基于GIS的自然保护区管理信息系统建设_杨康年

杨康年,罗文锋

(四川大学建筑与环境学院,四川成都610065)

　　摘要∶探讨了GIS在自然保护区建设与管理中的应用,以及利用最新的组件式GIS技术开发适合保护区的管理信息系统。结合GIS的信息管理模式比传统的信息管理更能实时地表现空间数据,提高了自然保护区的科研与工作效率。介绍了自然保护区信息管理系统的设计原则、开发方式、总体构架、数据库及其主要功能。

关键词∶地理信息系统;MapObjects;自然保护区

中图分类号∶F208;S759.9　　文献标识码:A　　文章编号∶1005-8141(2005)03-0243-03

ConstructionofGISBasedonManagementInformationSystemforNaturalProtectionArea

YANGKang-nian,LUOWen-feng

(CollegeofArchitecture&Environment,SichuanUniversity,Chengdu610065)

Abstract:ThispaperdiscussedtheapplicationofGISinconstructionandmanagementofnaturalprotectionarea,andexploitationofmanagementinformationsystemwhichwouldbefitfortheprotectionareawiththelatestComGIS.ThemodeofinformationmanagementbasedonGIScouldshowthespatialdataatrealtimebetterthantraditionalmode,aswellasimprovetheefficiencyofthescientificresearchandotherworks.Thenthedesignprinciple,exploitationmode,systemstructure,databaseandmainfunctionsoftheinformationmanage-mentsystemofprotectionareawouldbedescribed.

Keywords:GeographicalInformationSystem;MapObjects;naturalprotectionarea

　　我国地域广阔,生物种类繁多,是世界上生物多样性极为丰富的国家之一[1]。自1956年我国建立了第一个自然保护区(广东鼎湖山自然保护区)以来,到2003年底,全国共建立自然保护区1999个,占国土面积的14.4%。我国自然保护区在国际上影响日益扩大,全国已有21处自然保护区加入《世界人与生物圈保护区网络》,21处自然保护区被列入《国际重要湿地名录》,3处自然保护区被列为世界自然遗产地。目前我国初步形成了一个布局基本合理、类型齐全、分布广泛的自然保护区网络,对保护我国的生物多样性、自然资源及自然环境发挥了重要作用。

随着现代计算机技术、信息技术的发展以及网络的普及,要求自然保护区的建设与管理加快信息化进程,而自然保护区的建设管理以及科研工作都具有典型的时空特性,含有海量的地理空间信息,高效的自然保护区管理必须依靠具有强大管理分析功能的地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)的支持。GIS强大的空间数据管理和分析功能,是部门制定环境及环境应用的关键技术,为保护生境和进行有效合理的规划评价,提供了丰富、科学的信息管理分析和决策手段。研究GIS在自然保护区管理信息

　　收稿日期∶2005-04-06;修改日期∶2005-05-15

作者简介∶杨康年(1977-),男,四川新津人,四川大学环境科学2002级硕士研究生,研究方向主要为地理信息系统的应用。

系统中的应用有利于我国环境信息化的进程,也有利于我国生物多样性的保护工作。1　系统目标

环境保护的目标是实现经济效益、社会效益、环境

效益三者的最大化,进而实现资源的可持续利用和社会的可持续发展。因此,我国自然保护区的基本任务是保护自然资源与自然环境,合理开发利用自然资源,协调自然保护区的自然、社会、经济效益,开展科研工作[4]。保护区管理机构和科研单位应该根据保护区内具体的保护对象(如濒危动植物、生态系统、地质景观)的不同,因地制宜地开发设计适合该保护区的GIS管理信息系统,这样才能更有效地、更有针对性地保护好本区的受保护对象。

我国的自然保护区大都位于风景优美、景色秀丽的地区,是我国重要的旅游资源,系统在设计的时候应当考虑合理利用、适当开发当地的旅游资源,在保护好自然资源的同时,作好当地的旅游规划,为环保、旅游部门的管理提供科学依据。

2　系统开发方式

系统紧紧围绕自然保护区管理这个中心,面向管理层和决策层根据实际情况进行开发,是GIS在环境管理领域的具体应用。我们选择代表当今GIS发展潮流的组件式GIS开发方式,以ESRI公司的Arc/In-·243·

3)·遥感与信息·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　资源开发与市场ResourceDevelopment&Market200521(

fo为GIS开发平台,VisualFoxPro或Access等数据库语言为数据库管理工具,以VB或VC为二次开发平台,MapObjects为GIS开发工具进行系统开发。

MapObjects提供了一系列基于ActiveX标准的GIS软件构件,可广泛应用在VB、VC、Delphi、PowerBuilder等开发环境中,开发人员可根据实际情况,通过对构件的利用将GIS嵌入到应用程序中,实现高效、无缝的

系统集成。在充分利用各种空间信息和属性信息的基础上,有效发挥GIS信息源丰富、分析功能强大、表现直观等优点,为保护区的各项管理、开发和科研工作提

供全面、多层次、可视化的信息,系统采用自顶向下逐层分解的模块化设计技术,使系统具有良好的扩展性和可操作性,便于移植和维护(图1)。

图1　系统结构示意图

物、风景名胜的相关图片、声音和文字等资料,不但满

3　数据库建设

详细完备的数据库建设是实现自然保护区管理信息系统各项功能的关键和前提,自然保护区的数据库

包括空间数据库和属性数据库。

空间数据库包括基础底图、地质图、土壤图、植被图、地形图、流域水系等。空间数据的输入一般根据标准地图在计算机上进行矢量化,有条件的保护区可向当地林业、国土、遥感测绘等部门购买相关地图数据与资料。系统采用的MapObjects广泛支持多种矢量数据(如ArcView的shapfile、Arc/Info的Coverage、CAD的.dwg等)和遥感栅格数据(如tiff、bmp、jpeg、ER-DAS等)。

属性数据库包括保护区资源清单(植物清单、哺乳动物清单、无脊椎动物清单、脊椎动物清单、鸟类清单等),保护区地理位置、区域面积、保护区级别、所在市县基本情况、保护区内人口分布情况,经济情况及生活方式等。鉴于保护区特有的旅游资源,还应增加旅游资源的数据库信息,如宾馆、车次等信息,属性数据库由关系型数据库管理系统进行管理,其它还包括气象资料,水文资料等。

数据库的设计应该根据实际情况,按专题分层,尽量减少数据冗余,层与层之间尽量,易变要素集中,便于更新。此外,为方便保护区的对外宣传,在建资源数据库的时候应该考虑尽量收入区域内珍稀动植·244·足资源管理的需要,而且还可使普通游客在检索查询的时候获得一定的知识。4　系统的主要功能

在系统功能的设计上是充分利用Arc/Info的现有功能,结合自然保护区的特色,开发设计出有行业特色的,适合保护区管理的系统。自然保护区管理信息系统的主要功能包括以处几方面。4.1　输入

纸质地图的数字化,可采用扫描、人工绘制或数字化仪来进行矢量化,空间数据源的数字化与编辑、修改和更新、数据的转换、各种地图投影类型和地图比例尺的变换、坐标的校准等。如前所述,数据的取得除依靠现有的地图资料矢量化,有条件的地方还可根据遥感、GPS和地面调查的结果确定土壤、植被、地貌等图形资料一起进行数字化,以提高地图和资源数字化的精确度,并能随资源的变化随时更新。4.2　项目查询

实现图形和属性的双向查询。通过SQL语句对自然保护区的植被、动物、土壤、水系等各种特征值的检索查询,对各种基础图、区域图、项目规划图的查询,对保护区各项管理制度(对自然保护区和国家公园制定法律法规,各种单项规定和管理条例、措施)的查询。

资源开发与市场ResourceDevelopment&Market200521(3)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　·遥感与信息·4.3　分析

该功能可进行各种类型的Buffer分析,对宾馆布局、核心保护区范围与相关设施对保护区的辐射影响进行分析;利用路径分析,可进行保护区内景点布置和旅游线路设计;利用Overlap分析、等值线追踪等技术结合相关专业模型可模拟环境演变,指导环境规划与管理,为保护区本身的科研项目服务。4.4　生态管理

加强自然保护区的科学管理,需要认识天然生态系统类型的形成、结构和分布规律,识别维护生态系统平衡的关键种并发挥其作用,对生态演替规律要有深刻的认识和理解并加以运用。为此,应该加强对各种资源的管理,对濒危动植物的追(跟)踪调查管理。利用现代化的研究设备,如用无线电通讯、高空成像、卫星、遥感红外线、无线电跟踪、带环等先进技术进行自然资源调查,准确掌握动植物的数量分布消长和活动规律,侦察火情等,对自然环境演变做长期的监测,不但可以加强保护区自身的管理,而且为保护区内各种科研活动(动植物考察、生态演替、地质勘探等)积累原始数据。随着人们生活水平的提高,节假日外出到保护区旅游的人次日渐增多,为减少游人和建设单位对保护区生态环境的破坏,因此除了应加强对游人的宣传和引导外,保护区的生态管理还要注重建筑规划、景点规划、旅游线路及人次车辆的安排与规划,特别是餐饮、住宿设施的选址应统一规划,设置在一定区域范围内,严禁违规在保护区修建、扩建该类建筑设施,以避免对自然景观及物种的影响与破坏。

4.5　灾害应急

结合专业模型,对火灾、地震、泥石流等自然和地质灾害以及非法捕猎、伐木等人为突发性事故的响应,发现并对受伤濒危动物实施抢救措施等。

4.6　显示与输出

多图层的叠加显示与浏览(放大、缩小、漫游),在屏幕、纸质或其它载体如光盘等输出各种查询结果、专题图、文字、统计图表(柱状图、散点图、饼图等)等,制作多媒体演示等宣传资料。在国家公园和其它保护区内的适当地方开展丰富多彩的科普教育和旅游活动,设立教育中心、标本陈列室和图书资料、挂图、幻灯、电视录像、电影等各种宣传资料,使公众和游人获得自然保护科学知识,认识到热爱和保护自然是每个公民的天职。

5　结语

目前,我国的自然保护区建设有了一定的数量,但还存在总体质量控制不严,各个部门(农业部、林业部等)在保护区内有各自进行规划,在保护类型上不平衡,保护区管理水平普遍不高等缺点。为此,我国自然保护区的管理与建设工作应该坚持“统一规划、合理布局、综合治理”的基本原则,加强科技工作,提高保护区的科学管理水平。

GIS以其独有的技术手段和强大的空间数据管理、分析、显示能力,解决了目前很多环境管理方面的问题,应用前景十分广阔。本文对GIS在自然保护区的应用作了一些有益探索,希望以此推动自然保护区管理信息化的进程,提高我国自然保护区的管理水平,为保护区的生态环境科研工作注入新的活力,以全面提高我国自然保护区的总体质量。此外,由于自然保护区独特的社会价值、文化价值、旅游价值,我们应该加强WebGIS的应用,实现保护区信息网络共享,让人们更多地了解我国自然资源、野生动植物保护状况,以此深化对普通群众热爱自然、保护野生生物的教育,同时还可扩大自然保护区在国内外的影响,吸引投资,加快保护区建设步伐。

参考文献∶

[1]赵济,陈传康,等.中国地理[M].北京:高等教育出版社,1999,323～

336.

[2]张超,陈丙咸.地理信息系统[M].北京:高等教育出版社,1995,1～

10.

[3]王学军,等.地理信息系统[M].北京:中国环境科学出版社,1993.[4]金鉴明,王礼嫱,等.自然保护概论[M].北京:中国环境科学出版社,

1991.

[5]尹红,游荣坤.地理信息系统及其在草海自然保护区的应用[J].贵州

环保科技,1997,(3)∶29～36.

[6]陈加兵,曾从盛.罗源湾海洋信息系统的设计与实现[J].福建师范大

学学报,2003,19∶103～106.

[7]李成茂,马履一.基于3S技术的水库集水区资源与环境管理研究进

展[J].北京林业大学学报,2002,9(24)∶267～272.

[8]曹广超,李玲琴,等.柴达木盆地资源环境信息系统设计与建立[J].

青海师范大学学报,2003,(2)∶67～73.

[9]黄金良,洪华生,等.地理信息技术在海岸带资源环境管理中的应用

[J].海峡,2003,2(22)∶79～84.

[10]李联平,米玛潘多.浅谈GIS在生态环境管理中的应用[J].科

技,2002,(8)∶8,34.

·245·