自然保护区地理信息系统数据分类体系与编码结构研究——以西双版纳纳板河自然保护区为例，本文主要内容关键词为：自然保护区论文,西双版纳论文,为例论文,地理信息系统论文,体系论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 前言
地理信息系统（GIS）是基于计算机技术的空间数据处理系统， 能完成数据的采集、存储、查询、分析、显示与输出地图等工作；它以空间数据库为基础，采用空间模型分析方法，为解决空间问题和地理决策服务。我国自七十年代后期以来，开始重视地理信息系统建立的研究，而进入90年代，已成为区域研究、地学分析、生产管理和工程应用的强有力的技术工具。
西双版纳纳板河自然保护区是一九九一年经国家环保局，云南省人民政府批准，按“生物圈保护区”的概念和方法建立的我国第一个流域生物圈保护区。在国家“七·五”、“八·五”科技攻关项目中，分别进行了《西双版纳纳板河流域生物圈保护区综合考察研究》和《西双版纳纳板河自然保护区生物资源有效管理与开发的研究》，积累了大量的研究成果。建立地理信息系统可对资料进行有效的管理和共享，通过模型分析开展资源评价、开发布局、环境对策等研究，为自然保护区的管理提供一种快速、准确、自动的信息技术手段。
在建立NBHGIS时，必须将大量的有关数据分类的标准与属性输入计算机。它既要求输入的数据准确无误，同时又要求其输入内容形式尽可能地简单，以减少计算机的存贮空间和提高操作的效率。为达到此目的就必须将相关的数据分类标准与属性转换成形式简单的代码输入计算机。总结国外在建立地理信息系统方面的经验教训后得悉，美国、瑞典等国发展较早较快，已建立了许多专题性和区域性的系统，应用于科学管理、决策分析和社会生活。但是因早期缺乏全国性的统一规范和标准，致使系统之间难以互换信息，数据不能共享，以后不得不回过头来搞统一（注：国家科委基础研究和新技术局资源与环境信息系统国家规范研究组，资源与环境信息系统国家规范研究报告，1984.7）。这些都应引以为戒。 因此如何编出达到上述要求的编码就成为建立NBHGIS的重要一环。
2 纳板河自然保护区地理信息系统数据
纳板河自然保护区地理信息系统是一区域性地理信息系统，是地理信息系统在纳板河自然保护区研究中的应用。即是一个在一定的计算机软、硬件支持下，把自然保持区内空间内涵的地理数据和各种属性数据按一定的格式输入、存储、管理、处理、分析和输出的计算机技术系统。
纳板河地理信息系统牵涉众多自然资源和社会经济统计部门的数据。即包括了现有的所有基础信息资料及数据，其中主要是有关的各种地图、相关的属性数据。它可以分为自然、社会和经济基本状况以及保护区的管理状况等几个部分。如果按照数据内容，可以分为：
2.1 自然状况数据
包括了西双版纳纳板河自然保护区所有有关自然状况的信息数据。
（1）地形图数据：地形图为基本工作地图。 根据西双版纳纳板河自然保护区范围内现有的地形图状况以及以后开展研究工作的要求，地形图的比例尺定为1∶50000和1∶100000。 地形图将能反映保护区的地形状况，如海拔、坡度、坡向及其它一些地貌特征。
（2）水文地质图数据：将提供有关水系、 水文和水质的有关数据信息。
（3）土壤类型图数据：将提供有关土壤和土质的有关数据信息。
（4）土地利用现状图数据：主要提供土地利用状况的数据和信息，如农田、经济作物的分布及面积等。
（5）植被现状图数据：提供主要植被类型的分布、 面积和有关特征数据信息。
（6）五种珍稀动物分布图数据：提供五种珍稀动物的分布、 活动和多样性状况的数据和信息。
（7）稀有濒危植物及其分布数据：提供濒危、稀有、 渐危植物名单及其在本区的分布信息。
（8）风景名胜区风景资源数据：提供风景资源分类、景名、 景点、内容及风景资源区划图信息。
（9）脊椎动物信息数据：提供两栖类、爬行类、鸟类、 兽类名录及爬行类、兽类、鸟类国家保护种类分布示意图数据。
（10）植物名录信息数据：提供本区植物215科，870属，1782种、变种和亚种在本区的分布区，海拔高度、生活型和用途。
（11）栽培植物信息数据：提供53科，107属，160种、变种名录信息。
（12）资源植物信息数据：提供十一类资源植物名称信息。
2.2 社会和经济状况数据
（1）保护区内村寨分布图数据：村寨的名称、 历史和现状等数据信息。
（2）保护区内人口分布图数据：人口数量、 来源以及性别比等数据。
（3）保护区内民族分布图数据：民族的分布状况、数量等指标。
（4）保护区内经济状况图数据：各个村寨的收入、人均收入、 经济作物和粮食作物的收入等数据。
（5）保护区内交通图数据：包括公路、 小路以及发展变化情况的数据信息。
（6）保护区内电力和通讯线路图数据：电力和电话线布局情况。
（7 ）保护区内粮食和主要经济作物分布图数据：粮食和经济作物的产量、分布面积等数据信息。
2.3 保护区管理状况数据
（1）保护区地理位置图数据。
（2）保护区内保护站、点的位置图数据。
（3）保护区管理分片及村寨林管员分布图数据。
（4）保护区区划图数据。
（5）热带雨林有效管理试验区实施项目位置示意图数据。
（6）生物资源有效管理与开发研究实施项目总体布局图数据。
3 NBHGIS数据的分类体系
数据的分类体系是设计数据标准的前提。分类体系划分是否合理，直接影响到系统数据的组织，系统间数据的联接、传输和共享，以及系统的质量。因此，它是系统设计和数据库建立的一项极为重要的基础工作。
3.1 分类原则
1.科学性原则：即数据的分类体系必须客观而充分地反映这种系统所研究和描述的对象及其内部各成分之间的相互联系、相互作用的状态、过程与规律。
2.现实性原则：即各级分类的确定应充分考虑其数据来源，数据可获得性、数据分析运算的方便程度，并尽可能减少数据分类的级别和数量。
3.继承性原则：即建立数据分类体系时，应一律采用已有的国家或国际标准的分类，且尽可能采用已经为大多数人接受或经过实践检验合理的分类。
3.2 数据分类体系
由于该系统是辅助各级领导进行纳板河自然保护区区域规划、管理和决策为目标的一种多层次、分布式的地理信息系统。它的数据分类体系不仅内容广泛，与许多学科领域有关，而且层次较多，一般需要7—8级分类才能把有关专题图最小图斑的内容或属性表示出来。 为了使用方便和实用的需要，我们把7—8级分类体系中最高的3级分类称为高位分类；第3级以后细化的分类为低位分类。也就是说，在高位分类中，一般由3级组成，其最低级或第3级分类仅涉及到各种专题或专题图的分类。而在每个专题或专题图里所含具体数据的分类，则由低位分类解决。
我们知道，对于某一级区域信息系统来说，均有6个子系统组成，即区域背景、人口、资源、经济、环境和区外信息等6个子系统。 其中区域背景为系统提供定位的地理空间框架；区外信息为系统提供与周围地区的联系；而人口、资源、经济和环境4 部分及它们之间的相互作用，则构成系统的主体，是区域规划、管理和决策活动的主要对象。因此，NBHGIS数据分类体系的高位分类，其第1级就是系统的6个组成部分；第2级是每个组成部分的细分；第3 级是第2 级数据的细化。 根据目前NBHGIS数据的收集情况，给出数据高位分类体系如表1。
系统数据分类体系的低位分类，一般由2或3或4级组成。每个低位分类系统都是第3级高位分类的细化。由于NBHGIS数据分类体系的低位分类涉及的学科繁多，各学科专题的数据分类形式或结构不尽相同，对数据进行低位分类不能采用一种模式。所以在进行NBHGIS数据低位分类时，以国家“七·五”、“八·五”研究成果的分类标准为基础，尽可能多地继承以往学科分类体系中合理和实用的部分，采用国家或国际标准分类。
4 NBHGIS数据的编码体系
数据的分类编码是系统对数据资料进行有效管理的重要依据。编码的主要目的是节省计算机内存空间和有利于数据信息的计算机录入、存贮、传输、处理、排序和操作，而且有利于系统间数据的交换和共享。在制定该系统编码时要考虑如下原则：
（1）系统性：是指整个系统的编码要统一规划，统筹安排， 不能各行其是，随意更改。
（2）唯一确定性：是指每一个代码仅代表唯一的实体和属性。
（3 ）标准化：是指所编制的代码内容和长度（定长或不定长）必须一致，码位的分配及格式必须一致。
（4）扩充性和稳定性：是指要考虑系统的发展和变化， 当增加新的实体和属性时，直接利用原代码加以扩充，而不需要重新变动代码系统。
（5）适用性：是指代码要短小精悍， 以较少的码位提供丰富的参考信息；同时为了适于计算机和人工处理适用，代码不仅要具有逻辑含义，而且要便于识别和记忆。
（6）容易修改：当某个代码在条件、 特点或代表的实体关系改变时，容易进行变更。
经对纳板河各方面进行调查研究和系统设计，认为要完成NBHGIS为自然保护区规划、管理和决策服务的目的，以及系统所含数据库和概念模型的需要，最后决定用18位数字组成NBHGIS的数据分类编码。
高位分类以3级分类系统4位码表示（见表1）。
低位分类涉及的学科异常繁多，各学科专题的数据分类形式或结构各异，因此对数据进行低位分类编码采用统一的模式是有困难的。所以本研究一方面参考一些已公布的权威性编码体系，另一方面结合纳板河自然保护区的实际。决定分别采用下列3种分类编码结构：
（1）树状码：1级到2有，2级到3级，层次分明，上级包含下级，统一编码。如土壤、植被现状、旅游资源等分类编码。
（2）组合码：区域属性需要由不同等级或多个因子组合说明的，采用码位与因子相对应的组合编码。例如，地貌、土地资源类型等分类编码。
表1 NBHGIS数据高位分类体系
Tab.1 The data high-rank classification system of NBHGIS
第一级
第二级第三级
1.区域背景 11.区划界线1101 行政区划
1102 流域区划
12.交通运输网 1201 公路
13.地形地貌1301 数字地形模型
1302 地貌
14.地质基础1401 地层年代
1402 岩性
1403 构造地质
2.人口 21.人口概况2101 特征参数
2102 年龄性别构成
2103 民族构成
3.资源 31.气候资源3101 日照
3102 气温
3103 降水
32.土地资源3201 土壤
3202 土地利用
3203 土地权属
33.水资源 3301 河流
3302 地下水
34.生物资源3401 森林
3402 野生植物
3403 野生动物
35.旅游资源3501 自然风景
3502 人文景观
4.经济 41.农村经济4101 种植业
4102 林园
4103 牧业
4104 副业
4105 渔业
4106 工业
4107 运输
4108 其它
5.环境 51.环境恶化5101 土壤破坏
5102 森林破坏
5103 水土破坏
5104 物种减少
表2 植被现状分类代码表
Tab.2 The present vegetation classification code
代码 名称
1热带雨林
1湿性季节性雨林
01
千里榄仁,番龙眼林
02
番龙眼、黄棉木、大果青风林
03
长柄油丹、千果榄仁林
2干性季节性雨林
01
印缅黄桤、毛荔枝、盆架树林
2热带季雨林
1半常绿季雨林
01
聚果榕、重阳木、新樟林
02
楹树、木荷、银叶栲林
03
篦齿苏铁、窄叶青冈林
2落叶季雨林
01
麻楝、刺桐林
02
滇家麻树、白花羊蹄甲林
3亚热带常绿阔叶林
1季风常绿阔叶林
01
小叶栲、银叶栲林
02
截果石栎、华南石栎、红楣林
03
窄叶青凤、短刺栲、蒲葵林
04
截果石砾、大果楠、华南石栎林
2苔藓常绿阔叶林
01
木姜子、大果楠、泰国木莲林
4落叶阔叶林
1暖温性常绿阔叶林
01
旱冬瓜林
5暖性针叶林
1暖性松林
01
思茅松林
6竹林
1热性竹林
01
黄竹林
7次生植被、河漫滩灌丛
1次生植被
01
中平树、大穗野桐林
02
山黄麻、云南葱木林
03
黄牛木、水锦树林
2河漫滩灌丛
01
水杨柳、江边刺葵落丛
8草丛
1禾草草丛
01
斑茅、类芦草丛
2紫茎泽兰、黄花蒿草丛
01
紫茎泽兰草丛
02
黄花蒿、牛尾草草丛
（3 ）属性码：对于属性类别简单的数据易采用直接配给代码的方法，如数字地形模型（DEM）、气候资源、水资源等不存在低位分类，直接由属性数据项说明。
为满足各个低位分类的需要，决定编码统一由8位数字组成。 如果低位分类编码不足8位时，由第一位码开始使用，需要几位码， 就用几位码，不足的码位用零补齐。
区位码由6位数字组成，表示数据所在地位置， 由于纳板河自然保护区从地理位置来看位于西双版纳州的景洪县与勐海县的接壤地区，因此用各县的邮政编码表示区位码。
5 低位分类编码实例
5.1 树状码
树状结构分类编码是一种简单而常用的编码形式。这里以植被分类编码为例。在植被分类中以3级分类系统4位码表示，第5、6、7、8位码留作细分用。不用的话则用零补齐（见表2）。
5.2 组合码
组合结构分类编码以土地资源类型分类编码为例。在土地资源的三级分类系统中，第1位表示地貌形态，第2位表示土壤类型，第3—4位表示土地利用现状类型，第5、6、7、8位则用零补齐（见表3）。
表3 土地资源分类编码。
Tab.3 Land resources classification coding
第1位第2位 第3—4位
1高山 砖红壤 森林
2中山 黄色砖红壤 竹林
3低山 褐色砖红壤 灌丛
4高丘 赤红壤 草地
5低丘 黄色赤红壤 橡胶
6谷地 暗色赤红壤 茶叶
7平原 紫色土 水果
8 粗骨性紫色土水田
9草地(含轮歇地)
11荒山荒地
6 结果与讨论
（1）在目前国内尚无统一的数据分类体系和编码结构的情况下，希望通过本文的研究，起到抛砖引玉的作用，对建立以自然保护区地理信息系统为基础的数据库能有所帮助和启示。
（2）在系统里可根据高位分类码、或低位分类码、或区位码， 分别进行数据存贮更新、查询检索、分析运算。
（3）大量的数据输入、输出计算机，出现差错在所难免。 为了保证正确的输入，在编码设计结构中还有待考虑校验码在数据库中的应用。