应用“3S”技术对森林功能图的研建 ——以鹫峰国家森林公园为例

应用“3S”技术对森林功能图的研建 ——以鹫峰国家森林公园为例

论文摘要

我国森林功能区划目前主要以大尺度进行区划为主,这种区划手段可以从宏观上较好地加以控制,但尚缺乏中尺度和小尺度的区划。本文以鹫峰国家森林公园为研究对象,制作鹫峰森林功能图,就是在中小尺度上对森林功能区划的一种尝试和体现。本研究以“3S”技术为手段,结合森林二类清查资料和野外样地调查数据,探讨与研究局部地区(如林场)森林在不同地段中所起的作用,为此需要对研究区域的土壤类型、土壤厚度等因子以及中小地貌、植被类型等特征进行分析与评估。常规的森林功能图制作是在确定每个地段的森林功能后,在地形图或遥感影像图中手工勾绘,本研究是以GIS为平台,并结合航空照片、DEM图、林相图等进行空间分析,在此基础上进行森林功能区的制图。森林区划中的小班划分是以地类、林分类型、地貌等因子进行区划的,但坡向、坡度等的目视观测精度不高,因此在研究中应用了1/万的DEM图,查询了相应小班的坡向、坡度修改了原二类清查数据中小班的数据,但应用了原二类清查数据中小班的植被类型、测树因子。在采集了多种划分森林功能图的因子后,选用地类、海拔、坡度、坡向等13个因子,选择聚类分析的数学模型进行了分析,进而制作了森林功能图。鹫峰国家森林公园是从原北京林业大学教学实验林场改建而成的,是具有森林公园、教学试验等多种属性功能的森林。由于鹫峰陡坡较多,土层较浅,因此还具有水源涵养、水土保持等功能。根据森林在不同地段的功能特点,应用聚类分析方法,把鹫峰国家森林公园划分为水源涵养林、水土保持林、游憩风景林、景观经济林和实验林5类森林功能区。本研究取得了以下进展:(1)应用数字化、三维模拟可视化、空间分析方法实现了功能图的制作。(2)采用了“3S”技术结合实地调查的方法完成了对数据的采集,实现了多源数据的综合应用。(3)科学合理的数学模型实现了功能分类。(4)初步探讨了森林功能制图的流程

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 森林制图国内外研究现状
  • 1.1 以手工绘图为主阶段-20 世纪40 年代到20 世纪80 年代以前
  • 1.1.1 简易平面林业制图
  • 1.1.2 手工绘制计曲线地形林业各种专题图
  • 1.1.3 复印添加地形林业用图
  • 1.1.4 手工绘制、印刷出版林业图
  • 1.2 初步结合计算机的阶段-20 世纪80 年代到90 年代
  • 1.3 大量应用“3S”技术的阶段-20 世纪90 年代至今
  • 2 “3S”技术与林业制图
  • 2.1 “3S”技术概论
  • 2.1.1 地理信息系统(GIS)
  • 2.1.1.1 地理信息系统(GIS)的定义
  • 2.1.1.2 地理信息系统(GIS)的应用行业
  • 2.1.1.3 地理信息系统(GIS)的特点
  • 2.1.1.4 地理信息系统(GIS)的功能
  • 2.1.1.5 地理信息系统(GIS)的类型
  • 2.1.1.6 地理信息系统(GIS)技术现状
  • 2.1.1.7 地理信息系统(GIS)的空间数据结构
  • 2.1.1.8 地理信息系统(GIS)工具软件介绍
  • 2.1.2 遥感(RS)
  • 2.1.2.1 遥感(RS)的概念
  • 2.1.2.2 遥感(RS)技术的特点
  • 2.1.2.3 遥感(RS)组成
  • 2.1.2.4 遥感(RS)发展概述
  • 2.1.2.5 遥感(RS)技术现状及发展趋势
  • 2.1.2.6 我国遥感(RS)技术发展现状
  • 2.1.3 全球定位系统(GPS)
  • 2.1.3.1 全球定位系统的(GPS)定义
  • 2.1.3.2 全球定位系统的(GPS)组成
  • 2.1.3.3 全球定位系统的(GPS)特点
  • 2.1.3.4 全球定位系统的(GPS)用途简介
  • 2.1.3.5 其他全球定位系统简介
  • 2.2 “3S”技术在森林功能图制作上的可行性分析
  • 2.2.1 “3S”技术在森林功能制图中的可行性和科学性
  • 2.2.2 应用“3S”技术进行森林功能图制作的优点
  • 2.3 林业制图和森林功能制图发展前景探讨
  • 3 研究区概况和研究方法
  • 3.1 研究区概况
  • 3.1.1 地理位置
  • 3.1.2 地形地貌
  • 3.1.3 气候
  • 3.1.4 土壤
  • 3.1.5 植被
  • 3.2 使用材料及其分析
  • 3.2.1 鹫峰森林二类清查资料分析
  • 3.2.2 鹫峰国家森林公园林相图分析
  • 3.2.3 电子CAD 地形图分析
  • 3.2.4 遥感影像和GPS 应用的分析
  • 3.2.5 野外调查数据分析
  • 3.3 森林功能分类原则
  • 3.4 分类方法的讨论
  • 3.4.1 主导因子法
  • 3.4.2 逐步回归法
  • 3.4.3 聚类分析法
  • 3.4.4 GIS 空间叠加分析法
  • 3.4.5 分类方法结论
  • 3.5 研究方法
  • 4 电子林相图的制作
  • 4.1 林相图的校正和配准
  • 4.2 小班图矢量化和数据库建立过程使用方法的分析
  • 4.3 小班矢量化过程
  • 4.4 林相图数据库的建立
  • 5 森林功能划分
  • 5.1 森林功能分类
  • 5.2 森林功能分类所需因子的提取、筛选和分析
  • 5.3 各因子的数据修正
  • 5.3.1 坡向、坡度、海拔数据的修正
  • 5.3.1.1 DEM 的建立
  • 5.3.1.2 坡度、坡向、海拔数据修正过程
  • 5.3.2 土壤厚度数据的修正
  • 5.3.3 裸岩数据的修正
  • 5.4 参与分类因子的标准化
  • 5.5 聚类分析
  • 5.5.1 聚类分析方法
  • 5.5.2 聚类分析过程
  • 5.5.3 聚类分析结果的输出和讨论
  • 5.5.3.1 聚类分析结果表中分类标准的确定和相关概念的解释
  • 5.5.3.2 聚类结果的输出和讨论
  • 5.5.3.3 聚类结果分析的结论
  • 5.6 小班功能划分
  • 5.6.1 按聚类结果初次对小班分类划分的分析
  • 5.6.2 按聚类结果划分后对小班分类划分的调整和分析
  • 5.6.3 小班功能分类后对研究区的分析
  • 6 森林功能图的制作及其相关分析
  • 6.1 使用GIS 对森林功能图的制作
  • 6.2 本研究所使用“3S”技术总结
  • 6.3 对使用DEM 的分析
  • 6.4 空间分析
  • 6.4.1 坡度的提取、划分和分析
  • 6.4.2 坡向的提取、划分和分析
  • 6.5 空间查询分析
  • 6.5.1 属性表查询与检索
  • 6.5.2 图形信息查询
  • 7 结论与讨论
  • 7.1 研究结论
  • 7.2 问题和讨论
  • 参考文献
  • 个人简介
  • 导师简介
  • 致谢
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