3S技术在南滚河国家公园总体规划中的应用
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摘要：介绍3s技术及南滚河国家公园概况。分别分析了GPS、RS、GIS在国家公园总体规划中的应用，并以南滚河国家公园为例具体阐述了3S技术在基础资料调查、功能区划分、保护规划、科研宣教规划、游憩规划以及社区规划等方面的应用。认为3S集成可发挥更大作用。
关键词：3S技术;总体规划;应用;南滚河国家公园
中图分类号：S771.8;P208;P228.4;TU986.54文献标识码：A文章编号：1671 - 3168(2012)01 - 0010 - 04
Application of 3S Technology in Overall Planning of Nangunhe National Park
ZHANG Fei1, ZHANG Yan1, ZHOU Ruliang2
（1．Forestry College of Southwest Forestry University，Kunming 650224,China;
2．Key Laboratory Of Forest Disaster Early Warning And Control, Southwest Forestry University，Kunming 650224,China）
Abstract: This paper introduced 3S technology and situation of Nangunhe National Park。 Also analyzed the application of GPS, RS, GIS in overall planning of Nangunhe National Park, by taking Nangunhe National Park as example, we specifically elaborated the application of 3S technology in basic information survey and evaluation, function division, as well as protection planning, scientific research and education, recreation and community planning etc。 This paper considers 3S integration may play a more important role in overall planning。
Key words: 3S technology; overall planning; application; Nangunhe National Park
收稿日期：2012 - 02 - 29.
作者简介：张 飞（1983 - ），男，在读硕士。主要从事地理信息系统3S林业方面的研究。
通讯作者：周汝良（1963 - ），男，教授。主要从事遥感与GIS应用基础方面的研究。国家公园是国家为合理保护一个或多个典型生态系统的完整性而划定的需要特殊保护、管理和利用的自然区域，其功能是保护自然资源和生态系统的自然性、完整性和多样性，为宣教和科研提供场所，并在保护和恢复自然综合体的原则上进行适当开发、管理和经营活动，为人民提供精神文化上的娱乐和游览机会。其对于保护自然生态系统和自然地貌的原始状态，以及科学研究、科学普及和教育具有重要意义［1-2］。近年来，我国非常重视国家公园和自然保护区等重要保护地规划建设工作。随着3S技术的不断发展和日趋成熟，3S技术在国家公园建设中发挥着重要作用，特别是在自然资源调查、保护、规划和管理技术等方面。现在越来越多的国家公园正在建设或者完善不同类型、不同应用水平的地理信息系统，这将大大提高我国国家公园的规划和建设效率，有效节约时间和人力成本。
13S技术简介
3S技术是地理信息系统(Geographical Information System)、全球定位系统（Global Position System）、遥感（Remote Sensing）的统称。RS是全天候、多方位收集空间信息的现代化工具，GPS是实现空间对象实时定位和导航的有利武器，GIS是接收并分析处理RS和GPS收集到的空间信息的平台，应用在具体的实际问题中为科学决策提供依据。三者的结合形成“一个大脑，两个眼睛” ［3］。即GPS和RS利用其导航定位和收集空间信息速度快，信息量大的特点，使GIS系统内的空间信息能够及时更新，利用GIS强大的空间分析能力，从GPS和RS提供的庞大的数据信息中提取有用信息，以便进行科学管理和辅助决策。
3S技术的有机集成将成为一个完整、实时、动态的管理、分析和应用系统。在实际应用中，也可两两集成使用［4］，如RS和GIS的集成，RS可以获得地球表面地物的影像信息和光谱数据，GIS可以对其进行矫正和地物分辨用于研究地表上植被分布规律等；GPS和GIS的集成，利用GIS提供电子地图和GPS实时导航定位技术，组成电子导航设备，为航空、船舶和车辆提供导航服务。随着信息技术的飞速发展，3S集成系统正在经历由低级到高级发展和完善过程，其结合使用的优势已非常明显，是未来3S技术发展应用的大趋势。在南滚河国家公园总体规划中，就是利用3S技术相结合的方法进行自然资源、森林植被随海拔高度变化分布规律、重点保护对象的分布情况以及国家公园景区规划等调查研究工作。
2南滚河国家公园概况
2.1自然资源概况
南滚河国家公园位于云南省西南部，南部边界线距中缅国境线约5km ，地跨临沧市的沧源佤族自治县和耿马傣族、佤族自治县。地理位置为东经98°57′32″～99°26′00″，北纬23°09′12″～23°40′08″，南北长62 km，东西宽50 km，总面积为51 939.44 hm2。公园内地质条件复杂，处于横断山脉的怒山山脉南延部分，山体为东北——西南走向，属滇西纵谷区。区内沟谷纵横、层峦叠峰、山顶平缓、山坡陡峭、起伏绵延，形成深切中山山地地貌。最高海拔2 977.9 m（回汗山），最低海拔480 m（南滚河与南柯河交汇处）。其土壤分布主要是砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、黄棕壤、石灰土、紫色土，由于该区域地形为中山山地地貌，高差悬殊较大，导致了不同的成土过程，土壤具有明显的垂直地带性分布规律。
林 业 调 查 规 划第37卷第1期
张 飞 ,等：3S技术在南滚河国家公园总体规划中的应用
南滚河国家公园地处北回归线附近，气候属于我国西部型低纬山原季风气候。热量丰富、日照充足、湿度适宜，对动植物的生长和繁衍极为有利。由于受到孟加拉湾暖湿气流影响，雨季（5～10月）降水充沛，占全年降水量的80%～90%。其周边地区河流纵横，水资源丰富，跨澜沧江和怒江两大水系，以怒江水系为主。南滚河属怒江下段的第三大一级支流，主河长48.45 km，汇水面积530 km2,平均坡降15.56%，年产水量6.8亿 m3，流出国境后，在缅甸汇入萨尔温江。
2.2生物资源概况
南滚河国家公园境内动植物资源极其丰富。据《云南南滚河国家级自然保护区总体规划》（2009~2018 年），保护区内现有哺乳动物10目31科123种，爬行动物2目13科51种，两栖动物3目7科33种，鱼类5目9科36种，鸟类 18 目53科293种，昆虫10目63科270种；保护区内植物资源有维管束植物233科1 043属2 246种，其中，被子植物184科939属2 080种，裸子植物5科7属10种，蕨类植物44科97属156种。
33S技术在国家公园总体规划中的应用
建立国家公园是一项复杂的系统工程，包括基本情况介绍、规划理念、功能区划分、保护、科研、教育、游憩、社区发展等规划和相应的管理保障措施等。概括为资源保护、科研宣教和适度合理开发利用等主要方面，需要收集、分析、处理的数据量很大。3S 技术以其强大的空间分析和数据处理功能，为规划人员提供实用、高效和辅助决策的平台。
3.1GPS的应用
GPS技术是为目标地物提供坐标，能够准确定位和导航的现代化工具，也是林业工作者最常用的外业必备工具。其在国家公园资源调查、各种范围界限确定以及土地利用调查中作用突出。
1）GPS能为目标对象提供精确坐标，确定目标的范围和形状。在国家公园规划建设中，利用GPS定位功能，调查野生动植物栖息地，确定其具置［5］。在森林防火方面：①为火源和水源定位；②能准确、快速地测定火场位置和范围；③为防火隔离带的布置提供辅助等。
2）GPS具有导航功能。利用GPS这一功能测量道路的航迹和长度，特别是在植被茂密的森林里，常规测量受到很大制约，GPS可以轻易完成定位导航以及一般的测量工作，为GIS提供数据资料。导航功能还可以帮助工作人员布置监测样地、监测样线，跟踪野生动物行迹等。
3）GPS能够测量面积。GPS可根据航迹功能测量一定区域的面积，如测量一片国家公园内被破坏了的植被恢复区，火灾之后过火面积等。GPS应用于测算面积与其他方式方法相比，具有简单、高效、准确的优势，目前受到广大测量人员和林业工作者的青睐。
3.2RS的应用
RS技术是及时快速获得空间数据的有效手段，它的特点是速度快，面积大、实时动态，可在短时间内获得大量数据。它对反映国家公园内的植被分布情况及其不同时段的特征变化规律非常直观。目前应用较为广泛的是根据各地物光谱信息的差异，利用监督分类和非监督分类等方法对遥感图像进行目视解译和比较分类，用于区分地表上的不同地类。例如，通过卫星影像数据和现地调查可以得到土地利用现状和森林覆盖率等信息。在国家公园建设中，将动物栖息地的分布规律与种群活动规律联系起来分析，从而更好地保护濒危物种。遥感数据可使人们更加直观地了解国家公园内地表物体的空间位置和地理分布，各功能区之间的关系以及严格保护区和人为活动比较频繁区域之间的空间关系，这些信息都能够帮助相关人员从宏观的角度更好地规划和管理国家公园。此外，利用遥感数据可以对地表信息进行现势资料更新，并通过数据处理获得较清晰的卫片和数字高程模型数据，帮助研究人员实现国家公园的三维可视化。
3.3GIS的应用
GIS被人们称为3S技术的大脑，是3S技术的关键部分。RS和GPS获得的数据都可以在这里完成各种操作。GIS是功能完善的分析系统,通过其全面强大的空间分析功能，在国家公园资源调查、评价，空间规划、功能分区研究等方面发挥重要作用。
3.3.1GIS具有数据库功能
GIS软件作为数据库平台操作和管理数据资料［6］，使地理空间中基础数据以点、线、面的形式完成数据采集、录入、管理、编辑、查询、显示、分析统计等工作。例如完成居民点、高程点、行政中心、道路、河流、行政区划界限和水域等数据的管理。通过GIS数据分层管理和专业分析，选择是否显示和显示样式等方法获得再生数据，用于实现规划建设项目中保护规划、科研宣教、游憩开发等项目的选址、数量统计和空间分布的信息管理等。国家公园建设的所有数据通过GIS软件进行统一管理，有利于数据资料规范有序、高效实用地为决策规划提供服务。
3.3.2GIS具有的空间分析功能
利用GIS的空间分析功能，结合地理学、保护生物学、森林生态学和生态旅游等相关理论，为研究区域的科学管理和有效保护提供技术支持。常用的空间分析功能如叠加分析、缓冲区分析与网络分析等［7］。利用叠加分析可以将国家公园的范围界限和居民点数据进行叠加，表现社区居民点在国家公园周边的分布情况；将珍稀野生动植物的分布数据与植被图进行叠加，可以分析动植物与其生境条件之间的关系。在缓冲区分析中，可以分析因规划道路建设对国家公园生态环境的影响；国家公园内河流和湖泊的缓冲区分析，可以反映水资源对动植物分布规律的影响［8］；对社区分布数据进行缓冲区分析，研究社区发展和人为因素对国家公园内自然生态系统和生态环境的影响。网络分析在GIS空间分析中使用较多，包括路径分析、地址选配与资源分析等，路径分析在旅游线路的规划中非常有用，在道路设计中运用最短路径和最优路径等方法，合理安排游览路线。地质匹配分析，例如结合道路、巡护线路、游览线路等，确定管理服务站或瞭望塔等最合理的布置地点；根据动物分布情况和活动规律，选择最佳食物补给点和重点保护区域等。资源分析方面，根据现状和发展规划，对现有和在建的各种资源合理分配利用，包括平衡调整各景点、景区的分布，给水排水设施、电力电信设施和服务设施的资源，还可以根据游客的来源和分布，分析国家公园发展生态旅游和旅游观光业的客源市场。利用GIS空间分析功能有利于国家公园规划建设健康有序、平稳快速和可持续地发展。
3.3.3GIS具有强大的可视化和制图功能
在GIS用户界面上可任意漫游和缩放各种地理数据，制图打印功能方便灵活。GIS在管理和操作数据的同时，可以根据地块或数据的类型为其设置不同的颜色和样式，或根据属性信息给图层设置符号分类，使地图显示真实丰富，更有表现力。从地理位置到资源分布、功能区划分到总体规划等，GIS能完成整套的规划设计图纸的出图。GIS不但能完成可视制图，还可以实现属性数据的统计，如统计森林覆盖率、道路长度、计算水域面积和功能区面积等。
3.43S技术在南滚河国家公园总体规划中的应用
3.4.1基础资料调查
利用GIS和GPS完成对基础资料的收集，包括居民点、道路、河流、行政界限、公园位置和范围界的确定等。
3.4.2功能区划分
国家公园分为4个功能区：严格保护区、生态保育区、游憩展示区和传统利用区。利用GIS空间分析功能和重要资源影响因子得到功能区划分。
3.4.3保护规划
利用GIS、GPS和RS为国家公园确界定标，设置界碑界桩，以及巡护和森林防火规划、重要生态系统保护、动植物保护、地质景观和人文资源保护规划等。从GIS宏观的角度分析考虑在适当的位置和地点布置宣传牌、林火监测系统、野生动物食物补给点、食物源基地和繁育中心等。
南滚河国家公园景区规划（结合GIS空间分析功能）
Fig.1 Nangunhe National Park scenic spots planning
(combined with the spatial analysis function of GIS )
3.4.4科研宣教规划
包括各种资源的研究、监测规划和科研设施的建设。GIS和GPS将在设置研究监测中心、监测点、生态定位监测站等方面发挥作用，还可辅助设置样地、样线以及在重点社区设置实习基地等。
3.4.5游憩规划
GIS、GPS和RS在游憩资源的定位，旅游区位的划分，游憩设施的配置分析和旅游市场分析方面将非常有用。GIS将结合生态旅游和旅游规划等相关知识参与景区划分，旅游路线设计，景区建设等，包括观光步道、观景台、休闲娱乐、动植物观测点以及供电工程、通信工程、给排水工程等相应配套工程的选址和配置。
3.4.6社区规划
依据现有居民点的现状，GIS缓冲区分析和叠加分析社区定位，通过各居民点的特点来规划社区类型。GIS再根据社区的类型和大小做社区影响分析，分析社区与社区之间，社区与环境之间，社区与游客之间，游客与环境之间的影响关系。这样旅游点多的地方可选作旅游社区，以农业生产为主,结合旅游资源的居民点可作为现代农业社区。利用GIS还可以参与社区基础设施的建设，如道路、饮水工程的规划等。
4结论
3S技术在国家公园建设中发挥着重要作用，但可以看出，仍有许多有待提高和完善的方面。3S技术主要应用于与空间数据相关的行业，随着数字地球、数字城市等概念的提出和发展，很多行业和领域都在尝试3S技术。目前，3S集成也日益受到人们的关注，3S集成常常会出现一些创新性的研究。但在实际工作中，人们往往只用一种技术，而忽略了将3S集成起来，使其形成合力发挥更大作用，产生更大价值。可以看出，未来3S技术的发展在诸多领域有很大优势和潜力，但是要想在技术和创新上有所突破，使其在应用深度和广度更上一个台阶，还需要行业人员的艰苦努力和不断追求。希望不断发展的3S技术为我国国家公园建设和现代林业的发展发挥其应有的，甚至意想不到的作用。
致谢：感谢国家林业局昆明勘察设计院规划编制组提供调查数据!
参考文献:
［1］唐芳林,张金池,杨宇明，等.国家公园效果评价体系研究［J］.生态环境学报,2010,19(12):2993 - 2999.
［2］马国强,周杰珑,缪志缙，等.国家公园生态旅游野生动植物资源评价指标体系初步研究［J］.林业调查规划,2011,36(4):109 - 114.
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