刘姝颖

(辽宁省林业调查规划监测院，辽宁 沈阳 110122)

林地变更调查工作是近几年开展的常规性基础调查工作，是在林地“一张图”基础上，收集林业经营区划数据(包括：森林采伐、造林、抚育、新成林等)和林地变化(包括征占林地和新增林地)数据，通过上一年度和本年度两期遥感影像地类的判读，结合现地补充调查核实等技术手段，更新林地“一张图”数据库图斑空间分布与管理因子属性信息，作为林地变更调查工作的成果[1]。林地变更调查工作重点是对林地范围、林地利用状况、林地管理属性等的核实调整及林分调查因子等内容的变更调查。全国林地“一张图”林地图斑矢量数据主要为面状矢量数据，以shp或GDB格式存储，属性数据以DBF格式存储[2]。

ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的也是GIS用户最常使用的应用程序，用于显示和浏览数据[3]。它不仅是一个地图制作和分析的工具，同时也是ArcGIS的数据编辑工具，它提供了强大的数据编辑功能，可以编辑ArcGIS中任何矢量数据格式，如Shapefiles、Geodatabase[4]，也可以编辑地理数据库(文件、个人或SDE)中的独立表、要素图层属性表、dBase表、INFO表、Microsoft Excel表[3]等，这使利用ArcGIS更新森林资源矢量数据成为可能。本文以ArcGIS 10.2汉化版为例，阐述利用ArcGIS更新森林资源矢量数据的方法和步骤。

1 需准备的数据、材料和软件

1.1 最新森林资源矢量数据及相关材料

本文以鞍山市岫岩县最新的shp格式的林地“一张图”数据为例。林地“一张图”是依据林地保护利用规划建立的林地现状图形数据，是林地保护管理的技术支撑，是利用近期高分辨率的遥感数据和已有的一类、二类调查资料构建的全国统一的森林资源数据库[2]，采用1985国家高程基准，2000国家大地坐标系(CGCS2000)，投影方法为Gauss Kruger(高斯-克吕格)投影，6度分带不加带号。

除林地“一张图”外，还需准备变更年度内有关林地林木资源变化的各类档案资料(营造林、采伐利用、合法使用林地、违法占用林地以及森林灾害等)；公益林、青山分区、林地保护等级调整等审批材料；林地权属调整、行政界线调整等证明材料；其它能证明林地范围变化及林地利用状况和管理属性变化的材料。

1.2 辅助更新数据

1.2.1 最新卫星遥感影像 本文以鞍山市岫岩县最新的卫星遥感影像为例。同样采用1985国家高程基准，2000国家大地坐标系(CGCS2000)，投影方法为Gauss Kruger(高斯-克吕格)投影，6度分带不加带号。由国家林业草原局调查规划院统一下发，分辨率原则上不低于2.5 m，采用当地生长季节(通常南方地区采用6—12月，北方地区采用6—10月)接收的卫星遥感影像(本文中举例的鞍山市岫岩县采用的是国家测绘局资源三号卫星2018年6月拍摄的遥感影像)。

1.2.2 GPS坐标点数据 各类手持GPS接收机采集到的坐标点数据，通常采用WGS 1984(G1150)坐标系，以txt、xlsx、dBase格式保存。

1.3 软件

本文中以ArcGIS 10.2汉化版为例。ArcGIS 10作为一个可伸缩的GIS平台，它的产品线家族涉及桌面、服务器、移动和Web应用等多个方面。ArcGIS Desktop是一套完整的专业GIS应用软件，包含了一套带有用户界面的Windows桌面应用程序，如ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox等。ArcCatalog应用程序是为ArcGIS Desktop提供组织和管理各类地理数据的目录窗口[3]。自ArcGIS 10版本起，已将ArcCatalog嵌入到ArcMap中。ArcToolbox是地理处理工具的集合，能够处理各种类型的输入，包括Geodatabase、Shapefile等矢量数据、各种格式的栅格数据以及非空间的表格数据。自ArcGIS 9版本起，ArcToolbox就变成了一个可停靠窗口，内嵌在其他桌面应用程序(如ArcMap、ArcCatalog)中[5]。

ArcView、ArcEditor和ArcInfo是三级桌面软件ArcGIS desktop的三级产品，功能逐渐由弱到强、由简单到全面[6]。ArcInfo是一个完整的GIS数据创建、更新、查询、制图和分析系统[3](本文中ArcGIS 10.2汉化版使用ArcInfo)。

2 更新森林资源矢量数据的方法和应用工具

2.1 添加辅助更新数据

2.1.1 添加卫星遥感影像，辅助小班区划 为较直观地观察现地情况，在ArcMap中通过添加数据工具将最新卫星遥感影像添加到地图，为区划小班提供辅助参考。

2.1.2 导入GPS坐标点数据，辅助小班区划 鉴于在坐标系定义和实现上的比较，可以认为CGCS2000和WGS84(G1150)是相容的；在坐标系的实现精度范围内，CGCS2000坐标和WGS84(G1150)坐标是一致的[7]。故各类手持GPS接收机采集到的，采用WGS 1984(G1150)坐标系，以txt、xlsx、dBase格式保存的坐标点数据可导入到ArcMap中辅助区划小班。具体方法如下。

1)添加XY数据。启动ArcMap，在文件下拉菜单中选择添加数据子菜单中的添加XY数据工具(该工具可将包含地理位置的表格数据以X、Y坐标的形式添加到地图中[3])。弹出添加XY数据对话框，从地图中选择一个表或浏览到另一个表处选择已有的GPS坐标点数据表(此处以图1中 5小班内占用林地范围的GPS坐标点数据表为例)；指定X、Y和Z坐标字段处X字段(X)、Y字段(Y)分别选择GPS坐标点的X(东经)、Y(北纬)坐标字段；点击编辑，选择GPS数据自身的坐标系(此处选择WGS 1984)；点击确定后，在地图显示区域会根据GPS坐标点数据表中采集的坐标信息创建点要素图层。编辑结果如图1所示(本文图例中小班注记以5-112为例，5表示小班号，112为地类代码，即阔叶林)。 右击生成的点图层，选择数据子菜单中的导出数据，保存类型选择shapefile，并设置文件名称。

图1 添加XY数据工具处理结果图2 点集转线工具处理结果图3 要素转面工具处理结果

2)点集转线。点集转线工具可由输入的点要素生成一个线要素类。双击点集转线工具，在弹出对话框的输入要素处，选择上一步生成的点图层；在输出要素类处，选择文件保存路径并设置文件名；线字段将值相同的点标记为同一条线；排序字段决定同一条线上两点间连接的先后顺序；勾选闭合线将用一条线段把起点和终点连接起来，为下一步生成面做准备；点击确定后，编辑结果如图2所示。

3)要素转面。要素转面工具可由输入的线要素生成一个面要素类，在输入要素相交闭合的部分产生新的面要素[5]。双击要素转面工具，在弹出对话框的输入要素处，输入上一步生成的线图层；在输出要素类处，选择文件保存路径并设置文件名；点击确定后，线之间封闭的区间生成面，编辑结果如图3所示。可用生成的面做参考，辅助区划小班。

2.2 小班面(面图层)更新

在ArcMap中，对要素进行编辑，首先启动编辑器，打开编辑器工具条开始编辑(图4)。

图4 编辑器工具条

2.2.1 图形更新 根据林地变更调查技术要求：①在相应卫星遥感底图的比例尺上，变更图斑界线与遥感影像上同名地物的偏移不得大于图上0.5 mm，不明显界线不得大于图上1.0 mm。②经批准实施的林地“一张图”中落实的林地边界和范围是林地管理的法定界线，不得随意变动。确因林地转入转出需要调整林地界线的，要有确切依据。③新增林地包括：因林业工程建设增加的林地；因通道绿化、农田林网建设等植树造林增加的林地；经县级以上人民政府批准的规划实施后，使土地用途发生改变而新增的林地；前期调查原因漏划的林地。④减少林地指因合法使用减少的林地。依照有关土地(林地)管理的法律、行政法规，经县级以上人民政府林业主管部门审核审批，办理使用林地手续，建设项目实施后变为非林地而减少的林地。

1)裁剪面工具。从非林地中区划新增林地、小班边界修改、小班一部分被征占或发生经营变动等情况的图形更新，都需要利用编辑器工具条中的裁切面工具(该工具可根据绘制的线分割1个或多个选定的面)。选中要分割的小班(图5中以8小班为例)，点击裁剪面工具，绘制一条穿过小班面的线，线的起点和终点都在小班面外，双击结束后，小班面将沿所画的线被分割成2部分(图5)，各部分属性将被保留，需进一步人为更新其属性。

图5 利用裁剪面工具分割小班

2)合并工具。对于边界需要修改的小班，在涉及到的小班被分割后还需按新边界重新合并。合并工具可以合并点、线、面等要素类和表(必须是相同类型的)，在处理属性表时会把相同名字的字段合成一个，不同名字的字段按原名字、顺序全部加入输出要素类属性表中，需进一步人为核对小班面积。

以图6中16、17小班的边界修改为例，先将16小班中需要合并到17小班部分按上面的方法从16小班中裁剪出去，然后将其与17小班同时选中，点击编辑器，选择合并，弹出合并对话框，选择保留哪部分的属性(此处选择17小班)，点击确定后，16、17小班的边界修改完成(编辑过程和结果如图6所示)。

图6 利用合并工具修改小班边界

2.2.2 属性更新 根据林地变更调查技术要求：①小班属性中的林分因子以现地调查为准。②管理属性因子中的林地权属变更需有变更双方确认的文件及其林业主管部门证明文件，森林类别变更需依据经批准的森林分类区划界定或调整成果核实确认，林地保护等级变更需县级林业行政主管部门对预调整小班形成文字材料和详细报表、经省林业草原局上报国家林业草原局审批同意后予以调整，青山分区变更需经省青山保护局审批同意后予以调整。

1)更新单个小班属性。当小班整班进行经营设计时，只需用选择工具选中需要更新属性的小班，点击编辑器工具条的属性工具，打开属性编辑窗口，依次输入更新后的小班各属性值即可；当小班部分区域进行经营设计需要更新其属性时，需先分割小班，再按上述方法分别更新各小班属性。

当发生林地减少的情况时，为保证林地“一张图”的完整性，不将减少的林地小班从整个小班面图层中删除，而是将小班号修改为X，地类修改为非林地，并更新其他相关属性因子来实现减少林地；新增林地按现状调查确定相关小班因子，并填写到小班属性表中。

2)批量设置属性。当较多小班的多个属性相同时，可通过属性表和字段计算器批量设置属性。右击小班面图层，打开属性表。右击需要批量设置的字段，选择字段计算器，在弹出的对话框中输入更新后的属性值即可。

2.3 林带(线图层)更新

2.3.1 图形更新

1)分割工具。林带小班一部分被征占或发生经营变动时，需用编辑器工具条中的分割工具更新图形。用选择要素工具单击选中需要分割的林带小班(图7中以36小班为例)，点击分割工具，在需分割的位置单击，将线打断，原林带小班被分割成2个林带小班，各部分属性将被保留，需进一步人为更新其属性，编辑结果见图7。

图7 用分割工具分割林带小班

2)新增林带小班。①创建要素工具。选择编辑器工具条上的创建要素工具，通过线构造工具在非林地小班范围内单击放置折点的位置，在最后一个顶点处双击结束绘制，处理结果见图8(以在X4小班范围内新建林带小班为例)。新创建的要素属性值都为空，需进一步对其编辑属性信息。②延伸线工具。在原林带小班(线要素)基础上延长的情况，可用编辑工具双击所要修改的林带小班，选择编辑折点工具条的延伸线工具(图9)，从林带小班的最后一个顶点开始绘制线段来延长，双击结束绘制(处理结果见图10，以33小班为例)。需反方向延长时，右击鼠标选择翻转，可以反转线的方向，使其第1个顶点变为最后1个顶点，从而更改要素的延长方向(编辑过程和结果见图11所示)。

图8 利用创建要素工具新建林带小班

2.3.2 属性更新 方法与小班面属性更新方法相同。

2.4 铁路(点图层)更新

铁路图层为点要素类，图形无需更新，只需按小班面属性更新方法更新铁路小班属性信息即可(本文中举例的鞍山市岫岩县的林地“一张图”数据库中不存在铁路数据)。按上述方法逐一对各小班更新结束后，点击编辑器下拉菜单中的保存编辑内容。

2.5 数据检查

2.5.1 拓扑验证 对小班资源数据图层进行纠错，是为了修正因工作人员操作失误所造成的小班面重叠或小班之间存在微小缝隙等错误。利用ArcGIS中的拓扑功能可以实现这一目的[8]。ArcGIS中的拓扑是指地理要素间的空间关系，是一系列用于确保数据质量的空间数据的行为规则[5]。

新建数据库，右击数据库，新建要素集，选择同小班面一致的投影坐标系。将小班面保存到要素集中。右击要素集，新建拓扑，拓扑规则选择必须无重叠和必须无缺口。拓扑验证后，可查看拓扑错误信息，通过创建要素和合并工具修改拓扑错误。最后将修正拓扑错误后的小班面另存为一个shp格式的图层。

图11 翻转方向延长林带小班

2.5.2 多部件拆分 根据林地变更调查技术要求，数据检查分为属性检查和图形检查2部分。其中，属性检查包括：基于点、线、面图层的关键字检查、字典域检查、逻辑关系检查、必填项检查、不填项检查；图形检查包括：细碎检查、多部件检查、政区图形检查。

空间上分离，但在属性表中属于同一条记录的要素，称为多部件要素。多部件至单部件工具可将多部件要素拆分成多个独立的要素，在空间上不相邻的部分都会生成一个新的要素[5]。双击多部件至单部件工具，在弹出对话框的输入要素处选择拓扑后另存生成的小班面图层；在输出要素类处选择图层保存的位置并设置文件名；点击确定后，新生成的小班面图层不再存在多部件问题。

利用ArcGIS进行属性检查和图形检查，均可通过属性表筛选实现，但过程繁琐，推荐回到国家林业草原局下发的 “全国林地年度更新”软件中进行检查并修改错误。检查无误后的数据可作为林地变更调查的最终结果。

3 小结

利用文中所介绍的方法，通过ArcGIS工具箱中、文件菜单下、编辑器菜单下、编辑折点工具条中和编辑器工具条中的工具实现森林资源矢量数据更新，此方法可应用在林地变更调查、青山保护规划、沙化荒漠化监测、森林资源一类及二类调查、公益林资源监测、林地保护利用规划等工作的矢量数据更新中，是一种通用的方法。