GIS技术在自然保护地整合优化中的应用研究.pdf

-31-我国拥有丰富多样的自然资源和独特优美的环境条件，为保护自然生态系统、维护生物多样性，建立了自然保护区、风景名胜区、自然文化遗产、森林公园等不同类型、不同级别的自然保护地。截至2018年末，我国不同类型的自然保护地共1.18万处，但受多方面综合影响，现有保护地类型多、空间重叠，保护的生态系统不完整，保护有效性较差1。从2019年开始，为构建以国家公园为主体的自然保护地体系，根据中共中央办公厅和国务院办公厅印发的关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见，多地出台了具体的实施方案，积极开展自然保护地整合优化工作，对交叉重叠、相邻相近的自然保护地进行了归并整合，对边界范围和功能分区进行合理调整，实事求是地解决历史遗留问题，同时加大力度新建了一批自然保护地2。GIS技术利用科学合理的系统分析软件完成各种地理信息数据查找、收集及处理工作，之后与相关的地理数据信息和空间坐标信息相结合绘制全面的自然保护地整合优化图示，同时借助相关技术完成区域地理信息动态收集。现如今，相关人员已经将GIS技术应用到城乡规划设计、制定城市建设规划、监测自然保护区、研究国土资源等领域，该技术有效推动了各个行业的发展。在实施自然保护地整合优化工作的过程中，GIS动态监测手段同样可以发挥重要的指导作用。GIS技术和自然保护地整合优化1.1 GIS技术的概念GIS技术也被相关学者叫作地理信息系统空间技术，是融合地球科学、空间科学、信息科学形成的新技术，其利用计算机软硬件可借助各种数据描绘客观世界，在计算机输入相关的空间数据GIS技术在自然保护地整合优化中的应用研究刘涛（陕西生态环境规划设计院有限公司，西安 710075）摘要：2021年8月，国家林业和草原局、国家发展和改革委员会联合印发“十四五”林业草原保护发展规划纲要，提出了整合优化自然保护地、合理确定管控分区和范围、组织勘界立标等要求。GIS属于重要的技术基础，在归并整合自然保护地、优化功能分区、调整边界范围的过程中合理运用GIS技术可更加快速、准确地完成整合优化自然保护地的工作，在短时间内完成图表交互式统计，并完成三维立体可视化和动态表达。基于此，本文将探索自然保护地优化整合中GIS技术的具体应用，在技术层面有效支持自然保护地小图斑精准抠出、合理划分功能区、精确划分边界等工作，以期为提升自然保护区整合优化工作质量和效率提供参考。关键词：自然保护地；GIS技术；整合优化中图分类号：S759.9文献标识码：A文章编号：1003-6997（2023）08-0031-04作者简介：刘涛，生态环境工程师，主要从事生态环境规划设计及地理信息技术应用研究。E-mail：收稿日期：2023-02-07智慧农业-32-2023年第08期总第661期或地理坐标后，可实现输出、综合应用、显示制图、分析处理、量测运算、存贮更新、检索查询等目标，属于一个拥有较强综合性的数据系统3。GIS不但可高精度完成空间定位，还可实时完成定位，具备快速获取和分析地理空间信息的能力，正是由于这一特点决定了其能够在全球变化、资源调查、动态监测、规划设计等方面发挥重要作用。由此可知，在自然保护地整合优化过程中GIS技术同样能够发挥较为关键的作用，属于整合优化自然保护地的重要技术手段。1.2 自然保护地整合优化自然保护地整合优化是一项涉及面广、矛盾冲突问题较多、任务重、耗费时间长的工作。2021年8月，国家林业和草原局、国家发展和改革委员会联合印发“十四五”林业草原保护发展规划纲要，要求“推进自然保护地整合优化，科学界定范围和管控分区，组织勘界立标”。在此过程中，GIS作为主要技术手段，在提高工作时效、全方位掌握保护地资源现状、科学调整保护地边界及功能分区等方面具有重要意义，为下一步勘界立标和有效管理保护地资源提供技术支撑。GIS技术在自然保护地整合优化中的重要作用首先，能够及时获取到高精确性的信息和数据。在传统规划和保护自然保护地的工作中，相关人员在获取信息和数据时大多使用人为测量的方法。由于人为测量在很多情况下存在操作误差，可能致使某些自然保护地关键的信息要素不够准确，甚至会在较大程度上影响整合优化自然保护地的工作4。相较于传统测量方式，相关人员借助GIS调查勘测手段可更为科学地整合优化自然保护地，并在调查自然保护地相关信息时能够避免人为因素的影响，以相关自然保护地调查数据为基础，可更加精准地开展整合优化自然保护地的工作。其次，可准确划分自然保护地的边界和面积。相关部门在形成具体的自然保护地整合优化方案前，需借助实地勘察的方式了解自然保护地的覆盖范围和准确的边界位置。在实际划定自然保护区边界位置时，以GIS手段为依托能够避免划分边界时可能出现的各种误差，在科学监测数据的支持下制定更有针对性的自然保护地整合优化决策。同时，相关人员可通过直接观察模拟模型及分析自然保护地三维动态模型确定自然保护地边界。最后，可使自然保护地规划图示得到直观、完整地呈现5。现如今，很多自然保护地的覆盖面积较大，在绘制自然保护地图示时若使用简单的手工绘制，不但要投入较多的人力和时间成本，而且在绘制图示的过程中可能存在误差。与之相比，运用GIS技术后可形成兼具三维立体特征和动态化特点的自然保护地图示，能够使保护地全部景物特征得到准确呈现，利用动态展示的方法形成完善的自然保护地生态景观图示，以此降低整合优化自然保护地的难度。自然保护地整合优化中GIS技术的实际应用在整合优化自然保护地的过程中，GIS属于主要的技术手段，在合理调整自然保护地功能分区、确定自然保护地边界范围、解决保护地交叉重叠问题等方面能够取得理想效果。下面以海子山国家级自然保护区为例，分析GIS技术的实际运用。3.1 解决保护地交叉重叠问题自然保护地的发展及其保护成效在很大程度上受自然保护地交叉重叠的影响，很难有效保护自然生态系统。以某国家级自然保护区为例，在优化整合保护区前其是2个自然保护地，分别为县级的格木自然保护区和国家级的海子山自然保护区。相关人员通过分析这2个保护区成立时绘制的边界范围矢量图层，再利用ArcGIS软件空间分析功能了解到2个自然保护地具备38.39万hm2的不交叉重叠面积，为总净空面积45.59万hm2的84.2%；空间交叉重叠面积为7.20万hm2，为总净空面积45.59万hm2的15.8%（表1）。与整合优化标准相结合，用高级别的自然保护区整合低级别的自然保护区。国家级的海子山自然保护区整合自身与格木自然保护区之间存在的重叠位置，在数据库中及时调整对应小斑的“调整后保护级别”“调整后保护地类型”“调整后保护区名称”等信息，从而顺利完成2个保护区的-33-整合工作。3.2 在合理调整自然保护地功能分区中的应用原有的自然保护区只是较为简单地将其分为试验区、缓冲区、核心区，功能分区准确性较差，缺乏具备可行性和针对性的分区管控措施，在开展整合优化工作时相关人员根据一般控制区和核心保护区，准确划分了自然保护区和国家公园。在优化调整GIS软件中叠加边界后，自然保护地水系交通、国土空间规划、地形图、高分资源卫星影像、功能分区图层、生态保护红线、边界以及其他各种地理要素等，都可借助多因素叠加计算方式来了解自然保护地内关键保护对象及资源分布情况，再通过准确编辑自然保护地分区界线，将原有试验区内具有重要保护价值且无人活动的区域设置为核心保护区，如湿地资源、森林等；将原有核心保护区内的合法设施建筑、大规模工程、重要人文景观、人口密集区域等场所设置为一般控制区，并与地形地貌、河流、山脉等自然界限相结合修正和平滑功能区边界6。在本次自然保护地整合优化工作中，设置的核心保护区主要是原有的缓冲区和核心区，总面积334 983.3 hm2。一般控制区主要为原有的试验区，总面积115 015.56 hm2。其中，缓冲区和核心区转一般控制区的面积为5 996.963 hm2、图斑18个；没有图斑从一般控制区转为核心保护区。与调整理由分类相结合，由于重大工程建设需调整的面积为1 151.73 hm2，由于涉密区域需调整的面积为285.37 hm2。3.3 在确定自然保护地边界范围中的应用在传统的自然保护地规划模式中大多以纸质地形图为依据，借助专业技术人员实地调查的方式完成保护区边界范围绘制，在调查局限性和人为勘测误差的综合影响下，规划自然保护地的过程中存在较多的历史遗留问题，如自然地理边界与地形地貌不符，存在较为随意的范围界限；缺乏明确的保护对象，保护面积过大；自然资源权属清晰度不足，存在较多矛盾问题等。这些问题严重制约了我国自然保护地的发展，须科学调整自然保护地的边界范围。通过运用GIS手段，可在同一个地理坐标系下叠加自然保护地的水系交通、国土空间规划、地形图、高分资源卫星影像、生态保护红线、边界图层及相关地理要素，然后在充分考虑现场调查情况的基础上，合理划分自然保护地边界。在开展边界划定工作时，相关人员需对自然生态的系统性和整体性进行统筹考虑，编辑出准确的保护地边界矢量图层，结合地貌单元、山脉、河流等自然边界，利用相关遥感影像沿地面标志物勾绘调整边界，同时应保证连通的生态廊道，按照自然资源分布情况，严格遵循生态优先的原则，保证全面完成划定工作。此外，当保护地内某一地块存在冲突矛盾时，须与实际情况相结合完成调出。针对保护区内存在的重大铁路、公路项目及人口密集点，必要时可采取“扣天窗”的措施。海子山国家级自然保护区在落实整合优化工作时，相关人员共调出4个地块，总面积55.93 hm2。其中2个地块因永久基本农田调出，面积25.1 hm2；2个地块因涉及村庄被调出，面积30.83 hm2。通过对数据库中的相关数据信息进行更新，有效确定了自然保护地的边界范围。3.4 在自然保护地资源管理中的应用3.4.1动态监测现阶段GIS技术在森林资源动态监测方面的应用广泛，对于各种类型的自然保护地，GIS技术能够在病虫害防治、森林防灾表1某自然保护区整合优化面积统计整合优化类型交叉重叠情况面积（hm2）占比（%）注释自然保护区（保留）合计455 995.82100.0占总净空面积的比例净空面积合计455 995.82重叠面积72 053.0915.8占总净空面积的比例不重叠面积383 942.7384.2占总净空面积的比例与格木自然保护区重叠面积72 053.00100.0占保护区重叠面积的比例智慧农业-34-2023年第08期总第661期等方面发挥作用，通过建立灾害监测和资源管理体系，可及时了解自然保护地灾害信息和资源变化情况6。监测过程中将遥感技术和GIS技术有机结合，可降低自然保护地管理工作对于人力的需求，进而解决原本存在的地广人少的问题。3.4.2数据分析运用GIS技术获取和分析自然保护地的各种数据，然后建立专门的信息管理系统，能够准确了解开展整合优化工作的功能区转换面积、功能分区面积、调入调出面积、自然保护地面积等；可与相关需求相结合，完成一定区域内自然保护地土地权属、保护对象类型、自然景观价值、面积、等级、数量、类型等信息统计工作，准确了解建设自然保护地体系的实际情况。3.4.3可视化表达借助相关数据和属性，再利用GIS技术可完成专题图绘制，如区域内保护地分布图、保护地整合优化效果图、整合优化方案图等，并在其中明确经纬度、公里网格等重要的地理信息，能够帮助相关人员全面、准确地了解整合优化自然保护地的实际情况。同时，GIS技术还可形成模拟实际情况的三维立体化和动态化保护地图像，准确展示自然保护地的各种地理特征及内部自然资源的分布情况，使相关的评价管理体系变得更加直观，从而在技术层面有效支持保护条例和保护制度的制定工作。结束语GIS技术能够在自然保护地整合优化工作中的多个方面发挥重要作用，可使相关工作达到更高的效率和质量，可帮助相关人员全面、准确地掌握自然保护地各方面的信息，进而制定出更加科学合理的管理措施。在后续开展自然保护地整合优化工作时，相关人员可从以下方面入手：首先，在划分功能区时，可进行规定区域内公立网格中各种资源占比计算工作，如在1 km网格内泥炭资源、林地面积及湿地面积的占比，再通过叠加分析多种要素完成边界划分，最终科学合理地确定核心保护区。其次，在充分应用无人机技术、高分资源卫星影像的基础上，建立空地一体化的监督管理平台，有效保障后续的自然保护地管理评估和勘界立标工作。最后，外业调查是自然保护区整合优化工作的重要内容，只有具备有效的数据支持，才能够充分发挥GIS技术的作用，因此相关人员应高度重视数据收集和分析工作，不断提高数据的准确性和全面性。参考文献1石金荣.GIS技术在土地资源管理中的应用研究J.砖瓦世界,2021(15):141-142.2陈宝华.GIS技术在城市地籍资源测绘中的应用研究J.测绘与勘探,2022,3(4):71-73.3张何欣.GIS技术在自然保护区规划中的应用探讨J.信息记录材料,2020,21(9):126-128.4郭向科,吴金山.浅析GIS技术在自然保护区规划中的应用现状及存在的问题J.新农业,2022(10):62-63.5王植槐,胡运清.浏阳市自然保护地整合优化景观格局变化驱动力研究J.辽宁林业科技,2022(3):35-38.6罗红,陈磊,姜运力,等.自然保护地整合优化的景观格局变化分析:以贵州省思南县为例J.生态学报,2021,41(20):8076-8086.（编辑 张琼琼）中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所节水新材料与农膜污染防控团队和生物节水与旱作农业团队，揭示了不同覆盖技术对水稻节水增产减排的影响。相关研究成果发表在总体环境科学上。研究揭示地膜覆盖对水稻增产和温室气体减排的作用机制