于浩然，張 驍，張雪瑩，鞏佳琪，李長華

(1.吉林省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院，吉林 長春 130022；2.吉林省白河林業(yè)局，吉林 延邊 133615)

TIN即不規(guī)則三角網(wǎng)(Triangulated Irregular Network)，是一種數(shù)字高程模型的表示方法[1,2]。該方法可以隨地形起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和決定采樣點(diǎn)的位置，不僅能避免地形起伏時(shí)的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征如山脊、山谷等地形變化線表示數(shù)字高程特征[3-5]。黃帥堂等基于數(shù)字高程模型對(duì)南天山地貌特征進(jìn)行了研究[6]。任東風(fēng)等以榆林市綏德縣為例，基于GIS平臺(tái)對(duì)地形信息進(jìn)行了提取[7]。賈岸斌等基于數(shù)字高程模型，對(duì)河網(wǎng)和流域邊界進(jìn)行了提取[8]。李蒙蒙等研究了DEM分辨率對(duì)地形因子提取精度的影響[9]。目前林地小班立地因子多是由森林資源調(diào)查人員根據(jù)實(shí)地進(jìn)行填寫，但由于調(diào)查人員的主觀因素差異較大，且調(diào)查時(shí)間倉促，部分小班立地因子很難被客觀、準(zhǔn)確地補(bǔ)充。本文利用數(shù)字高程數(shù)據(jù)構(gòu)建了TIN數(shù)字高程模型，并在此基礎(chǔ)上利用ArcGis軟件構(gòu)建了林地立地因子圖層，最后利用空間連接工具對(duì)林地小班立地因子進(jìn)行更新，旨在為造林地選擇及珍貴樹種適生環(huán)境研究提供便利。

1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

需要準(zhǔn)備的矢量圖層有間隔5 m的等高線矢量圖層、森林資源小班調(diào)查數(shù)據(jù)庫矢量圖層。矢量圖層坐標(biāo)系應(yīng)為投影坐標(biāo)系，且各圖層間坐標(biāo)系保持一致，圖層格式以SHP為宜，等高線矢量圖層應(yīng)有高程字段，且每個(gè)要素具有相應(yīng)的高程值。

2生成TIN

打開ArcGis軟件，加載等高線矢量圖層。在3D Analyst工具下，選擇數(shù)據(jù)管理，選擇TIN模塊，打開創(chuàng)建TIN。在創(chuàng)建TIN的對(duì)話框中選擇輸出TIN的路徑并命名，之后選擇等高線矢量圖的投影坐標(biāo)系，在輸入要素下拉框中選擇加載的等高線矢量圖層，高度字段選擇具有高程值的圖層字段(圖1)。生成后的TIN圖層可清晰地顯示該區(qū)域的地形變化，并能準(zhǔn)確判斷山脊、山谷、坡向等立地因子。

圖1 TIN圖層創(chuàng)建及生成

3立地因子圖層創(chuàng)建

3.1坡向圖層創(chuàng)建

在3D Analyst工具下，選擇數(shù)據(jù)管理，選擇表面三角化模塊，打開表面坡向。在表面坡向?qū)υ捒蛑休斎肷傻腡IN圖層，在輸出要素類中選擇輸出的坡向圖層路徑并命名，即可創(chuàng)建該區(qū)域的坡向矢量化圖層(圖2)。在生成的坡向矢量化圖層中，坡向字段-1和9表示無坡向，1、2、3、4、5、6、7、8分別表示北、東北、東、東南、南、西南、西和西北方向。并可根據(jù)不同坡向判斷該區(qū)域山體的陰坡和陽坡。

圖2 坡向圖層創(chuàng)建及生成

3.2坡度級(jí)圖層創(chuàng)建

在3D Analyst工具下，選擇數(shù)據(jù)管理，選擇表面三角化模塊，打開表面坡度。在表面坡度對(duì)話框中輸入生成的TIN圖層，在輸出要素類中選擇輸出的坡度級(jí)圖層路徑并命名，即可創(chuàng)建該區(qū)域的坡度級(jí)矢量化圖層(圖3)。在生成的坡度級(jí)矢量化圖層中，坡度級(jí)字段1、2、3、4、5、6、7、8、9分別表示坡度為0～10°、10～20°、20～30°、30～40°、40～50°、50～60°、60～70°、70～80°、80～90°。

圖3 坡度級(jí)圖層創(chuàng)建及生成

3.3海拔面圖層構(gòu)建

在數(shù)據(jù)處理工具下，利用緩沖區(qū)模塊將等高線線圖層生成等高線面圖層，方便林業(yè)小班空間屬性因子連接使用。由于等高線間隔為5 m，因此緩沖區(qū)兩側(cè)緩沖距離為2.5 m，最后構(gòu)建閉合的等高線面圖層。

4小班屬性連接

利用分析工具中空間連接模塊將TIN生成的坡向、坡度級(jí)和海拔圖層分別與森林資源小班調(diào)查數(shù)據(jù)庫矢量圖層進(jìn)行連接，對(duì)數(shù)據(jù)庫中各小班賦予對(duì)應(yīng)的立地因子。在分析工具下，打開疊加分析中的空間鏈接模塊，目的要素選擇森林資源小班調(diào)查數(shù)據(jù)庫矢量圖層，連接要素分別選擇構(gòu)建的坡向、坡度和海拔圖層，最后生成具有相應(yīng)立地因子字段的小班數(shù)據(jù)庫矢量圖層(圖4)。

圖4 小班屬性連接

5小結(jié)

利用高程數(shù)字模型對(duì)小班坡向、坡度級(jí)和海拔進(jìn)行更新，可以客觀、準(zhǔn)確地描述林地小班立地因子。在人工造林過程中，可根據(jù)不同造林樹種適應(yīng)環(huán)境的生物學(xué)特性，為造林地的選擇提供參考。例如對(duì)人工蒙古櫟林的造林地選擇應(yīng)為坡度適宜的坡中、海拔300～650 m之間的陽坡或半陽坡[10]。隨著人工智能的不斷發(fā)展，林地小班立地因子的可視化研究將成為研究的熱點(diǎn)，對(duì)開發(fā)森林旅游、珍稀樹種造林地選擇、珍貴樹種適生環(huán)境研究具有重要作用。