王麗麗

(阜新市林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123000)

種業(yè)是我國(guó)林業(yè)和農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略性、高技術(shù)性核心產(chǎn)業(yè)，我國(guó)林業(yè)、農(nóng)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力均需通過(guò)良種培育水平的高低來(lái)體現(xiàn)[1]。種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)是發(fā)展種業(yè)的一項(xiàng)重要工作，我國(guó)的種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)是先從林業(yè)方面發(fā)展起來(lái)的，一直以來(lái)在林業(yè)和農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源的建設(shè)方面進(jìn)行的研究較多，如李斌等[2]通過(guò)建立種質(zhì)資源庫(kù)和對(duì)比試驗(yàn)林，對(duì)引進(jìn)的各柳樹品種(品系)的生長(zhǎng)量、形態(tài)、抗性等指標(biāo)進(jìn)行記錄分析，得出可以作為用材樹種予以推廣的品種；席忠誠(chéng)等[3]結(jié)合慶陽(yáng)市林木種質(zhì)資源調(diào)查開展蘋果種質(zhì)資源調(diào)查研究工作，探討了蘋果的樹種資源、砧木資源等內(nèi)容。目前與現(xiàn)代軟件相結(jié)合的林木種質(zhì)資源庫(kù)精準(zhǔn)管理模式方面的研究尚少，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，深入探討了基于ArcGis軟件的林木種質(zhì)資源庫(kù)精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)的建立與工作過(guò)程。

1 建設(shè)意義與必要性

林木種質(zhì)資源庫(kù)精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)是基于ArcGis軟件形成的精準(zhǔn)林業(yè)管理系統(tǒng)，是為解決林木種質(zhì)資源信息管理繁雜、林木種質(zhì)資源收集保存信息不完整、物候觀測(cè)不及時(shí)，檔案保存雜亂而建設(shè)的精準(zhǔn)林業(yè)管理系統(tǒng)。在目前的林業(yè)發(fā)展形勢(shì)下，非常有必要建立該系統(tǒng)。

1.1 是種質(zhì)資源持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的必然趨勢(shì)

早期林木種質(zhì)資源信息管理工作采用的方式比較傳統(tǒng)，利用卡片登記方式開展工作，紙質(zhì)檔案占用大量空間資源，為種質(zhì)資源管理工作帶來(lái)諸多不便，不利于信息查詢。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，林木種質(zhì)資源信息管理工作中精準(zhǔn)林業(yè)管理系統(tǒng)技術(shù)的開展與應(yīng)用，是林木種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)的必然趨勢(shì)。

1.2 促進(jìn)林業(yè)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)建設(shè)發(fā)展

我國(guó)林業(yè)發(fā)展水平的高低將直接受到林木種質(zhì)資源好壞的影響。對(duì)林木種質(zhì)資源及時(shí)開展有效的管理，可為林木行業(yè)快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，促進(jìn)我國(guó)林木行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地向前發(fā)展。利用精準(zhǔn)林業(yè)管理系統(tǒng)，建立配套的種苗繁育技術(shù)體系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)控，合理進(jìn)行施肥、灌溉、施藥等措施，為林木種質(zhì)創(chuàng)新、資源培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的遺傳材料和技術(shù)基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)林木種質(zhì)資源科學(xué)保護(hù)和評(píng)價(jià)利用做出貢獻(xiàn)。

1.3 檔案精準(zhǔn)化管理的需要

林木種質(zhì)資源工作是國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，基地建設(shè)管理的好壞，關(guān)系林木種質(zhì)資源收集保存質(zhì)量。精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)，將林木種質(zhì)資源檔案工作全面提升，有效地履行檔案保管利用兩種職能，利用提高檔案精準(zhǔn)服務(wù)水平，確保檔案實(shí)體安全和信息安全，更為建成林木種質(zhì)資源的收集保存、林木良種的選育研發(fā)、科學(xué)研究的合作交流提供完善的信息。

2 精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)建設(shè)

精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)對(duì)林木種質(zhì)資源庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)兩大功能。一是精準(zhǔn)定位管理，通過(guò)對(duì)每一株林木的定位，更精確林木種質(zhì)資源信息；二是林木種質(zhì)資源庫(kù)檔案電子化，將原來(lái)的紙質(zhì)檔案變成電子檔案，實(shí)現(xiàn)每一株種質(zhì)資源的收集、管理、觀測(cè)信息的儲(chǔ)存，更好地利用檔案信息并實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的管理。

2.1 平臺(tái)建設(shè)

依托ArcGis軟件，開發(fā)精準(zhǔn)林業(yè)定位管理系統(tǒng)。ArcGis軟件是由美國(guó)Esri公司為構(gòu)建完善的GIS系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的一套完整的軟件產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、交通、水利等領(lǐng)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、管理、分析、輔助決策等服務(wù)。本文研究中分別使用了軟件中的移動(dòng)GIS、嵌入式GIS服務(wù)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)和形成內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化無(wú)縫集成作業(yè)。該平臺(tái)將數(shù)據(jù)查詢從辦公室延伸到了輕便靈活的智能終端和便攜設(shè)備(車載、手持)之上，極大地?cái)U(kuò)展了數(shù)據(jù)調(diào)閱與修改的靈活性。除了測(cè)量、收集、上傳等功能，還可執(zhí)行路徑規(guī)劃、空間分析等高級(jí)分析功能。林木種質(zhì)資源庫(kù)工作人員可輕松完成各項(xiàng)信息化操作，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化林業(yè)管理。檔案管理信息化，便于檢索和利用操作。

利用ArcGis軟件建立平臺(tái)的具體操作包括：在ArcCatalog/NEW/new Personal Geodatabase下面先新建空數(shù)據(jù)庫(kù);再建要素?cái)?shù)據(jù)集New Feature Dataset,依次輸入數(shù)據(jù)集名稱，選擇坐標(biāo)系，輸入數(shù)據(jù)集容差Tolerance;然后建立要素類，利用Import工具的Feature Class to Geodatabase(multiple)把各項(xiàng)shp數(shù)據(jù)(行政區(qū)XZQ，行政區(qū)界線XZQJX，新植樹苗點(diǎn)位XZSMDW，注記ZJ，衛(wèi)片WP)導(dǎo)入數(shù)據(jù)集中。最后，利用Import工具的Table to Geodatabase (multiple)把各擴(kuò)展屬性表(每株苗屬性結(jié)構(gòu)描述序號(hào)XH、編號(hào)BH、地塊名DKM、樹種SZ、株行距ZHJ、行株數(shù)HZS、栽植地ZZD、栽植時(shí)間ZZSJ、收集地區(qū)SJDQ等各種因子)導(dǎo)入mdb數(shù)據(jù)庫(kù)中，至此mdb格式的林木種質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)建立完畢。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

2.2.1 獲取衛(wèi)星影像圖

選取四旋翼航拍一體機(jī)大Inspire 2旗艦級(jí)無(wú)人機(jī)，1 240萬(wàn)像素，主、從遙控器的連接距離在80～100 m，數(shù)據(jù)庫(kù)建立過(guò)程中通過(guò)無(wú)人機(jī)分區(qū)拍照，再將拍攝照片導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，嵌入圖層，并采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，形成全貌衛(wèi)片影像圖。

2.2.2 矢量圖配準(zhǔn)

加載全貌衛(wèi)片影像圖，對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行矢量配置，地理配準(zhǔn)，生成柵格地圖。操作中形成的衛(wèi)片影像如圖1所示，可明顯看出各樹株清晰完整，完全是實(shí)際分布狀況的縮影，與實(shí)際情況完全符合。

圖1 衛(wèi)片影像圖

形成的矢量圖配準(zhǔn)如圖2所示，可以看出各個(gè)對(duì)象所在位置與實(shí)際完全相符，通過(guò)對(duì)象坐標(biāo)計(jì)算出的任意兩個(gè)對(duì)象之間的距離也與實(shí)際測(cè)量值完全吻合，因此所得到的適量配準(zhǔn)圖也能夠完美地反映實(shí)際狀況，很好地服務(wù)精準(zhǔn)林業(yè)。

圖2 矢量圖配準(zhǔn)

2.2.3 形成林木數(shù)據(jù)信息

根據(jù)衛(wèi)片選取樹盤定點(diǎn)，最后形成區(qū)域地塊。將每株苗的序號(hào)、編號(hào)、地塊名、樹種、株行距、行株數(shù)、栽植地、栽植時(shí)間、收集地區(qū)等各種因子信息輸入完整，設(shè)置詳細(xì)字段類型，字段長(zhǎng)度。得到林木數(shù)據(jù)信息(圖3)，還可隨意調(diào)取任意林木的信息。

圖3 林木數(shù)據(jù)信息

2.2.4 建立林木種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)

繪制整個(gè)區(qū)域的矢量圖，對(duì)矢量圖進(jìn)行校準(zhǔn)，形成收集區(qū)、測(cè)定區(qū)、擴(kuò)繁區(qū)等不同模塊區(qū)域。各個(gè)區(qū)塊的性質(zhì)為種質(zhì)資源長(zhǎng)期科學(xué)保存、評(píng)價(jià)提供依據(jù)，將測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)錄入計(jì)算機(jī)，為種質(zhì)創(chuàng)新利用提供基礎(chǔ)。

2.2.5 多維手段調(diào)取與更新數(shù)據(jù)庫(kù)

利用網(wǎng)絡(luò)將精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)與手持式移動(dòng)終端機(jī)同步，只需將作業(yè)內(nèi)容直接加載到軟件中就可以在區(qū)域作業(yè)塊中機(jī)械布點(diǎn)，科學(xué)調(diào)查成活率、保存率，精確定位每株苗木。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題可以隨時(shí)記錄，拍攝影像，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)更正。保存數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，可隨時(shí)查看更改記錄，無(wú)需統(tǒng)計(jì)匯總就可得到造林保存率。

2.2.6 準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)工程的線上驗(yàn)收

林木種質(zhì)資源庫(kù)的竣工驗(yàn)收工作，需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，上級(jí)林業(yè)主管部門對(duì)施工單位上報(bào)的面積、樹種、林木株數(shù)以及質(zhì)量情況到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核實(shí)驗(yàn)收。精準(zhǔn)林業(yè)管理系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計(jì)圖紙、驗(yàn)收表格、手持GPS工作等驗(yàn)收方式，代之以手持式移動(dòng)終端機(jī)，只需將精準(zhǔn)林業(yè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)直接加載到軟件中，就可以在現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)各項(xiàng)工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 推廣與應(yīng)用

林木種質(zhì)資源精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)是基于ArcGis軟件開發(fā)的管理系統(tǒng)，將地理信息管理系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于種質(zhì)資源庫(kù)信息管理中，所提供的信息可有效提升林木種質(zhì)資源保存性能，還可以大幅度改善評(píng)價(jià)以及管理工作的質(zhì)量和效率，提供的決策信息也變得更加準(zhǔn)確。阜新市五角楓、蒙古櫟國(guó)家林木種質(zhì)資源庫(kù)于2016年被原國(guó)家林業(yè)局確定為遼寧省第一批國(guó)家級(jí)林木種質(zhì)資源保存庫(kù)，將精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)有效應(yīng)用于林木種質(zhì)資源信息管理領(lǐng)域中。利用該系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)林業(yè)試驗(yàn)區(qū)劃分，形成林木種質(zhì)資源信息航拍衛(wèi)星定點(diǎn)圖(圖4)。可以清晰看出阜新市五角楓、蒙古櫟種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)中的收集區(qū)、測(cè)定區(qū)、擴(kuò)繁區(qū)等不同模塊區(qū)域劃分。整個(gè)阜新市五角楓、蒙古櫟林木種質(zhì)資源庫(kù)的模塊區(qū)域結(jié)構(gòu)緊湊，實(shí)驗(yàn)區(qū)域較多，整體布局較為合理，總體上能夠保證準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖4 五角楓、蒙古櫟種質(zhì)資源庫(kù)航拍衛(wèi)星定點(diǎn)

4 結(jié) 論

精準(zhǔn)林業(yè)管理信息系統(tǒng)是林木種質(zhì)資源庫(kù)生產(chǎn)管理、檔案等項(xiàng)目使用的必然趨勢(shì)，為林木種質(zhì)創(chuàng)新、資源培育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的遺傳材料和技術(shù)基礎(chǔ)，為林木種質(zhì)資源科學(xué)保護(hù)和評(píng)價(jià)利用做出貢獻(xiàn)。