全 文 ：林业科学研究　2008, 21 (增刊 ) : 65～68
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008)增刊 20065204
基于 A rc GIS Engine的退耕还林决策支持系统研究
张怀清 1 , 郑　曼 2 , 蒋　娴 1
(1. 中国林业科学研究院资源信息研究所 ,北京　100091; 2. 国家林业局调查规划设计院 ,北京　100714)
摘 　要 :采用 A rcGIS Engine组件式开发环境 ,开发退耕还林信息管理系统 ,并在此基础上结合退耕还林地区立地条
件、退耕还林规程规划、造林知识库 ,实现了退耕还林工程中多源数据的集成管理、空间分析、专家知识推理和退耕
还林规划合理性分析 ,为退耕还林工程的规划、实施和监测提供技术支撑和辅助决策。
关键词 :退耕还林 ; A rcGIS Engine;决策支持系统 ;地理信息系统
中图分类号 : S771. 8　　　　　文献标识码 : A
收稿日期 : 2008203202
基金项目 : 国家“十一五”科技支撑重点项目课题“综合监测技术体系集成与应用示范”(2006BAD23B06)
作者简介 : 张怀清 (1973—) ,男 ,湖南宁乡人 ,副研究员 ,硕士生导师 ,主要从事林业可视化模拟技术研究.
D evelop ing the D ec ision Support System ( D SS) for Conversion
of Farm land to Forests Project Ba sed on ArcG IS Eng ine
ZHANG Huai2qing1 , ZHENG M an2 , J IANG X ian1
(1. Research Institute of Forest Resource Information Techniques, CAF, Beijing　100091, China;
2. Academy of Forestry Planning and Design, State Forestry Adm inistration, Beijing　100714, China)
Abstract:Based on A rcGIS Engine, the decision support system (DSS) for conversion of farm land to forests p roject
was developed with considering site situation, p lan, afforestation knowledge. The system integrated with the multi2
sources data, spatial analysis, knowledge reasoning and p roject reasonability app raising, which could p rovide the
decision support services for p roject p lan, imp lementation and monitoring.
Key words: conversion of farmland to forests; A rcGIS Engine; decision support system; geography information system
　　退耕还林工程是林业六大重点工程中覆盖面最
大、投资最多、农民参与度最高、政策性最强的一项浩
大生态建设工程 ,也是一项复杂的系统工程 ,涉及多
部门多学科多领域。退耕还林决策研究不仅是对生
产结构的合理调整 ,也是国土资源在经济建设和生态
恢复与重建之间的重新配置 [ 1 - 2 ]。退耕还林工程的
顺利实施除了需要基础理论、应用技术、配套政策等
方面的支持外 ,同时迫切需要建立起一套系统完整的
针对退耕技术决策层和使用层 ,提供退耕还林规划、
退耕模式、树 (草 )种配置、退耕技术的集成分析和辅
助决策系统 ,实现退耕还林工程实施的快速分析、监
测和评价。本文针对退耕还林工程的关键问题 ,围绕
退耕还林的关键技术体系与管理体系 ,通过不同类型
区典型模式与实用技术的综合集成与组装 ,通过系统
学、决策学等原理与方法 ,建立退耕还林决策支持系
统 ,以保证退耕还林工程的顺利实施 ,监测退耕还林
的实地情况 ,有效地指导退耕还林工作 ,为科学高效
地管理和实现脆弱生态区综合治理开发、经济建设、
社会稳定、人民脱贫致富和生态环境改善以及可持续
发展提供重要的科技保障 [ 3 - 4 ]。
1　系统分析
系统针对退耕还林工程管理、规划设计、监测、
决策和技术部门用户 ,解决退耕还林实施工作中存
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
在的实际问题。用户对系统的功能需求主要为 :能
够采集、存储和管理各种图形、图表、统计数据等信
息 ,并进行数据集成 ;开展 GIS空间分析 ,进行林业
专题图形的对比、分析和因子提取 ;信息的实时动态
更新 ;多源数据的综合查询、检索、统计、分析和报表
输出 ;退耕地立地分析 ,工程规划设计辅助决策、工
程实施辅助决策、工程进展辅助决策、工程评价辅助
决策等。系统分析如图 1所示。
图 1　系统分析图
2　系统功能设计
系统按照用户的需求 ,设计为基础平台模块和
辅助决策两部分。基础平台部分主要是面向规划设
计和工程信息管理人员 ,为其提供通用的数据采集、
更新、维护、分析等功能。辅助决策部分面向工程管
理和决策人员 ,为其提供辅助决策专业综合分析
功能。
2. 1　基础平台模块
基础平台模块主要包括数据集成管理、统计报
表、成图制图、空间分析、三维显示等功能。其中 :数
据集成管理功能实现退耕还林工程中多源数据等的
集成存储、管理、维护和更新 ,包括矢量 (包括点、线、
面 )数据的编辑 ,投影转换等功能。统计报表功能根
据需要生成工程各种规范化统计报表。成图制图功
能能按照用户的需求进行各种图层渲染 ,制作图例
和格式化输出。空间分析功能包括多图层叠加 (溶
解、拼接、剪切、相交、联合、结合 ) ,地形分析 ,缓冲区
分析、路径分析等。三维显示功能提供实现将
DEM、矢量图、遥感影像叠加 ,三维矢量属性查询 ,三
维渲染、显示、飞行、旋转、成图、输出等。
2. 2　辅助决策模块
根据退耕地立地因子进行立地类型识别 ,开展
退耕还林规划设计可行性分析。根据识别出来的立
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增刊 张怀清等 :基于 A rcGIS Engine的退耕还林决策支持系统研究
地类型结合专家知识库 ,为选择适宜的退耕模式、技
术、造林树种等提供工程实施辅助决策信息。通过
对比分析工程前后进展数据、景观格局变化数据等 ,
为评价工程进展、影响提供辅助决策服务 ,如图 2。
图 2　系统功能设计图
(1)规划设计辅助决策 :根据退耕地各种立地
因子 ,结合辅助决策模型自动找出适宜退耕地 ,包括
退耕地的位置、地形、面积等因子。
(2)工程实施辅助决策 :综合分析退耕地立地、
环境、社会和经济条件 ,开展退耕还林模式比较分
析 ;根据退耕模式 ,对退耕地各种立地因子进行适地
适树分析 ,根据树种选择模型对退耕地自动找出适
宜树种 ;根据退耕地中选择的适宜树种、气候因素 ,
结合造林知识库 ,进行造林方式、整地方式等各种造
林技术的辅助决策 [ 5 - 8 ]。
(3)工程进展辅助决策 :根据退耕前后 ,或退耕
多时期数据 (包括统计数据和图形数据 )进行对比
分析 ,分析工程的进展情况。
(4)工程评价辅助决策 :开展立地分析 ,结合退
耕还林规划设计数据 ,分析规划设计的合理性和退
耕可行性。根据退耕前后 ,或退耕多时期数据 ,评价
退耕还林工程对景观、土地利用格局的变化。
3　系统运行与实例
系统以 A rcGIS ENGINE 9. 1 为开发组件 ,以
V ISUAL BASIC 6. 0 为开发语言 , 数据库采用
ORACLE10g和 A rcGIS SDE进行地理数据库管理 ,
同时可以通过 ADO进行其他数据的操作。系统由
数据集成模块、空间分析模块、三维显示模块和辅助
决策模块组成。开发的系统可以进行空间矢量、栅
格和各种属性数据的统一管理和综合分析。本文以
张家口退耕还林实验区为实例 ,开展系统的运行。
3. 1　数据准备
建立张家口退耕还林实验区综合数据库 ,包括
背景数据库 (基础地理数据、土壤数据、气候数据、社
会经济及人口数据、土地利用数据、植被分布数据、
森林资源等数据 ) ;退耕还林工程建设数据库 (工程
规划设计数据、工程分布数据库、工程任务计划数
据、工程任务完成数据、工程实施进展数据、工程检
查验收数据、工程管理文本数据等 ) ;工程效果数据
库 (生态环境动态变化数据、土地利用结构动态变化
数据、产业结构变化数据、经济收支变化数据、劳动
力分配变化数据 ;辅助决策数据库 (模式数据 ,树种
数据 ,造林技术数据等 )。
3. 2　规划设计辅助决策
通过试验区土地利用现状图 ,提取出耕地图和
荒地图 ;根据试验区 DEM提取出 15°以上坡度图 ;将
15°以上坡度图和耕地图进行叠加求交 ,得到 15°以
上坡耕地图 ;将 15°以上坡耕地图与荒地图进行叠加
求和 ,结合耕地适宜性评价矩阵 ,得到试验区可以进
行退耕规划的地块 ,即 15°以上坡耕地、荒地图为适
宜退耕区 ,勾绘出退耕规划地块 (见表 1) ,以辅助用
户进行退耕规划。
表 1　耕地适宜性评价矩阵
坡度 年降水量 > 10°C积温 适宜性
0～15° > 1 000 > 4 000 不适宜退耕 4
15°～25° 800～1 000 3 000～4 000 次适宜退耕 3
25°～35° 600～800 2 200～3 000 适宜退耕 2
> 35° < 600 < 2 200 最适宜退耕 1
3. 3　工程实施辅助决策
以行政区划为单元建立退耕还林模式库 ,结合
当地退耕地立地、环境条件 ,点击所要查询的地块就
能获取当地合适的典型退耕还林模式 ,并获取该模
式的具体详细信息。同时用户可以通过输入用户海
拔 ,土壤和降水等因子 ,查询对应的退耕还林模
式 [ 9 - 12 ]。根据各种立地因子 ,可以获取从树种数据
库中当地的造林树种、各种造林技术和方法 ,工程实
施辅助决策如图 3所示。
3. 4　工程进展辅助决策
通过试验区多期工程规划设计数据 ,分析工程
规划进展情况。通过试验区的多期工程实施统计数
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
据 ,分析工程实施的实际进展情况。结合多期规划
和实施数据 ,为工程实施进展提供辅助决策依据。
同时 ,通过遥感监测的工程实施结果图 ,客观地分析
工程实施的进展程度。
图 3　工程实施辅助决策图
3. 5　工程评价辅助决策
如果用户已经进行退耕决策规划 ,则将 15°以上
坡耕地、荒地图与退耕决策者的规划图进行比较并
参考评价模型进行退耕规划合理性评价 ,判断该地
块中哪些图斑适宜退耕。根据多期土地利用景观格
局分布图 ,分析退耕前后 ,或退耕过程中景观格局的
变化分析 ,为工程评价提供辅助信息。
4　结论与讨论
(1)本文针对退耕还林技术、模式以及树种配
置进行了深入研究和探讨 ,建立退耕还林工程技术
决策支持系统 ,为退耕还林工程规划、实施和监测提
供了丰富的辅助决策系统和分析方法。
(2)本文通过参考国内外公开出版的专著、教
材、期刊 ,咨询领域专家在长期实践中积累的经验知
识以及科研成果、学术交流等形式建立知识库。但
是退耕还林涉及的面积广泛 ,并且地区差异很大 ,因
此 ,需要不断地丰富和完善相关的专家知识库的内
容 ,以满足各地的实际需要。
(3)系统设计的退耕可行性分析和适宜性评价
都是参照国家有关退耕条例和依据 ,针对坡耕地进
行的研究 ,对于其他非坡耕地暂时没有进行相应的
探讨。
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