劉姝穎

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測(cè)院，遼寧 沈陽(yáng) 110122)

林地變更調(diào)查工作是近幾年開(kāi)展的常規(guī)性基礎(chǔ)調(diào)查工作，是在林地“一張圖”基礎(chǔ)上，收集林業(yè)經(jīng)營(yíng)區(qū)劃數(shù)據(jù)(包括：森林采伐、造林、撫育、新成林等)和林地變化(包括征占林地和新增林地)數(shù)據(jù)，通過(guò)上一年度和本年度兩期遙感影像地類(lèi)的判讀，結(jié)合現(xiàn)地補(bǔ)充調(diào)查核實(shí)等技術(shù)手段，更新林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)圖斑空間分布與管理因子屬性信息，作為林地變更調(diào)查工作的成果[1]。林地變更調(diào)查工作重點(diǎn)是對(duì)林地范圍、林地利用狀況、林地管理屬性等的核實(shí)調(diào)整及林分調(diào)查因子等內(nèi)容的變更調(diào)查。全國(guó)林地“一張圖”林地圖斑矢量數(shù)據(jù)主要為面狀矢量數(shù)據(jù)，以shp或GDB格式存儲(chǔ)，屬性數(shù)據(jù)以DBF格式存儲(chǔ)[2]。

ArcMap是ArcGIS Desktop中一個(gè)主要的也是GIS用戶最常使用的應(yīng)用程序，用于顯示和瀏覽數(shù)據(jù)[3]。它不僅是一個(gè)地圖制作和分析的工具，同時(shí)也是ArcGIS的數(shù)據(jù)編輯工具，它提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯功能，可以編輯ArcGIS中任何矢量數(shù)據(jù)格式，如Shapefiles、Geodatabase[4]，也可以編輯地理數(shù)據(jù)庫(kù)(文件、個(gè)人或SDE)中的獨(dú)立表、要素圖層屬性表、dBase表、INFO表、Microsoft Excel表[3]等，這使利用ArcGIS更新森林資源矢量數(shù)據(jù)成為可能。本文以ArcGIS 10.2漢化版為例，闡述利用ArcGIS更新森林資源矢量數(shù)據(jù)的方法和步驟。

1 需準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)、材料和軟件

1.1 最新森林資源矢量數(shù)據(jù)及相關(guān)材料

本文以鞍山市岫巖縣最新的shp格式的林地“一張圖”數(shù)據(jù)為例。林地“一張圖”是依據(jù)林地保護(hù)利用規(guī)劃建立的林地現(xiàn)狀圖形數(shù)據(jù)，是林地保護(hù)管理的技術(shù)支撐，是利用近期高分辨率的遙感數(shù)據(jù)和已有的一類(lèi)、二類(lèi)調(diào)查資料構(gòu)建的全國(guó)統(tǒng)一的森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)[2]，采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)，投影方法為Gauss Kruger(高斯-克呂格)投影，6度分帶不加帶號(hào)。

除林地“一張圖”外，還需準(zhǔn)備變更年度內(nèi)有關(guān)林地林木資源變化的各類(lèi)檔案資料(營(yíng)造林、采伐利用、合法使用林地、違法占用林地以及森林災(zāi)害等)；公益林、青山分區(qū)、林地保護(hù)等級(jí)調(diào)整等審批材料；林地權(quán)屬調(diào)整、行政界線調(diào)整等證明材料；其它能證明林地范圍變化及林地利用狀況和管理屬性變化的材料。

1.2 輔助更新數(shù)據(jù)

1.2.1 最新衛(wèi)星遙感影像 本文以鞍山市岫巖縣最新的衛(wèi)星遙感影像為例。同樣采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)，投影方法為Gauss Kruger(高斯-克呂格)投影，6度分帶不加帶號(hào)。由國(guó)家林業(yè)草原局調(diào)查規(guī)劃院統(tǒng)一下發(fā)，分辨率原則上不低于2.5 m，采用當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)季節(jié)(通常南方地區(qū)采用6—12月，北方地區(qū)采用6—10月)接收的衛(wèi)星遙感影像(本文中舉例的鞍山市岫巖縣采用的是國(guó)家測(cè)繪局資源三號(hào)衛(wèi)星2018年6月拍攝的遙感影像)。

1.2.2 GPS坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù) 各類(lèi)手持GPS接收機(jī)采集到的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，通常采用WGS 1984(G1150)坐標(biāo)系，以txt、xlsx、dBase格式保存。

1.3 軟件

本文中以ArcGIS 10.2漢化版為例。ArcGIS 10作為一個(gè)可伸縮的GIS平臺(tái)，它的產(chǎn)品線家族涉及桌面、服務(wù)器、移動(dòng)和Web應(yīng)用等多個(gè)方面。ArcGIS Desktop是一套完整的專(zhuān)業(yè)GIS應(yīng)用軟件，包含了一套帶有用戶界面的Windows桌面應(yīng)用程序，如ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox等。ArcCatalog應(yīng)用程序是為ArcGIS Desktop提供組織和管理各類(lèi)地理數(shù)據(jù)的目錄窗口[3]。自ArcGIS 10版本起，已將ArcCatalog嵌入到ArcMap中。ArcToolbox是地理處理工具的集合，能夠處理各種類(lèi)型的輸入，包括Geodatabase、Shapefile等矢量數(shù)據(jù)、各種格式的柵格數(shù)據(jù)以及非空間的表格數(shù)據(jù)。自ArcGIS 9版本起，ArcToolbox就變成了一個(gè)可?？看翱?，內(nèi)嵌在其他桌面應(yīng)用程序(如ArcMap、ArcCatalog)中[5]。

ArcView、ArcEditor和ArcInfo是三級(jí)桌面軟件ArcGIS desktop的三級(jí)產(chǎn)品，功能逐漸由弱到強(qiáng)、由簡(jiǎn)單到全面[6]。ArcInfo是一個(gè)完整的GIS數(shù)據(jù)創(chuàng)建、更新、查詢、制圖和分析系統(tǒng)[3](本文中ArcGIS 10.2漢化版使用ArcInfo)。

2 更新森林資源矢量數(shù)據(jù)的方法和應(yīng)用工具

2.1 添加輔助更新數(shù)據(jù)

2.1.1 添加衛(wèi)星遙感影像，輔助小班區(qū)劃 為較直觀地觀察現(xiàn)地情況，在ArcMap中通過(guò)添加數(shù)據(jù)工具將最新衛(wèi)星遙感影像添加到地圖，為區(qū)劃小班提供輔助參考。

2.1.2 導(dǎo)入GPS坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，輔助小班區(qū)劃 鑒于在坐標(biāo)系定義和實(shí)現(xiàn)上的比較，可以認(rèn)為CGCS2000和WGS84(G1150)是相容的；在坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)精度范圍內(nèi)，CGCS2000坐標(biāo)和WGS84(G1150)坐標(biāo)是一致的[7]。故各類(lèi)手持GPS接收機(jī)采集到的，采用WGS 1984(G1150)坐標(biāo)系，以txt、xlsx、dBase格式保存的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)可導(dǎo)入到ArcMap中輔助區(qū)劃小班。具體方法如下。

1)添加X(jué)Y數(shù)據(jù)。啟動(dòng)ArcMap，在文件下拉菜單中選擇添加數(shù)據(jù)子菜單中的添加X(jué)Y數(shù)據(jù)工具(該工具可將包含地理位置的表格數(shù)據(jù)以X、Y坐標(biāo)的形式添加到地圖中[3])。彈出添加X(jué)Y數(shù)據(jù)對(duì)話框，從地圖中選擇一個(gè)表或?yàn)g覽到另一個(gè)表處選擇已有的GPS坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)表(此處以圖1中 5小班內(nèi)占用林地范圍的GPS坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)表為例)；指定X、Y和Z坐標(biāo)字段處X字段(X)、Y字段(Y)分別選擇GPS坐標(biāo)點(diǎn)的X(東經(jīng))、Y(北緯)坐標(biāo)字段；點(diǎn)擊編輯，選擇GPS數(shù)據(jù)自身的坐標(biāo)系(此處選擇WGS 1984)；點(diǎn)擊確定后，在地圖顯示區(qū)域會(huì)根據(jù)GPS坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)表中采集的坐標(biāo)信息創(chuàng)建點(diǎn)要素圖層。編輯結(jié)果如圖1所示(本文圖例中小班注記以5-112為例，5表示小班號(hào)，112為地類(lèi)代碼，即闊葉林)。 右擊生成的點(diǎn)圖層，選擇數(shù)據(jù)子菜單中的導(dǎo)出數(shù)據(jù)，保存類(lèi)型選擇shapefile，并設(shè)置文件名稱(chēng)。

圖1 添加X(jué)Y數(shù)據(jù)工具處理結(jié)果圖2 點(diǎn)集轉(zhuǎn)線工具處理結(jié)果圖3 要素轉(zhuǎn)面工具處理結(jié)果

2)點(diǎn)集轉(zhuǎn)線。點(diǎn)集轉(zhuǎn)線工具可由輸入的點(diǎn)要素生成一個(gè)線要素類(lèi)。雙擊點(diǎn)集轉(zhuǎn)線工具，在彈出對(duì)話框的輸入要素處，選擇上一步生成的點(diǎn)圖層；在輸出要素類(lèi)處，選擇文件保存路徑并設(shè)置文件名；線字段將值相同的點(diǎn)標(biāo)記為同一條線；排序字段決定同一條線上兩點(diǎn)間連接的先后順序；勾選閉合線將用一條線段把起點(diǎn)和終點(diǎn)連接起來(lái)，為下一步生成面做準(zhǔn)備；點(diǎn)擊確定后，編輯結(jié)果如圖2所示。

3)要素轉(zhuǎn)面。要素轉(zhuǎn)面工具可由輸入的線要素生成一個(gè)面要素類(lèi)，在輸入要素相交閉合的部分產(chǎn)生新的面要素[5]。雙擊要素轉(zhuǎn)面工具，在彈出對(duì)話框的輸入要素處，輸入上一步生成的線圖層；在輸出要素類(lèi)處，選擇文件保存路徑并設(shè)置文件名；點(diǎn)擊確定后，線之間封閉的區(qū)間生成面，編輯結(jié)果如圖3所示?？捎蒙傻拿孀鰠⒖迹o助區(qū)劃小班。

2.2 小班面(面圖層)更新

在ArcMap中，對(duì)要素進(jìn)行編輯，首先啟動(dòng)編輯器，打開(kāi)編輯器工具條開(kāi)始編輯(圖4)。

圖4 編輯器工具條

2.2.1 圖形更新 根據(jù)林地變更調(diào)查技術(shù)要求：①在相應(yīng)衛(wèi)星遙感底圖的比例尺上，變更圖斑界線與遙感影像上同名地物的偏移不得大于圖上0.5 mm，不明顯界線不得大于圖上1.0 mm。②經(jīng)批準(zhǔn)實(shí)施的林地“一張圖”中落實(shí)的林地邊界和范圍是林地管理的法定界線，不得隨意變動(dòng)。確因林地轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出需要調(diào)整林地界線的，要有確切依據(jù)。③新增林地包括：因林業(yè)工程建設(shè)增加的林地；因通道綠化、農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)等植樹(shù)造林增加的林地；經(jīng)縣級(jí)以上人民政府批準(zhǔn)的規(guī)劃實(shí)施后，使土地用途發(fā)生改變而新增的林地；前期調(diào)查原因漏劃的林地。④減少林地指因合法使用減少的林地。依照有關(guān)土地(林地)管理的法律、行政法規(guī)，經(jīng)縣級(jí)以上人民政府林業(yè)主管部門(mén)審核審批，辦理使用林地手續(xù)，建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施后變?yōu)榉橇值囟鴾p少的林地。

1)裁剪面工具。從非林地中區(qū)劃新增林地、小班邊界修改、小班一部分被征占或發(fā)生經(jīng)營(yíng)變動(dòng)等情況的圖形更新，都需要利用編輯器工具條中的裁切面工具(該工具可根據(jù)繪制的線分割1個(gè)或多個(gè)選定的面)。選中要分割的小班(圖5中以8小班為例)，點(diǎn)擊裁剪面工具，繪制一條穿過(guò)小班面的線，線的起點(diǎn)和終點(diǎn)都在小班面外，雙擊結(jié)束后，小班面將沿所畫(huà)的線被分割成2部分(圖5)，各部分屬性將被保留，需進(jìn)一步人為更新其屬性。

圖5 利用裁剪面工具分割小班

2)合并工具。對(duì)于邊界需要修改的小班，在涉及到的小班被分割后還需按新邊界重新合并。合并工具可以合并點(diǎn)、線、面等要素類(lèi)和表(必須是相同類(lèi)型的)，在處理屬性表時(shí)會(huì)把相同名字的字段合成一個(gè)，不同名字的字段按原名字、順序全部加入輸出要素類(lèi)屬性表中，需進(jìn)一步人為核對(duì)小班面積。

以圖6中16、17小班的邊界修改為例，先將16小班中需要合并到17小班部分按上面的方法從16小班中裁剪出去，然后將其與17小班同時(shí)選中，點(diǎn)擊編輯器，選擇合并，彈出合并對(duì)話框，選擇保留哪部分的屬性(此處選擇17小班)，點(diǎn)擊確定后，16、17小班的邊界修改完成(編輯過(guò)程和結(jié)果如圖6所示)。

圖6 利用合并工具修改小班邊界

2.2.2 屬性更新 根據(jù)林地變更調(diào)查技術(shù)要求：①小班屬性中的林分因子以現(xiàn)地調(diào)查為準(zhǔn)。②管理屬性因子中的林地權(quán)屬變更需有變更雙方確認(rèn)的文件及其林業(yè)主管部門(mén)證明文件，森林類(lèi)別變更需依據(jù)經(jīng)批準(zhǔn)的森林分類(lèi)區(qū)劃界定或調(diào)整成果核實(shí)確認(rèn)，林地保護(hù)等級(jí)變更需縣級(jí)林業(yè)行政主管部門(mén)對(duì)預(yù)調(diào)整小班形成文字材料和詳細(xì)報(bào)表、經(jīng)省林業(yè)草原局上報(bào)國(guó)家林業(yè)草原局審批同意后予以調(diào)整，青山分區(qū)變更需經(jīng)省青山保護(hù)局審批同意后予以調(diào)整。

1)更新單個(gè)小班屬性。當(dāng)小班整班進(jìn)行經(jīng)營(yíng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需用選擇工具選中需要更新屬性的小班，點(diǎn)擊編輯器工具條的屬性工具，打開(kāi)屬性編輯窗口，依次輸入更新后的小班各屬性值即可；當(dāng)小班部分區(qū)域進(jìn)行經(jīng)營(yíng)設(shè)計(jì)需要更新其屬性時(shí)，需先分割小班，再按上述方法分別更新各小班屬性。

當(dāng)發(fā)生林地減少的情況時(shí)，為保證林地“一張圖”的完整性，不將減少的林地小班從整個(gè)小班面圖層中刪除，而是將小班號(hào)修改為X，地類(lèi)修改為非林地，并更新其他相關(guān)屬性因子來(lái)實(shí)現(xiàn)減少林地；新增林地按現(xiàn)狀調(diào)查確定相關(guān)小班因子，并填寫(xiě)到小班屬性表中。

2)批量設(shè)置屬性。當(dāng)較多小班的多個(gè)屬性相同時(shí)，可通過(guò)屬性表和字段計(jì)算器批量設(shè)置屬性。右擊小班面圖層，打開(kāi)屬性表。右擊需要批量設(shè)置的字段，選擇字段計(jì)算器，在彈出的對(duì)話框中輸入更新后的屬性值即可。

2.3 林帶(線圖層)更新

2.3.1 圖形更新

1)分割工具。林帶小班一部分被征占或發(fā)生經(jīng)營(yíng)變動(dòng)時(shí)，需用編輯器工具條中的分割工具更新圖形。用選擇要素工具單擊選中需要分割的林帶小班(圖7中以36小班為例)，點(diǎn)擊分割工具，在需分割的位置單擊，將線打斷，原林帶小班被分割成2個(gè)林帶小班，各部分屬性將被保留，需進(jìn)一步人為更新其屬性，編輯結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 用分割工具分割林帶小班

2)新增林帶小班。①創(chuàng)建要素工具。選擇編輯器工具條上的創(chuàng)建要素工具，通過(guò)線構(gòu)造工具在非林地小班范圍內(nèi)單擊放置折點(diǎn)的位置，在最后一個(gè)頂點(diǎn)處雙擊結(jié)束繪制，處理結(jié)果見(jiàn)圖8(以在X4小班范圍內(nèi)新建林帶小班為例)。新創(chuàng)建的要素屬性值都為空，需進(jìn)一步對(duì)其編輯屬性信息。②延伸線工具。在原林帶小班(線要素)基礎(chǔ)上延長(zhǎng)的情況，可用編輯工具雙擊所要修改的林帶小班，選擇編輯折點(diǎn)工具條的延伸線工具(圖9)，從林帶小班的最后一個(gè)頂點(diǎn)開(kāi)始繪制線段來(lái)延長(zhǎng)，雙擊結(jié)束繪制(處理結(jié)果見(jiàn)圖10，以33小班為例)。需反方向延長(zhǎng)時(shí)，右擊鼠標(biāo)選擇翻轉(zhuǎn)，可以反轉(zhuǎn)線的方向，使其第1個(gè)頂點(diǎn)變?yōu)樽詈?個(gè)頂點(diǎn)，從而更改要素的延長(zhǎng)方向(編輯過(guò)程和結(jié)果見(jiàn)圖11所示)。

圖8 利用創(chuàng)建要素工具新建林帶小班

2.3.2 屬性更新 方法與小班面屬性更新方法相同。

2.4 鐵路(點(diǎn)圖層)更新

鐵路圖層為點(diǎn)要素類(lèi)，圖形無(wú)需更新，只需按小班面屬性更新方法更新鐵路小班屬性信息即可(本文中舉例的鞍山市岫巖縣的林地“一張圖”數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在鐵路數(shù)據(jù))。按上述方法逐一對(duì)各小班更新結(jié)束后，點(diǎn)擊編輯器下拉菜單中的保存編輯內(nèi)容。

2.5 數(shù)據(jù)檢查

2.5.1 拓?fù)潋?yàn)證 對(duì)小班資源數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行糾錯(cuò)，是為了修正因工作人員操作失誤所造成的小班面重疊或小班之間存在微小縫隙等錯(cuò)誤。利用ArcGIS中的拓?fù)涔δ芸梢詫?shí)現(xiàn)這一目的[8]。ArcGIS中的拓?fù)涫侵傅乩硪亻g的空間關(guān)系，是一系列用于確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的空間數(shù)據(jù)的行為規(guī)則[5]。

新建數(shù)據(jù)庫(kù)，右擊數(shù)據(jù)庫(kù)，新建要素集，選擇同小班面一致的投影坐標(biāo)系。將小班面保存到要素集中。右擊要素集，新建拓?fù)洌負(fù)湟?guī)則選擇必須無(wú)重疊和必須無(wú)缺口。拓?fù)潋?yàn)證后，可查看拓?fù)溴e(cuò)誤信息，通過(guò)創(chuàng)建要素和合并工具修改拓?fù)溴e(cuò)誤。最后將修正拓?fù)溴e(cuò)誤后的小班面另存為一個(gè)shp格式的圖層。

圖11 翻轉(zhuǎn)方向延長(zhǎng)林帶小班

2.5.2 多部件拆分 根據(jù)林地變更調(diào)查技術(shù)要求，數(shù)據(jù)檢查分為屬性檢查和圖形檢查2部分。其中，屬性檢查包括：基于點(diǎn)、線、面圖層的關(guān)鍵字檢查、字典域檢查、邏輯關(guān)系檢查、必填項(xiàng)檢查、不填項(xiàng)檢查；圖形檢查包括：細(xì)碎檢查、多部件檢查、政區(qū)圖形檢查。

空間上分離，但在屬性表中屬于同一條記錄的要素，稱(chēng)為多部件要素。多部件至單部件工具可將多部件要素拆分成多個(gè)獨(dú)立的要素，在空間上不相鄰的部分都會(huì)生成一個(gè)新的要素[5]。雙擊多部件至單部件工具，在彈出對(duì)話框的輸入要素處選擇拓?fù)浜罅泶嫔傻男“嗝鎴D層；在輸出要素類(lèi)處選擇圖層保存的位置并設(shè)置文件名；點(diǎn)擊確定后，新生成的小班面圖層不再存在多部件問(wèn)題。

利用ArcGIS進(jìn)行屬性檢查和圖形檢查，均可通過(guò)屬性表篩選實(shí)現(xiàn)，但過(guò)程繁瑣，推薦回到國(guó)家林業(yè)草原局下發(fā)的 “全國(guó)林地年度更新”軟件中進(jìn)行檢查并修改錯(cuò)誤。檢查無(wú)誤后的數(shù)據(jù)可作為林地變更調(diào)查的最終結(jié)果。

3 小結(jié)

利用文中所介紹的方法，通過(guò)ArcGIS工具箱中、文件菜單下、編輯器菜單下、編輯折點(diǎn)工具條中和編輯器工具條中的工具實(shí)現(xiàn)森林資源矢量數(shù)據(jù)更新，此方法可應(yīng)用在林地變更調(diào)查、青山保護(hù)規(guī)劃、沙化荒漠化監(jiān)測(cè)、森林資源一類(lèi)及二類(lèi)調(diào)查、公益林資源監(jiān)測(cè)、林地保護(hù)利用規(guī)劃等工作的矢量數(shù)據(jù)更新中，是一種通用的方法。