森林成熟的不确定性、分布的广域性及空间结构性，使人们对森林的作用和功能的认识与研究处于简单、肤浅和初级的阶段和水平。自二十世纪九十年代以来，3S技术开始在林业中广泛应用，至今已收到了良好效果。通过课程的学习，我清楚地认识到我国发展林业的重要性，也意识到要想发展好我国的林业，就必须将现代化的科技手段充分运用到林业发展上来。而以GIS为基础的人工造林决策与管理系统，必将使我国的林业发展水平产生长足进步。一、建立“以GIS为基础的人工造林决策与管理系统”的必要性人工造林是扩大森林资源、改善生态环境和缓解中国木材供需矛盾的主要途径之一人工造林在技术上要求根据林木生态适应性和生长发育规律进行科学造林，只有把握住良种壮苗、适地适树、及时抚育间伐、防虫治 病等生产环节，才能达到速生丰产的目的。中华人民共和国建立以来，中国人工造林取得举世瞩目 的巨大成绩。目前，人工林保存面积达2146余万公顷，蓄积量41 670万立方米。但是存在的问题也很突出:首先是人工 林生产力普遍偏低，全国人工林平均每公顷蓄积量只有33.3 立方米，仅相当于全国林分平均每公顷蓄积量的l乃强;其 次是人工造林质量差，造得多，活得少，保存率不到30%提高人工造林技术，加强人工林的管理，由粗放型向集约型过渡，建立高标准集约经营型的人工林生产基地则可大幅度 提高林地生产力。而建立以GIS为基础的森林资源经营管理系统，对森林经营进行自始至终跟踪监测、评价、预测，则可使林业从过去的单一、粗放的经营管理模式走向系统、精准模式。二、关于“以GIS为基础的人工造林决策与管理系统“的可行性分析GIS是多种学科交叉的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据（无论它来自数据库,电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地里图形显示，然后对显示结果浏览，操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地图，现实对象包括人口，销售情况，运输线路以及其他内容。 地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多个时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。与此同时，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及时找出解决问题的合理方案，借用传统方法不是一件容易的事，而利用GIS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，及时做出决策就显得异常的重要。常规的森林资源监测，从资源清查到数据整理成册，最后制定经营方案，需要的时间长，造成经营方案和现实情况不相符。这种滞后现象势必出现管理方案的不合理，甚至无法接受。利用GIS就可以完全解决这一问题，及时掌握森林资源及有关因子的空间时序的变化特征，从而对症下药。基于GIS技术并综合其他学科技术特色的人工造林资源经营管理系统可以从人工林结构，包括人工林资源种类、数量、质量、生态、空间分布等；从测量树因子包括平均高、平均胸径、蓄积等方面进行有效的空间分析，以近现实的状态将陆地森林的空间格局现状提供给研究者和分析者。森林的空间格局，实质是一种基于连续三角网的三维空间分布，通过对三角网和网点树的分布，通过建立数学模型，研究现有森林空间格局在种类、数量、质量、空间分布等方面是否最优，怎样才能达到最优化，建立最佳的森林空间格局，并从林木的竞争机制出发，模拟林分内每株树木生长过程，合理配置人工林或人工群落物种，为优化和调整森林格局提供决策。三、“以GIS为基础的人工造林决策与管理系统”的功能特点 基于GIS的人工造林决策与管理系统就是将林业生产管理的方式和特点溶入GIS之中，形成一套为林业生产管理服务的信息管理系统。以减少林业信息处理的劳动强度，节省经费开支，提高管理效率。GIS在林业上的应用过程大致分为3个阶段，即：(1) 作为人工造林调查的工具：主要特点是建立地理信息库，利用GIS绘制森林分布图及产生正规报表。GIS的应用主要限于制图和简单查询。(2) 作为人工造林资源分析的工具：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) 作为人工林造经营管理的工具：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。GIS在在人工造林上的应用主要有： （1）在人工造林领域环境与森林灾害监测与管理方面中的应用，包括：林火、病虫害、荒漠化等管理，如在 防火管理中，其主要内容有：林火信息管理、林火扑救指挥和时实监测、林火的预测预报、林火设施的布局分析等；（2）在人工林调查方面的应用，包括：森林资源清查和数据管理，这是GIS最初应用于林业的主要方面、制定森林经营决策方案、林业制图；（3）人工造林森林资源分析和评价方面，包括：林业土地利用变化监测与管理、用于分析林分、树种、林种、蓄积等因子的空间分布、森林资源动态管理、林权；（4）人工林结构调整方面，包括：林种结构调整、龄组结构调整；（5）人工林经营方面，包括：采伐、抚育间伐、造林规划、速生丰产林、基地培育、封山育林等（6）人工林中野生动物植物监测与管理。例：以人工林发生火灾时的扑火指挥为例进行分析：一旦发生火警，立即根据报警在地图上自动查询显示火警位置情况，并根据该模型对林火发生的蔓延的可能性进行分析并做出定量的预测，同时叠加防火设施信息，系统迅速通过GIS中的缓冲区模型分析计算，显示出火区周围重要保护目标、人员分布情况、各防火设施至火警点线路等，科学合理地制定各种扑火计划，为领导部门指挥防火扑救进行人员设备调动调配提供技术和方法支持。一般人工造林所用的种子、苗木或其他繁殖材料经过人为选择和培育，具有良好的遗传品质和种质，有较强的适应性。在此基础上“以GIS为基础的人工造林决策与管理系统”将达到以下效果：人工造林树木个体密度适宜，在林地上分布均匀，避免了种内 竞争的消耗。在人工造林中，可以用较少的树木个体数量形成森林，群体结构合理。 人工林中，生长整齐的树木个体有利于林木提前郁闭，并且郁闭后个体分化程度相对较少。四、总结与展望随着当代科技的发展，越来越多的前沿技术将运用到我国林业发展建设中。而以GIS为基础，充分结合其他学科特点构建的人工造林决策与管理系统，也将在林业生产中发挥越来越大的作用。在此基础上，我国林业的发展将从