GIS技术在自然保护区规划中的应用探讨

金加琴 朱朝银 陶佳祥 李绍美

（1.云南省临沧澜沧江省级自然保护区临翔管护分局，云南 临沧 677000；2.云南农垦临沧农林投资发展有限责任公司，云南 临沧 677000；3.云南省临沧市林业科学院，云南 临沧 677000；4.云南省临沧澜沧江省级自然保护区管护局，云南 临沧 677000）

GIS技术，即地理信息系统，是集分析和处理地理信息数据于一体的现代技术。随着GIS技术的不断成熟，其已被广泛应用于自然、社会和经济的发展中，主要包括有国土资源的调查、城市建设规划的拟定、自然保护区以及城乡规划设计的监测等多个重要领域中，并充分展现出了GIS技术在各领域行业发展的重要性，尤其是在自然保护区规划中，GIS技术起到了关键性的作用。

1.GIS技术与自然保护区系统概述

1.1GIS技术

GIS技术通过计算机软件，对客观世界的各类数据进行模拟，并将相应的地理坐标或空间数据输入计算机，进行相应的操作，主要包括有对数据的储存更新、查询检索、测量运算、分析处理、综合应用、显示制图以及输出。此外，GIS技术能实现精准的空间地位，同时快速获取地理空间信息，并予以分析，在规划设计、资源调查、动态监测以及全球变化等事项中有着重要的作用，为此，也成为了自然保护区规划中不可缺少的重要技术手段。

1.2 自然保护区系统

我国的自然保护区系统始建于1996年，并于后期发展迅速，且取得了较好的成效，为我国自然生态系统以及野生动植物的多样性提供了有效的保障。然而，由于前期保护区是以“抢救式”原则开展的建设，其相应的规划存在较多的不足，且随着后期自然保护区规模的不断扩大以及数量的增加，规划中存在的问题也更为突出，对如何实现精准、合理、科学的自然保护区规划的要求也有所提升。而GIS技术因具备精准分析和管理能力，在自然保护区规划中的应用也显得更为重要，尤其是针对自然保护规划中的体系规划和资源调查方面。此外，通过GIS技术在自然保护区规划中的应用，能实现对保护区的空间分析以及规划人员对自然保护区规划的定量化，全面提升规划的合理性、科学性以及精准性，减少不确定因素的干扰。

2.GIS技术在自然保护区规划中的作用

2.1 获取实时性数据与信息

传统保护规划模式中通常需采用人为的测量方式来获取所需的数据和信息。而受人为测量误差的影响，也往往会导致自然保护区的部分重要数据出现误差，甚至影响到自然保护区规划的具体实施。而GIS技术的应用则显著提升了数据的科学性和可靠性，整体误差较小，且具备更高的精准性。

2.2 精确划定自然保护区的边界和面积

自然保护区规划前期，需通过实地勘测来明确自然保护区的边界位置以及保护区覆盖区域。结合GIS技术的应用能在自然保护区边界位置的具体划定过程中，避免误差的出现，并结合科学监测来对保护区决策的制定提供辅助数据。再加上技术人员能凭借模型来直观分析自然保护区，经自然保护区的三维动态模型明确保护区边界。

2.3 呈现完整直观的自然保护区规划图示

目前大多数自然保护区的区域覆盖面积都较大，假若只是简单的采用人工绘制保护区图示的方式来制定区域保护规划，则需投入大量的人力、物力和财力，同时也存在较大误差的可能性。而具备动态化和三维立体特征的GIS技术，则能有效避免人工测量存在的弊端，更为直观准确的展现出保护区的全景特征，有效降低自然保护各项保护规划制定的难度。

自然保护区规划的制定和实施取决于其原始生态的保护成效性，为此，相关部门应注重对GIS技术的应用，通过该项技术的人用避免认为观测中存在的数据误差，提高区域保护规划的可行性。在相关数据的实际采集、分析、存储以及评价过程中，通过GIS技术的应用能实现遥感监测以及立体化制图的效果，从动态化角度全面了解自然生态状况，并对各类景观和资源的未来发展趋势进行预测。

3.GIS技术在自然保护区规划中的应用

3.1GIS技术在自然保护区规划方法中的应用

随着我国自然保护区面积以及数量的逐年增加，土地利用矛盾以及人地之间的矛盾日益突出，该类情况的出现也对自然保护区规划设计的科学性和精准性提出了更高的要求。从自然保护区设计方法方面分析，其关注点主要包括有以下几点：

3.1.1 保护区的选择

GIS技术在自然保护区规划选址中的应用方法主要为GAP分析法，即空缺分析法，是利用GIS、GPS和RS巡查出全区域内的生物多样性信息的热点，包括环境和物种分布等，通过和现状比较寻找出还未被保护的空缺点，继而实施优先保护。李迪强等经GIS技术结合解译RS图像对野外动植物物种的分布情况进行调查，结合GAP技术发现现有保护物内并未包含具备代表性的生态系统和普氏藏羚羊等国家级保护动物最适宜的生态环境。然而，目前我国自然保护区的GAP技术只是使用GIS系统以及相关软件和简单的物种分析数据，实际工作并未充分利用RS图像技术来获取与生态环境相关精确的物种分布数据。为此，如何提高数据质量和降低利用数据以及处理数据中的不确定性已成为自然保护规划设计需解决的问题。

3.1.2 保护区边界、面积的确定

针对自然保护区边界、面积的确定，Diamond等人倡导构建面积大的自然保护区，但并未明确支出保护区面积的确定。而PVA（种群生存力分析）则有效的解决了保护区面积的问题，其通过分析和模拟技术对某种物种种群在一段时间内的存活率和死忙率进行预测，同时也能对不同物种的管理方式进行对比。欧阳志云等人通过GIS技术对卧龙自然保护区的核心区、缓冲区以及试验区的面积变化以及大熊猫栖息地的破碎情况进行分析。崔国发等人利用GIS技术明确了北京喇叭沟门自然保护的中心区、缓冲区和试验区的面积。Verissimo等人利用GIS技术完成了巴西帕拉州森林砍伐区和自然保护区的确定。另外，Olsen等人结合GIS技术完成了包含200个区域的优先保护图的编制，其中共涵盖了232个优先保护区。

GIS技术、RS技术以及GPS技术的结合应用对于自然保护区边界、面积的规划发挥着重要的作用，其应用步骤主要为：1）通过卫片、自然保护区的地形图和相关文字资料等利用ERDAS提出卫片影像中的地表信息；2）利用GAS对其进行定位；3）结合其他资料，获取GIS基础数据，对保护目标以及自然资源的完整性进行分析，并形成相应的专题图，包括植被分布图和土壤分布图等，为边界范围的确定提供参考依据。由于目前自然资源的完整性主要是以植被分布的完整性进行判断，为此，自然保护区边界范围内需至少具备一个完整的植被单元。此外，结合GIS技术的空间分析，能有效分析出自然保护区中的地形地势以及自然资源情况，通过对其完整性的分析，尽可能的减少不确定因素的干扰，全面提升自然保护区边界划定的科学性和合理性。

3.1.3 辅助功能分析

人与自然共存已有上千年的历史，假若将人类排除在自然保护区外，其产生的后果将无法预测。针对该类状况，衍生了三区划分原则，即核心区、缓冲区和试验区，以实现人类活动、调查以及自然环境保护的一体化。徐海根结合GIS技术从生态安全角度分析了自然保护的功能区划。王献溥运用岛屿生物地理学理论探究了小区域内保护区面积、数量、形状和分布情况。陈利顶等基于景观适宜评价图以及GIS技术对四川卧龙大熊猫自然保护区景观适宜地区构成的核心区和缓冲区进行了确定。Hooker等对海洋自然保护的构建提出了建议，即在加拿大新斯科舍岛圈出鲸鱼保护区的边界，并倡导预留10km的缓冲区，以避免受到自然灾害的影响。

3.2 GIS技术在自然保护区资源调查与监测中的应用

自然保护区通常包含较多种类的自然景观和生态景观，而现有的自然生态景观通常处于变动状态。通过GIS技术的动态监测来观察保护区原始生态系统的演变情况，包括其原有的地形以及较大区域范围的保护区，能有效降低人力和财力的损耗。为此，技术人员应充分利用GIS技术，实现对自然景观演变的全面推测，并制定合理的保护规划方案。在实际应用过程中，技术人员结合全面的GIS系统定位测试，根据区域内的土壤、植被分布情况以及自然资源的损耗速度来开展相应的自然保护区规划。

我国自然保护区中的森林资源、湿地资源以及野生动物资源等都极为丰富，与人类生存环境有着紧密关联，且对我国社会经济的发展也有着一定的影响，为更好保护、利用和管理资源，则需对其状况予以重视，不断加强对自然保护区的建设，以实现真正的可持续发展。GIS技术在自然保护区资源检测中的作用主要在于结合物种的分布情况、种群信息以及多样性特征进行系统分析、科学评价以及处理，继而实现对自然保区资源的科学管理，构建基于GIS技术的数据库管理系统，并通过遥感技术对自然生态环境以及野生动植物的生存环境进行分析，对与野生动植物相关的生态因子进行明确，继而实现高效准确的野生动植物现状调查和动态监测。

随着地理信息和遥感信息结合分析在资源调查与监测中重要性的提升，自然保护区规划人员应运用调查资料等数据来构建模型，为保护区规划、管理和决策提供更为有效的辅助。德国的资源调查基于航片和卫片分析综合分析了森林资源的状况和动态，通过GIS系统中地理信息数据处理为新资源提供最新信息。加拿大利用GIS和遥感技术构建了加拿大森林资源数据库。美国则运用GIS技术构建了环境数据库、地表水污染路径模型和地下水污染路径模型，并基于GIS技术环评墨西哥与美国的临近区域。由上可知，GIS技术结合RS、GPS技术的应用在资源调查以及监测方面有着极为重要的作用。

3.3GIS技术在自然保护区规划制图中的应用

以往传统的自然保护区规划图的绘制普遍采用人为绘制的方式，通常需通过考察员在野外观察记录，且往往存在较大的误差，相应的整改和检验难度也较大，想要绘制一套高质量的自然保护区图的难度极大。随着近年来自然保护区管理层对自然保护区资源管理要求的不断提升，以及对规划图中的要素质量以及数量的细化要求，假若依旧延用传统的手工制图，则需投入较大的成本，同时也很难达到管理层的需求。为此，急需寻求新的技术方法来解决该类问题，而GIS技术的应用改好满足上述要求。

GIS技术所具备的三维动态图形绘制功能，是通过数据调查和分析能构建立体化的自然保护区直观地形图，结合三维动态图形展现出自然保护区内部的野生动植物分布情况，有助于相关人员对保护区内的土壤情况和气候条件的了解和掌握。技术人员通过采集的数据能构建简单直观的立体模型图，对区域内的地形、以及动植物分布情况能欧更为直观的分析。在具体绘制过程中，重点在于利用模拟预测方式来获取自然景观要素，并结合遥感技术来获取所需的数据资料，从而呈现出立体感更强的自然保护区三维场景。

龙毅初步对GIS在分析与制图功能方面的应用进行了探究，结果显示其能有效减少数据的重复建设，提升地理空间数据的利用率。陈春祥基于GIS和遥感技术调查了思茅地区的区样地，完成了二类调查的制图工作，并对制作过程、成果分析以及注意事项予以详细的阐述。吕凤琴对GIS制图代替传统手工制图的重要性以及其在林业管理中的重要性进行了阐述，并分析了林业制图的未来发展方向。

通过GIS技术的应用，能准确获取自然保护区的相关数据以及定位信息，从而完成高质量的规划制图，有利于规划人员结合规划思路构建相应的专题图，并明确显示出各类规划因子之间的关联性。与传统手工绘制相比，利用GIS技术绘制的专题图具备的优势较多，主要包括有较大的信息量、较强的交互性、修改调整难度较低、统计分析较为简易以及信息共享性，有利于实现科学合理的自然保护区规划。

此外，GIS技术的应用有助于相关部门实现对自然保护区目前生态破坏情况的整体评估和分析。技术人员可基于直观评价体系对自然保护区的未来演变趋势进行预测，并根据特定的生态影响评价数据给出相应的推断结论，更加突显出了环境评价措施与GIS立体模型技术结合的重要性。

4.结语

随着我国工业化和城镇化进程的加快，对自然生态环境造成了较大的损坏，一些野生动植物的原始生存环境受损，严重影响到来了生态环境的平衡性。为尽可能的恢复生态系统，则需利用全面覆盖的方式来呈现区域现有的各类生态影响因子，并结合生物圈和人类活动之间的关联性，制定合理科学的自然保护区规划。GIS技术在自然保护区规划中的应用具有极为重要的意义。通过GIS技术在在自然保护区规划方法、资源调查与监测以及规划制图中的应用，能有效提升自然保护区规划数据的合理性和准确性，实现高质量的自然保护区规划，并通过该项技术的应用，最大程度上的降低人力、财力和物力的投入，同时也更有利于开展区域自然生态环境的保护。