全 文 ：基于 GIS 和 GPS 的秦岭西段庙台槭种群空间分析
赵建林
(西北农林科技大学 , 陕西 杨凌　712100)
　　摘要:庙台槭(Acer miaotaiense P. C. T soong)为中国秦巴山区特有种. 采用 GPS 结合 ARCVIEW GIS , 通过种群
调查 、空间分析等方法 ,初步掌握了秦岭西段小陇山林区的庙台槭的主要分布点 ,分别为观音林场纸庙沟 , 李子林场长
河 、东岔林场桃花沟 ,麦积林场后沟 , 最大种群位于观音林场. 4 个分布点间的直线距离最短为 8 km ,种群间距离大;4 个
种群点 5 km 范围的分布总面积 307 794 650. 24 m2 , 且主要分布于海拔 1 400 ～ 1 600 m , 沿河谷 15°以下的半阳坡地带.
　　关键词:庙台槭;空间分析;GPS;ARCVIEW GIS;秦岭西段;
　　中图分类号:S 792. 35　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1003-4315(2006)06-0071-04
Spatial analysis of Acer miaotaiense populations in the Western
Qin Mountains based on GIS and GPS
ZHAO Jian-lin
(1. No rthw est Sci-Tech Unive rsity of Ag riculture and Fo restry , Yang ling 712100 , China)
　　Abstract:Acer m iaotaiense P. C. T soong is one of endemic species to the Qin-Ba M ountainous Region
of China. Based on population invest igation on the spot ,GPS was combined wi th A RCV IEW GIS and used
fo r spatial analy sis of the species populat ions in acco rdance wi th conse rv ation biolo gy. The resul ts showed
that four places including Zhimiao Valley of the Guany in Forest Farm ,Changhe Valley o f the Lizi Fo rest
Farm , Taohua Valley o f the Dongcha Forest Farm and Hougo Valley o f the M aiji Forest Farm w ere as the
main dist ribution spots of Acer miao taiense in the Western Qin M ountains. The maximum population of the
species w as situated in the Guanyin Forest Farm . The sho rtest st raight-line distance betw een any tw o spo ts
w as determined to be 8 km , display a longer distance among different populations. To tal dist ribut ion area of
four populations , control led in the ex tent of 5 km surrounding eve ry spot w as accounted for 307 794 650. 24
m2 , and dist ributed mainly over the valley ranged from 1 400 m to 1 600 m al titude and semi-heliad slope be-
low 15°.
　　Key words:Acer m iaotaiense ;spatial analysis;GPS;ARCV IEW GIS;Western Qin M ountains
　　庙台槭(Acer m iaotaiense P. C. T soong)是槭树
科(Aceraceae)槭属(Acar L.)落叶乔木 ,中国物种
红色 名 录第 1 卷 中将 庙 台 槭 列为 易 危 种
(VUA2c)[ 1] .庙台槭分布于中国的秦岭中段 、西段
小陇山及大巴山.秦岭西段的小陇山位于 E 104°23′
～ 106°43′, N33°31′～ 34°41′,地处秦岭西段 ,是暖
作者简介:赵建林(1961 -),男 , 甘肃靖远人 ,主要研究方向为综合
生态系统管理.
收稿日期:2006- 11- 03
湿带向北亚热带的过渡地带 ,东接陕西关中 ,南控巴
蜀 ,西连青藏 ,北通黄土高原 , 为甘肃省的绿色宝
地[ 2] .
　　保护生物学家和生态学家早就认识到只有准确
地辨识保护对象的空间位置 、范围 、及其相邻的关系
(例如边缘)和连接度 ,以及依存的地形和气候等生
境条件 ,才能发现生物种群和生境在空间的扩散与
收缩 、增长与灭绝的动态 ,揭示分布的格局 ,从而系
统 、全面地了解保护对象和生境的存在状态 、破碎程
度和变化趋势 ,进行有效地自然保护[ 3] .基于现代信
2006 年 12 月
第 6 期 71～ 74
甘　肃　农　业　大　学　学　报
JOURNAL OF GANSU AGRICU LT URAL UNIVERSITY
第 4 1 卷
双 月 刊
息技术和空间技术的空间保护生物学将为全球生物
多样性的研究和保育做出重大的贡献[ 4] .进行资源
调查及空间格局分析是庙台槭保护研究工作的
基础.
1　研究方法
1. 1　仪器设备
　　手持 GPS(Garmin eT rex Venture)、R2V 数字
化软 件 、 ARCVIEWGIS 软 件 、 小 陇 山 林 区
1∶700 000地形图 、小陇山林区 1∶50 000地形图.
1. 2　种群分布及定位
　　由于小陇山林区地形复杂 ,面积宽广 ,庙台槭资
源又极少 ,全面调查在短时间内无法完成 ,在初步走
访中发现 ,因植株稀少 ,林区百姓在活动中未能注意
到该种植物的存在 ,故采用走访林业工作人员与实
际考察相结合的方式进行调查.
　　通过走访长期在林区工作的科技人员 ,初步拟
定主要的分布点 ,再通过实地调查确定确切的种群
点.在分布点利用系统抽样(距离 50 m)选择 20 m
×20 m 样地 ,利用G PS进行样地中心地理定位 ,调
查样地植株数量.
1. 3　空间分析
　　利用 R2V 数字化软件将小陇山林区及庙台槭
主要分布区的地形图进行数字化 ,基于 ARCVIEW-
GIS将庙台槭分布地理位置与林区的数字化图相结
合 ,采用距离分析功能分析庙台槭的分布范围 ,利用
距离丈量功能得到斑块点间的距离.
　　选择典型(最大)种群 ,进行植株密度分析 ,采用
缓冲区分析与空间计算功能确定保护区范围.
2　结果与分析
2. 1　小陇山林区庙台槭的空间分布
　　通过艰苦的走访与实际调查 ,于 2004年确定了
小陇山林区庙台槭的主要分布点 ,分别在观音林场
纸庙沟(1号点)、李子林场长河(2号点)、东岔林场
桃花沟(3号点)、麦积林场后沟(4号点)等 ,最大种
群位于观音林场.
　　利用小陇山林区的数字化图 ,进行地理关联后 ,
加入各种群位置点主题 ,结果见图 1.
2. 2　空间分析及分布区的建立
2. 2. 1　小陇山林区庙台槭的分布范围　利用庙台
槭分布点数字化图在 ARCVIEWGIS 中进行分布点
间的距离丈量 ,得到表 1.
图 1　小陇山林区庙台槭种群点
Fig. 1　Population points o f Acer miaotaiense in the
Xiao long Mountains
表 1　分布点间的直线距离
Tab. 1　S traight-line distance between two population
points of Acer miaotaiense
地点 分布点间的直线距离 /km
1 号点 2 号点 3号点
4 号点 19. 43 16. 82 52. 30
3 号点 56. 83 61. 86
2 号点 8. 00
　　从表 1可看出 ,4个分布点间的直线距离较大 ,
其中最短为 8 km ,说明小陇山林区的几个庙台槭种
群间距离大 ,加之山体起伏大 ,自然阻隔严重 ,因此
在基因交流上存在困难.
　　进行查找距离分析 , 得到单元(cell)大小为
432. 956 m 的 GRID距离主题 ,按照庙台槭种子的
传播距离及调查经验 ,初步确定以 5 km 的距离进
行地图查寻 , 得到 5 km 范围的分布区 , 总面积
307 794 650. 24 m2 , 位于 N 34. 160 20°～ 34. 422
42°.将查寻得到的 GRID主题转换为 SHP 主题 ,与
林场 SHP 主题进行地理运算 ,得到庙台槭在林场的
分布区(图 2). 将分布图利用面积估算功能进行面
积分析 ,得到各林场庙台槭的可能分布面积(表 2).
2. 2. 2　庙台槭典型种群空间分析　调查得知 ,小陇
山林区纸庙沟种群最大 ,年龄结构较完整 ,故以纸庙
沟种群为典型种群进行生境及密度等分析.
　　GPS 调查取点地理位置见表 3 , U TM 坐标以
WGS84大地基准面得到 ,经 、纬度坐标以北京 1954
大地基准面得到.
72　　　　　　　　　　　　　　　　甘 肃 农 业 大 学 学 报　　　　　　　　　　　　　　 　2006 年
图 2　庙台槭在各林场的分布
Fig. 2　Population distribution of Acer miaotaiense in every
fo rest farms of the Xiaolong Mountains
表 2　各林场庙台槭的可能分布面积
Tab. 2　Possible population distribution a reas of Acer
miaotaiense in every fo rest farms of the Xiao long Mountains
林场名 平面面积 /m2 林场名 平面面积 /m2
李子林场 88 932 113. 510 观音林场 2 59 977 099. 560
麦积林场 69 383 056. 340 党川林场 1 671 713. 094
太白施业区 1 039 589. 273 东岔林场 78 911 519. 600
观音林场 7 794 553. 874
表 3　纸庙沟种群调查样点地理坐标及其种群统计数量
Tab. 3　The geog raphic co-o rdinates o f inventory points
and population size o f Acer miaotaiense in the Zhimiao
Vally of the Xiaolong Mountains
id x y x_ coo rd y_ coo rd 株数
1 589 612 3 782 043 105. 972 4 34. 175 5 6
2 589 790 3 782 053 105. 974 3 34. 17 558 8
3 589 522 3 782 042 105. 971 4 34. 175 5 6
4 590 142 3 782 354 105. 978 1 34. 178 26 14
5 590 540 3 782 547 105. 982 5 34. 179 97 17
6 591 208 3 783 008 105. 989 8 34. 184 07 9
7 591 726 3 783 414 105. 995 4 34. 187 68 1
8 593 024. 8 3 783 364 106. 009 5 34. 187 12 4
9 592 475. 6 3 782 420 106. 003 5 34. 178 657
2. 2. 2. 1　地形地貌分析　将纸庙沟 1∶50 000 地
形图数字化 ,以 U TM 坐标地理配准 ,导入 ARC-
V IEW 系统 ,加入庙台槭样地点.庙台槭地理分布见
图 3 ,可见庙台槭沿沟分布.
　　由等高线生成 TIN 地形图 ,可见纸庙沟地形较
复杂 ,最高海拔达 1 960 m ,最低海拔为 1 340 m ,庙
台槭主要分布于海拔 1 400 ～ 1 600 m 的地带.
　　生成单元大小为 1 m 的栅格图(GRID), 按
315°太阳方位角与 45°太阳高度角生成阴影图
(图 4).
　　从图 4及坡向分析中知道 ,庙台槭主要分布于
半阳坡河岸.提取分布区坡度图 ,发现庙台槭分布区
坡度变化较大 ,主要为 0 ～ 60°之间. 进行不同坡度
的提取 ,可得庙台槭主要分布于 15°以下的地带 ,见
图 5.
图 3　纸庙沟等高线图
F ig . 3　The contour map of the Zhimiao Vally of the
Xiao long Mountains
图 4　纸庙沟阴影图
F ig . 4　The shadow map o f the Zhimiao Vally
图 5　纸庙沟坡度图
Fig . 5　The slope map of the Zhimiao Vally
2. 2. 2. 2　初级保护区分析　在庙台槭调查资料的
基础上 ,为了能较好地进行保护 ,利用 ARCVIEW
缓冲分析来建立初级保护区域(最初建立的面积小 、
73第 6 期　　　　　　　　　　　　赵建林:基于 GIS 和 GPS 秦岭西段庙台槭种群空间分析　　　　　　　　　　　　　　
易管理 ,是最重要的地带).庙台槭种群较集中 、种子
传播距离较短 ,同时考虑到在庙台槭分布区域还有
水青树 、领春木 、金钱槭 、水曲柳 、紫斑牡丹 、红豆杉 、
三尖杉等珍稀树种 ,以 1 km 的距离生成缓冲主题 ,
面积 12 203 235. 65 m2 ,其区域为初级保护区 ,为了
从地理上确定该区域 ,沿边缘绘制点主题 ,见图 6.
生成区域边界坐标 ,见表 4.
图 6　纸庙沟庙台槭种群初级保护区图
Fig. 6　The division map of the primary re ser ve of Acer
miaotaiense populations in the Zhimiao Vally
表 4　初级保护区边界控制线坐标
Tab. 4　The coo rdina te s o f boundary control line o f
the primary reserv e area
id x_coord y_ coord id x_ coord y_ coo rd
1 105. 973 06 34. 166 54 29 106. 011 79 34. 195 93
2 105. 965 70 34. 167 78 31 106. 016 24 34. 194 11
3 105. 961 28 34. 172 18 33 106. 019 81 34. 190 16
4 105. 960 66 34. 174 55 34 106. 020 30 34. 187 36
5 105. 960 69 34. 177 08 35 106. 020 01 34. 184 72
6 105. 962 74 34. 180 93 37 106. 016 85 34. 180 50
7 105. 964 70 34. 182 59 38 106. 014 44 34. 179 12
8 105. 967 17 34. 183 80 39 106. 014 09 34. 176 65
9 105. 970 35 34. 184 43 40 106. 012 69 34. 173 92
10 105. 975 69 34. 187 02 42 106. 007 34 34. 170 19
11 105. 980 70 34. 188 81 44 106. 000 48 34. 170 09
12 105. 986 44 34. 192 74 46 105. 995 33 34. 172 71
13 105. 988 40 34. 194 50 47 105. 993 67 34. 174 77
14 105. 994 38 34. 196 66 49 105. 991 54 34. 175 06
15 106. 000 01 34. 195 81 51 105. 986 84 34. 171 70
16 106. 001 49 34. 195 10 52 105. 985 28 34. 171 34
17 106. 004 59 34. 195 07 54 105. 981 63 34. 168 95
18 106. 006 81 34. 195 91 55 105. 979 09 34. 167 62
3　结论及讨论
　　1)　小陇山 4个庙台槭种群点间最短距离为 8
km ,种群间距离较大 ,因此在基因交流上存在困难 ,
遗传漂变与近交可能导致遗传多样性低 ,生活力
下降.
　　2)　4个种群点 5 km 距离范围的分布区总面
积 307 794 650. 24 m2 ,位于 N34. 160 20°～ 34. 422
42°,包括李子林场 、麦积林场 、太白施业区 、观音林
场北端 、观音林场西南部 、党川林场 、东岔林场等林
场的部分地域.这是按照庙台槭成群分布的特点进
行空间分析得到的可能分布范围 ,需要进一步实际
调查.
　　3)　庙台槭主要分布于海拔 1 400 ～ 1 600 m 、
沿河谷 、15°以下的半阳坡地带 ,要求环境较温暖 、
湿润.
　　4)　庙台槭在小陇山种群少 、小而分散 ,为了能
更好地保护这一珍稀物种 ,达到持续利用的目的 ,建
立保护区是首要措施. 据调查纸庙沟种群是最大种
群 ,是建立保护区的首选区域.按庙台槭调查集中分
布点 1 km 的距离生成 12 203 235. 65 m2的缓冲区
域建立了初级保护区域(主是最初建立的面积小 、易
管理 、最重要的地带), 得到了保护区的确切地理
位置.
　　以上结论是按照调查所掌握的资料分析得出
的 ,由于小陇山林区面积大 、地形复杂 ,调查工作较
困难 ,资料可能不完全 ,所以这方面的研究还需要继
续开展.
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