本站小編為你精心準(zhǔn)備了松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：為實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理，增強數(shù)據(jù)的可視化能力，提高數(shù)據(jù)檢索和利用效率，本研究借助ArcGIS平臺設(shè)計并構(gòu)建了黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。基于此數(shù)據(jù)庫，可以進行空間數(shù)據(jù)的分層可視化及疊加顯示；可進行放大、縮小、平移、全圖顯示、快速定位等基礎(chǔ)地圖操作；根據(jù)特定條件對所需數(shù)據(jù)進行檢索及更新；以及多類型的空間分析及專題地圖制圖。該數(shù)據(jù)庫為松材線蟲防治提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，也為其發(fā)生發(fā)展過程的模擬和預(yù)測打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：松材線蟲；遙感；數(shù)據(jù)庫

一、引言

黔西南布依族苗族自治州（以下簡稱黔西南州）地處云貴高原東南端，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，終年溫暖濕潤、熱量充足，雨量充沛。州內(nèi)物種多樣性豐富，其中有產(chǎn)種子植物219科1096屬3268種，蕨類植物45余科115屬367種，國家I、II類保護植物303種[1]。州內(nèi)溫暖濕潤的氣候條件也給各類有害生物入侵提供了有利條件，松材線蟲作為嚴(yán)重危害林業(yè)生態(tài)安全的林業(yè)有害生物之一，需要進行重點防范。2018年11月，國家林業(yè)和草原局對2014年印發(fā)的《松材線蟲病疫區(qū)和疫木管理辦法》進行了修訂。《辦法》明確，堅持政府主導(dǎo)、屬地管理的原則，科學(xué)開展疫情防治[2]。林業(yè)部門現(xiàn)在用于林業(yè)有害生物防治管理的信息管理系統(tǒng)中集成了大量的林業(yè)有害生物相關(guān)信息，包括林業(yè)有害生物基本信息、病蟲害知識數(shù)據(jù)庫、普查數(shù)據(jù)、發(fā)生防治數(shù)據(jù)及分類分地區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，可以為林業(yè)有害生物的監(jiān)測監(jiān)管提供有力支持。但是信息管理系統(tǒng)里僅提供文本及表格統(tǒng)計數(shù)據(jù)，沒有與地圖數(shù)據(jù)集成，不能直觀顯示有害生物發(fā)生的具體區(qū)域和范圍，可視化效果較差。遙感技術(shù)具有快速、動態(tài)、客觀的特點，遙感影像能為林業(yè)有害生物監(jiān)測與防治提供大范圍、多時效、多源的數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)對松材線蟲的有效監(jiān)測和防控，本文擬構(gòu)建松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，結(jié)合現(xiàn)有林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、有害生物普查數(shù)據(jù)、遙感影像及各類基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，探索松材線蟲病的發(fā)生蔓延情況，為后續(xù)建立松材線蟲的遙感監(jiān)測及高效防治機制打下基礎(chǔ)，為評估松材線蟲災(zāi)害等級、減低災(zāi)害損失及災(zāi)后林地恢復(fù)治理提供基礎(chǔ)資料和決策支持。

二、材料與方法

根據(jù)《林業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計總體規(guī)范》及《林業(yè)信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典規(guī)范》要求，結(jié)合黔西南州松材線蟲發(fā)生與防治的情況，擬定建庫方案、數(shù)據(jù)源準(zhǔn)備、軟硬件準(zhǔn)備等。

（一）建庫準(zhǔn)備黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源可進行如下分類：1.按數(shù)據(jù)內(nèi)容可以分為：（1）地理基礎(chǔ)底圖：黔西南州地形圖、黔西南州衛(wèi)星影像圖、航片等；（2）林業(yè)專題數(shù)據(jù)：林業(yè)“一張圖”數(shù)據(jù)、森林資源普查資料、林業(yè)有害生物專項調(diào)查數(shù)據(jù)資料等；（3）其它輔助數(shù)據(jù)：土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、實地調(diào)查照片、報告等。2.按數(shù)據(jù)類型可以分為：（1）空間數(shù)據(jù)：柵格數(shù)據(jù)（數(shù)字正射影像（DOM)、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字柵格地圖（DRG）等），矢量數(shù)據(jù)（以點、線、面表示的地物要素類數(shù)據(jù)，含林業(yè)圖斑數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)等）；（2）非空間數(shù)據(jù)：報告文本數(shù)據(jù)（*.doc、*.pdf、*.txt）、統(tǒng)計表格數(shù)據(jù)（*.xls）、圖片數(shù)據(jù)（*.jpg、*.bmp）等。結(jié)合以上數(shù)據(jù)源和松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計的目的，構(gòu)建了如下圖所示的松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的整體框架（如圖1所示）。

（二）數(shù)據(jù)采集與處理遙感數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施面臨著3種主要挑戰(zhàn)：分布與異構(gòu)、數(shù)據(jù)缺失、服務(wù)效率低[3]。構(gòu)建松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源也存在著多源異構(gòu)及數(shù)據(jù)缺失的問題，為了有效解決這些問題，在對獲取的各類數(shù)據(jù)入庫之前需要進行一系列的預(yù)處理。1.影像數(shù)據(jù)處理（1）數(shù)據(jù)獲取：以年為單位，從地理空間數(shù)據(jù)云下載2006年至2018年黔西南州的遙感影像，以Landsat7ETM和Landsat8OLI_TIRS數(shù)據(jù)為主，部分云量覆蓋過高的影像，在91衛(wèi)圖里下載Google歷史影像補充，輔以重點區(qū)域的高分辨率航飛影像。（2）數(shù)據(jù)檢查：主要包括高分辨率航飛影像與低分辨率衛(wèi)星影像重疊度精度檢查；影像的完整性檢查及影像可讀性檢查。（3）影像融合：利用遙感圖像處理軟件將同期不同源的遙感影像（高空間分辨率影像與低空間分辨率高光譜分辨率影像）進行融合，以得到高空間分辨率高光譜分辨率影像。（4）影像鑲嵌、裁剪：將多幅影像進行拼接，使影像能完全覆蓋黔西南州，并按黔西南州行政區(qū)劃界限進行裁剪。注意兩種影像鑲嵌時要盡量避開房屋，走地物特征明顯的區(qū)域。在對時相相同或相近的影像進行鑲嵌時，影像紋理、色彩要求自然過渡；盡可能多的保留高分辨率、云無量少、質(zhì)量好的影像。2.矢量數(shù)據(jù)處理（1）數(shù)據(jù)獲取：綜合林業(yè)部門的森林資源普查資料（含林業(yè)圖斑及變更數(shù)據(jù)）和國土部門的土地利用數(shù)據(jù)及行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)檢查：主要包括矢量數(shù)據(jù)可讀性檢查；矢量數(shù)據(jù)完整性檢查及拓撲檢查。（3）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：原始數(shù)據(jù)來源不一，表現(xiàn)形式多種多樣，為將各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一到遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中進行存儲和管理，需要通過坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換等進行規(guī)范化處理。（4）數(shù)據(jù)編輯：包括拓撲編輯：構(gòu)建拓撲關(guān)系，指出數(shù)字化錯誤的類型并進行修改；非拓撲編輯：移動、剪切和粘貼節(jié)點，分割和合并多邊形，以及線條的簡化、加密等。如：將在圖幅分割處的線要素進行連接使其連續(xù)；根據(jù)地物屬性將由于圖幅分割而生成的多個面要素（同一地物）進行合并。此外，還需要將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合。3.非空間數(shù)據(jù)整理將已有的各類數(shù)據(jù)圖表、文本進行數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫中能夠存儲管理的數(shù)字形式。

（三）數(shù)據(jù)入庫數(shù)據(jù)入庫前需要進一步對數(shù)字化的所有資源數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，統(tǒng)一坐標(biāo)參考和投影，以便不同數(shù)據(jù)層能夠在同一空間中進行疊加和可視化展示[4]。結(jié)合地圖學(xué)的知識對數(shù)據(jù)進行選取和概括，依據(jù)規(guī)范合理應(yīng)用各種地圖符號和注記。對矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)、其它非空間數(shù)據(jù)進行檢查入庫，最終形成黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

三、結(jié)果與分析

為了實現(xiàn)對松材線蟲發(fā)生發(fā)展的監(jiān)測，為松材線蟲的防治決策提供有效的數(shù)據(jù)支持。黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫以遙感數(shù)據(jù)為主體，需要分類存儲管理、分析多時期的數(shù)據(jù)，通過對歷史影像的解譯來判讀各時期黔西南州的松林分布、結(jié)構(gòu)，結(jié)合相應(yīng)時期的林業(yè)資源調(diào)查數(shù)據(jù)及林業(yè)有害生物普查數(shù)據(jù)，分析松材線蟲的入侵和蔓延的影響因子，并將各類因子數(shù)據(jù)也進行分類管理。基于以上設(shè)計和對數(shù)據(jù)的獲取、處理，利用ArcCatalog構(gòu)建黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫（FileGeodatabase）。該數(shù)據(jù)庫在地理信息系統(tǒng)平臺ArcGIS的支持下實現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的存儲和管理，提供空間數(shù)據(jù)的分層瀏覽及疊加顯示、空間數(shù)據(jù)的局部放大縮小、平移及漫游；基于空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的多種檢索、空間分析及專題性的可視化輸出。

（一）空間數(shù)據(jù)展示黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫包括矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，以及部分非空間數(shù)據(jù)，對各類數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化管理。數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式由傳統(tǒng)的文字、表格轉(zhuǎn)變?yōu)閳D文結(jié)合，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相統(tǒng)一的圖形、圖像。在ArcGIS平臺的支持下，可以對所有數(shù)據(jù)進行分類分層顯示（圖2），了解各數(shù)據(jù)的具體空間及屬性信息，并可根據(jù)實際應(yīng)用需求進行局部放大、縮小、平移等地圖常規(guī)操作；以及根據(jù)關(guān)鍵地物點坐標(biāo)信息快速定位并進行標(biāo)注，如對松材線蟲疫點的坐標(biāo)信息進行快速定位，方便管理人員進行監(jiān)管。還可利用ArcGIS平臺提供的量測工具進行距離和面積的測量。例如：利用距離測量工具測量主要交通運輸干道到松林的距離；測量松材線蟲疫區(qū)的面積等。此外，還可以基于統(tǒng)一的空間參考對多種數(shù)據(jù)進行疊加顯示，如圖3所示：將道路和行政區(qū)劃圖疊加在遙感影像上顯示，林地的區(qū)域分布、與道路的關(guān)系一目了然。還可松材線蟲疫點、地形地貌及其它立地條件數(shù)據(jù)進行疊加顯示，分析松材線蟲發(fā)生的影響因子及發(fā)展規(guī)律。以及進行多時期影像的疊加顯示，分析松林隨時間變化的特征。

（二）數(shù)據(jù)管理與檢索遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理主要包含影像數(shù)據(jù)的處理及矢量數(shù)據(jù)的編輯。按照時間序列對遙感影像進行規(guī)范化管理，并根據(jù)需要利用遙感圖像處理軟件對數(shù)據(jù)庫中的影像進行解譯分類，提取松林分布、結(jié)構(gòu)與健康狀況信息，并以此作為次生數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。矢量數(shù)據(jù)主要針對點、線、面要素分別進行更新操作，包括增加、刪除、修改等。主要是林地變更、土地利用類型變更及松材線蟲疫點的發(fā)現(xiàn)與拔除方面的內(nèi)容，要注意空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的同步更新。數(shù)據(jù)檢索是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須具備的基本功能，科學(xué)的數(shù)據(jù)檢索機制可以方便用戶快速地從眾多的數(shù)據(jù)中提取自己所需的信息[5]，提高工作效率。基于ArcGIS平臺，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢方式可分為按空間位置查屬性信息、按屬性信息查空間位置以及按空間關(guān)系查詢。用戶輸入查詢參數(shù)或指定空間位置、空間關(guān)系，即可快捷地獲得符合需求的數(shù)據(jù)，并進行后續(xù)處理與分析。按空間位置進行檢索可以進行實際應(yīng)用需要設(shè)定具體位置或范圍，來查詢該范圍內(nèi)所有圖層的空間信息和屬性信息。如：在疫點圖層中選擇安龍縣的疫點，可以查詢出該疫點的爆發(fā)時間、所處地理位置、地形地貌以及在所查空間位置處的數(shù)據(jù)庫中管理的其它信息。如果需要顯示滿足特定條件的一些要素則可以通過屬性信息查空間位置，屬性信息檢索支持點、線、面等矢量數(shù)據(jù)的屬性信息查詢[4]。如：選擇并定位冊亨縣的松材線蟲疫點，需要編輯SQL（StructuredQueryLanguage）語句，選擇疫點圖層，查詢條件設(shè)置為：所屬縣=“冊亨”，便可把滿足條件的疫點選出。而通過空間關(guān)系查詢可以篩選出距離松材線蟲疫區(qū)2000米范圍內(nèi)的所有木材加工廠，以便進行疫木特殊處理。

（三）空間分析空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)的空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，其目的在于提取空間信息或者從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)派生出新的數(shù)據(jù)，是將空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒌倪^程。空間分析可以基于矢量數(shù)據(jù)或柵格數(shù)據(jù)進行，其基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫，運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析，代數(shù)運算等數(shù)學(xué)手段[6]。在遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的支持下，借助ArcGIS平臺，可以對松材線蟲害發(fā)生、蔓延情況及影響因素進行分析。從遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中提取出松材線蟲疫區(qū)的立地條件（影響松林形成與生長發(fā)育的各種自然環(huán)境因子的綜合條件），包括：地形條件（海拔高度、坡向、坡形、坡度等）、土壤條件、水文條件、生物條件及人為活動、氣象數(shù)據(jù)等，運用疊加分析，可以了解松材線蟲發(fā)生的影響因素（溫濕度條件、人為干擾、林地格局等）；借助緩沖區(qū)分析可以確定不同林種的空間鄰近性和鄰近程度，分析在疫區(qū)邊界的不同方向上松材線蟲蔓延的可能性及蔓延速度。此外，在已有疫點空間位置數(shù)據(jù)、林木加工廠、林業(yè)管理部門及道路數(shù)據(jù)的情況下，可以運用網(wǎng)絡(luò)分析確定林業(yè)管理人員到達疫區(qū)的最佳路線；疫木處理的最近最優(yōu)林木加工廠及運輸疫木的最佳路徑，便于按照疫木處理方案對整個運輸過程進行監(jiān)測與管控。

（四）專題地圖制圖遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建立是為了更好地存儲管理各類空間、非空間的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的處理分析奠定基礎(chǔ)。專題地圖制圖是空間數(shù)據(jù)可視化輸出的常用方式，專題地圖通過突出顯示一種或幾種相關(guān)聯(lián)的專題要素，使成果用途專題化，易于進行專項分析；且易讀性高，可供相關(guān)專業(yè)人士使用，信息利用率高。根據(jù)松材線蟲防治的相關(guān)工作需要，可以制作各時期松林的空間分布圖、松林林分結(jié)構(gòu)圖、松材線蟲蟲情監(jiān)測圖、松材線蟲影響因子及權(quán)重圖、松材線蟲疫情預(yù)測圖等，為黔西南州松材線蟲的防治提供數(shù)據(jù)支持。

四、結(jié)論與討論

基于ArcGIS設(shè)計的黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫（FileGeodatabase），實現(xiàn)了柵格數(shù)據(jù)（主要是遙感影像）、矢量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和管理。基于此數(shù)據(jù)庫，可以進行空間數(shù)據(jù)的分層可視化及疊加顯示；可進行放大、縮小、平移、全圖顯示、快速定位等基礎(chǔ)地圖操作；根據(jù)特定條件對所需數(shù)據(jù)進行檢索及更新；以及多類型的空間分析及專題地圖制圖。因此，黔西南州松材線蟲遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建立增強了數(shù)據(jù)可視化的能力，提高了數(shù)據(jù)利用率，為松材線蟲防治提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，也為其發(fā)生發(fā)展過程的模擬和預(yù)測打下了基礎(chǔ)。由于數(shù)據(jù)保密性的問題，目前數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)還不夠完備，需要在后續(xù)研究中進一步完善數(shù)據(jù)庫建設(shè)。可以考慮與地圖供應(yīng)平臺進行合作，通過應(yīng)用程序接口調(diào)用平臺數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的及時更新。此外，為方便多終端訪問，提高應(yīng)用效率，后續(xù)可研究開發(fā)基于WEB的數(shù)據(jù)庫管理平臺。

參考文獻：

[1]吳迎福.黔西南州主要林業(yè)有害生物風(fēng)險分析[R].黔西南州林業(yè)局,2016.

[2]中國林業(yè)網(wǎng).《松材線蟲病疫區(qū)和疫木管理辦法》修訂[EB/OL].[2018-12-27].

[3]李國慶,黃震春.遙感大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施:集成、管理與按需服務(wù)[J].計算機研究與發(fā)展,2017,54（02）:267-283.

[4]金鑫,董少春,王曉琪,等.基于ArcGISGeodatabase的浙江良渚古城遺址空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)[J].南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)),2018(01):163-175.

[5]陳建平,張立福,朱文君.礦產(chǎn)資源與環(huán)境遙感本底數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與建設(shè)[J].地質(zhì)通報,2011(05):702-710.

[6]楊克誠.GIS軟件應(yīng)用實驗指導(dǎo)書[M].昆明:云南大學(xué)出版社,2009.

作者：孫紅梅 劉書劍 單位：興義民族師范學(xué)院