森林病虫害基础地理数据库建设的方法与应用

2015-12-18任瑞艳

中国森林病虫 2015年4期

任瑞艳

(辽宁省喀左县森林病虫害防治检疫站，辽宁喀左 122300)

森林资源二类调查数据是林业工作的基础数据，造林核查、造林设计、采伐设计、采伐审批、病虫害防治、征占用林地、林业产业、森林防火等具体应用均依靠森林资源二类调查数据［1］。笔者基于喀左县二类森林资源调查GIS数据，在ArcGIS 9．2环境支持下，提取和建立了喀左县森林病虫害基础地理数据库，在应用中取得了较好的效果。

1 基础地理数据库表结构

建立森林病虫害基础地理数据库是开展森林病虫害空间查询和空间分析的基础。利用基础地理空间数据库，结合生物地理统计工具可以实现对森林病虫害发生规律、分布状况、动态监测及跟踪管理。从应用和兼容等方面考虑，确定数据库包括47个字段，即调查单元标志码、县、乡、林班、小班、小地名(坐落)、小班面积、地类、地权、林权、工程类别、森林类别、保护等级、经营措施、坡向、坡位、坡度、起源、林种、树种、林龄、树种组成、龄组、树高、胸径、郁闭度、公顷株数、小班蓄积、龄级、生态条件、土壤质地、土层厚度、pH值、植物种类、盖度、病虫种类、病虫密度、病虫株率、危害级、防治与否、防治措施、防治效果、防治时间、调查人、标志位、经度、纬度。

2 数据加工与处理方法

本文参照武红敢［2］森林资源小班GIS数据处理方法，所用的喀左县二类森林资源调查GIS数据，是由辽宁省林业勘察设计院于2008年建设完成的。数据采用统一的ArcGIS Personal Geodatabase格式(后缀为mdb)，由多个图层组成。其中建立森林病虫害数据库所需要的小班资源数据名称为“小班面”，在数据处理过程中，还涉及“林班面积村名”等图层。

“小班面”图层是森林资源小班信息图层，它包含小班的属性数据(表格)、矢量数据(闭合面状shp格式)。属性数据(表格)主要包括县(G_XIAN)、乡(G_LINCHANG)、村(G_ZUOYEQU)、林班(G_LINBANHA)、小班(G_XIAOBANH)、优势树种(F_YOUSHISHUZHONG)、林龄(F_LINLING)、坡向(L_POXIANG)、坡位(L_POWEI)、起源(F_QIYUAN)、林种(F_LINZH)等字段，以代码方式存储。

用ArcGIS 9．2应用软件，加载“小班面”，然后打开“小班面”的属性数据表。这个森林资源小班数据表是森林病虫害数据库的基础。

2.1“小班面”添加字段 “小班面”的属性数据表中添加调查单元标志码(XB_ID)、乡(MC_XIANG)、村(MC_CUN)、地类(MC_DILEI)、地权(MC_DIQUAN)、林权(MC_LINQUAN)、工程类别(MC_GONGCL)、森林类别(MC_SENLL)、保护等级(MC_BAOHDJ)、经营措施(MC_JINGYCS)、坡向(MC_POXIANG)、坡位(MC_POWEI)、起源(MC_QIYUAN)、林种(MC_LINZH)、树种(MC_YOUSHSH)、树种组成(MC_SHUZHZ)、龄组(MC_LINGZ)、病虫种类、病虫密度、病虫株率、危害级、防治与否、防治措施、防治效果、防治时间、调查人、标志位、经度(POINT_X)、纬度(POINT_Y)等字段。

添加标志码(XB_ID)字段方法为:单击“小班面”属性数据表下方的“Options”按钮，在弹出的菜单中，选择“Add Field”子菜单项，在弹出的“Add Field”对话框中，输入“Name”为“XB_ID”，“Type”为“Text”，“Length”为20，设置完成后，单击“OK”按钮完成。其它字段处理方法相同。

2.2 给调查单元标志码字段赋值调查单元标志码是描述和唯一确定调查单元的代码信息的身份代码。它由20位字符组成，即“ID”+6位县代码+3位乡(林场)代码+3位村(工区)代码+3位林班号+3位小班号。如，ID211324001010001023为辽宁省喀左县大城子镇西村1林班23小班的调查单元标志码。

选择属性数据表中“小班面”的“XB_ID”字段，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Field Calculator．．．”，在弹出的“Field Calculator”对话框中，单击“Yes”按钮，在弹出的“Field Calculator”对话框中，在公式编辑框中，键入公式:“ID”+［G_XIAN］+［G_ZUOYEQU］+MID(1000+［G_LINBANHA］，2，3)+MID(1000+［G_XIAOBANH］，2，3)。其中，G_XIAN是县代码，G_ZUOYEQU是乡+村代码，G_LINBANHA是林班号，G_XIAOBANH是小班号。单击“OK”按钮，完成调查单元标志码字段赋值。

2.3 给名称字段赋值

“小班面”属性数据中乡、村、地类、地权、林权、工程类别、森林类别、保护等级、经营措施、坡向、坡位、起源、林种、树种、树种组成、龄组等字段为属性代码，没有名称字段。需给名称字段赋值。

2.3.1 建立相应代码表用Microsoft Excel建立乡、村、地类、优势树种等16个需添加文本字段的代码表。表第1行依次输入代码标题和名称标题，从第2行起，键入代码和名称，全部完成后，将Excel表另存为“森林资源代码表”dbf格式文件。

2.3.2 将“小班面”和“森林资源代码表”属性数据进行关联回到ArcGIS，加入“森林资源代码表”层面。选中“小班面”图层，单击鼠标右键在弹出的菜单中选择“Joins and Relates”之“Join…”选项，在弹出的“Join Data”对话框中，第1个选项选择“小班面”图层要添加代码字段，如村代码(G_ZUOYEQU)，第2个选项选择要管理的图层(森林资源代码表)，第3个选项是关联图层中对应的关联字段名称(DM_CUN)，设置完成后，点击“Ok”按钮。在弹出的“Create Index”对话框，单击“No”。

2.3.3 根据“森林资源代码表”数据给“小班面”相关字段赋值重新打开“小班面”的属性表，选择关联代码对应的名称字段(MC_CUN)，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Field Calculator…”，在弹出的“Field Calculator”对话框中，单击“Yes”按钮，在弹出的“Field Calculator”对话框中，在“Field”列表区，选择“森林资源代码表”对应的名称字段(森林资源代码表．MC_CUN)，单击“Ok”按钮，完成村名称添加。重复上述步骤，完成其他字段数据添加。

2.4 地理坐标提取

2.4.1 建立“小班面”点属性图层回到ArcGIS，执行“ArcToolbox”之“Feature To Point”工具，在弹出的“Feature Point”界面“Input Features”选框中，选中“小班面”，在“Output Features Class”选框中自动列出输出文件名“小班面_FeatureToPoint”。单击“Ok”按钮，图层自动添加。

执行“ArcToolbox”之“Add XY Coordinatas”工具，在弹出的“Add XY Coordinatas”界面“Input Features”选框中，选中“小班面_FeatureToPoint”，单击“Ok”按钮，完成“小班面_FeatureToPoint”经纬度添加。

2.4.2 建立“小班面”与“小班面_FeatureToPoint”关联选中“小班面”图层，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Joins and Relates”之“Join…”选项，在弹出的“Join Data”对话框中，第1个选项选择“小班面”图层调查单元标志码字段(XB_ID)，第2个选项选择要管理的图层“小班面_FeatureTo-Point”，第三个选项是调查单元标志码字段(XB_ID)，设置完成后，点击“Ok”按钮。在弹出的“Create Index”对话框，单击“No”。

2.4.3 用“小班面_FeatureToPoint”给“小班面”坐标字段赋值打开“小班面”的属性表，选择经度(POINT_X)字段，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Field Calculator…”，在弹出的“Field Calculator”对话框中，单击“Yes”按钮，在弹出的“Field Calculator”对话框中，在“Field”列表区，选择“小班面_FeatureToPoint”对应的经度字段(小班面_FeatureToPoint．POINT_X)，单击“Ok”按钮，完成经度字段赋值。重复上述步骤，完成纬度字段(POINT_Y)赋值。

2.5 数据输出选中“小班面”，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选“Data”之“Export Data…”，在弹出的“Export Data”界面中，点击文件夹按钮，在弹出框中输出文件名框中，改为“喀左县森林病虫害数据库”，格式为shapefile。单击“save”，森林病虫害基础地理数据库建成。见图1。

图1 森林病虫害基础地理数据库输出

3 应用案例

3.1 制作病虫害发生图应用Microsoft Excel 2010软件直接读取森林病虫害基础地理数据库中扩展名为dbf格式文件，通过编辑处理，可以方便的形成病虫害发生图等实用图。

通过查找，确定数据库中经度(POINT_X)和纬度(POINT_Y)坐标最大值(max)与最小值(min)，在森林病虫害数据表中添加(POINT_Xmin-1000，POINT_Ymin-1000)、(POINT_Xmin-1000，POINT_Ymax+1000)、(POINT_Xmax+1000，POINT_Ymin-1000)、(POINT_Xmin+1000，POINT_Ymax+1000)4组坐标值形成的控制点。

选中控制点和需要展示内容的经度(POINT_X)和纬度(POINT_Y)坐标，做散点图，即可得到相应的病虫害发生图等实用图，见图2。

3.2 实现病虫害插值预报刘朝辉等［3］研究表明，油松毛虫种群具有很强的空间异质特征，半方差函数模型为: