辛成莲
（腾冲市地热火山风景自然公园管理中心，云南腾冲 679100）
1 GIS 概述
地理信息系统（GIS）是一种强大的技术工具，用于收集、存储、管理、分析和可视化地理空间数据。它结合了地理信息、地图、数据管理和空间分析技术，使人们能够更好地理解地球上发生的现象以及这些现象之间的关系。GIS 的应用范围广泛，涵盖自然保护、城市规划、环境管理、灾害响应、农业、地质勘探等诸多领域[1]。
在自然保护地勘界立标中，GIS 的优势表现得尤为明显。首先，GIS 可以协助野外调查，帮助收集大量地理空间数据，如植被分布、野生动物栖息地等。其次，GIS提供了高效的数据管理能力，可以整理、存储和更新大规模地理数据集，保障数据的完整性和可靠性。此外，GIS 在空间分析方面也是独具优势，例如缓冲区分析可以帮助确定自然保护地的边界，交叉分析则可以评估不同保护地类型之间的交互影响。
2 自然保护地勘界立标
自然保护地勘界立标是一项关键性任务，旨在确保自然保护地的边界和面积准确明确，以便保护和维护珍贵的生态系统、生物多样性和自然遗产。这是一个综合性的过程，需要综合考虑自然地理条件、生态环境、人类活动和法律法规等因素。
GIS 在自然保护地勘界立标中发挥着关键作用。首先，GIS 在数据收集阶段起到了重要作用。通过卫星影像、航空影像、地图和传感器技术，GIS 帮助野外调查人员收集详细的地理空间数据，包括植被分布、动物栖息地、水体分布等，从而形成全面、准确的地理信息数据库。其次，GIS 在数据管理方面发挥重要作用。大量地理空间数据需要被有效地整理、存储和管理。GIS 提供了强大的数据管理工具，可以建立高效的数据库和数据标准，确保数据的完整性和可靠性。在勘界立标的空间分析阶段，GIS 发挥着至关重要的作用。通过缓冲区分析、交叉分析和空间模型等技术，GIS 帮助决策者评估不同保护地类型之间的交互影响，优化保护地的边界和面积，确保保护措施的合理性和有效性。最后，GIS 在决策支持方面发挥重要作用。它能够为决策制定提供数据支持和预测模拟，帮助决策者更好地理解不同决策方案的可能结果，从而做出更明智的决策。
3 GIS 在数据收集中的应用
3.1 规划野外调查
在数据收集前，GIS 可以帮助规划和设计野外调查的路线和采样点位。通过路径优化算法，GIS 可帮助选择最佳路线，以确保调查范围覆盖关键地理要素。GIS还能辅助决策者确定野外调查的重点区域，如生态敏感区、濒危物种栖息地等，以优先考虑这些区域的数据收集。
3.2 数据采集工具
GIS 提供了多种数据采集工具，如GPS 设备、移动数据采集系统等。这些工具能够帮助野外调查人员实时记录地理位置信息，观察地理特征并采集相关数据。采集的数据可以直接与GIS 系统同步，确保数据的及时性和准确性。
3.3 获取地理空间数据
GIS 整合多种数据源，如卫星影像、航空影像和遥感数据等，为野外调查提供详尽的地理空间数据。通过数据叠加和融合，GIS 帮助野外调查人员形成多层次的地理信息图层，从而全面了解勘界立标区域的地理特征。
3.4 数据验证与纠错
野外调查所得数据需要进行验证和纠错，以确保数据的准确性和一致性。GIS 提供了数据编辑和校正功能，帮助及时发现并纠正数据采集中的错误。通过数据验证和纠错，可以提高数据质量，确保后续的空间分析和决策支持的准确性。
3.5 数据整合与共享
野外调查人员收集的数据可以通过GIS 系统进行整合和共享。这样，不同部门或机构之间可以共享数据，避免重复采集，提高数据利用效率[2]。同时，GIS 系统还可以为数据提供权限管理，确保数据的安全性和保密性。
4 GIS 在数据管理中的作用
4.1 数据整理与归档
GIS 可以帮助整理和归档野外调查所得的地理空间数据。通过数据清洗和处理功能，GIS 帮助去除数据中的重复、错误或缺失信息，确保数据的完整性和准确性。数据整理后，GIS 将其按照一定的数据标准进行归档，确保数据的组织结构合理，方便后续的数据查询和分析。
4.2 数据存储与管理
GIS 提供了强大的数据存储和管理功能。它可以创建数据库，将大量地理空间数据以图层的形式进行组织和存储。数据库可以根据不同的数据类型、属性和空间信息进行分类，方便数据的管理和检索。
4.3 数据更新与维护
自然保护地的边界和面积可能随着时间和环境变化而更新。GIS 可以帮助实时更新和维护数据，确保数据的时效性。通过GIS 的版本控制和数据追踪功能，可以记录数据的历史变化，保留历史数据，方便进行数据的回溯和对比分析。
4.4 数据共享与权限管理
GIS 提供了数据共享和权限管理的功能。可以设置不同用户的数据访问权限，确保数据的安全性和保密性。同时，GIS 可以方便地将数据共享给不同部门或合作伙伴，促进数据的共享与交流，提高数据利用效率。
4.5 数据标准与质量控制
GIS 在数据管理中可强制执行数据标准，确保数据的一致性和规范性。通过数据质量控制功能，GIS 能够检查和纠正数据中的错误，提高数据的质量和可靠性。
5 GIS 在空间分析中的应用
5.1 缓冲区分析
GIS 可以通过缓冲区分析来确定自然保护地的缓冲区范围。缓冲区是以保护地边界为基准，向外延伸一定距离的区域，用于保护周围的生态环境。通过GIS 的缓冲区分析，可以确定合适的缓冲区范围，以保护保护地的生态系统，减少外部干扰。
5.2 交叉分析
交叉分析是将不同的地理空间数据进行叠加和交叉，以获得更深入的分析结果。在自然保护地勘界立标中，交叉分析可以用来评估不同保护地类型之间的相互影响[3]。通过GIS 的交叉分析，可以了解不同保护地类型的空间分布和覆盖范围，帮助决策者做出合理的保护地规划。
5.3 空间模型
GIS 提供了空间模型的功能，可以对地理空间数据进行模拟和预测。在自然保护地勘界立标中，空间模型可以用来模拟不同保护地边界和面积对生态系统和物种多样性的影响。通过GIS 的空间模型，可以评估不同勘界方案的优劣，辅助决策者做出科学合理的决策。
5.4 资源评估
在空间分析中，GIS 可以对自然保护地内的资源进行评估，如土地利用、植被类型、水体分布等。这些评估可以帮助决策者了解保护地的资源分布情况，为保护地规划和管理提供数据支持。通过GIS 的资源评估，可以实现资源的合理利用和保护，促进自然保护地的可持续发展。
5.5 优化边界和面积
最终的目标是确定最佳的自然保护地边界和面积。GIS 在空间分析中可以进行多次模拟和优化，以找到最合理的勘界方案。通过GIS 的空间分析，可以综合考虑生态系统的完整性、生物多样性的保护和人类活动的可持续性，帮助决策者做出更加科学和全面的决策。
6 GIS 在可视化和决策支持中的作用
可视化和决策支持是自然保护地勘界立标过程中的关键环节，它涉及将复杂的地理空间数据以图形化和直观的方式展示，以帮助决策者更好地理解和分析数据，并做出科学决策。地理信息系统（GIS）作为一种强大的技术工具，在可视化和决策支持方面发挥着重要作用。
6.1 地理信息可视化
GIS 可以将大量地理空间数据转化为可视化的地图、图表和图形。这种可视化方式使复杂的数据变得直观和易于理解。地理信息可视化帮助决策者更好地了解自然保护地的地理特征、资源分布和生态环境状况，从而更好地把握保护地的整体状况。
6.2 决策支持分析
GIS 可以对地理空间数据进行空间分析和模拟，帮助决策者理解不同决策方案可能带来的结果。通过GIS的决策支持分析，决策者可以模拟不同保护地边界和面积对生态系统和物种多样性的影响，评估不同方案的优劣，为决策提供科学依据。
6.3 可视化决策制定
GIS 创建的可视化地图和图表，可以直观地传达自然保护地的信息，帮助决策者更好地了解保护地的情况。可视化决策制定使决策者能够更直观地了解保护地规划和管理方案的效果，更好地进行决策。
6.4 多维数据展示
GIS 可以将多维数据整合到同一个地图上展示，如生态环境指标、人类活动数据、植被类型等[4]。这种多维数据展示帮助决策者综合考虑不同因素，更全面地了解保护地的状况，做出更全面的决策。
6.5 预测和模拟
GIS 提供了预测和模拟的功能，可以根据不同决策方案模拟未来的发展趋势。预测和模拟帮助决策者在做出决策之前对不同方案的结果有更清晰的认识，并做出相应调整[5]。
7 GIS 在自然保护地勘界立标中的应用案例
来凤山园区位于腾冲市西部与腾冲市相接，勘界后地理坐标：北纬24°25′01″～25°03′05″，东经98°23′35″～98°29′19″。地属腾冲市中和镇、荷花镇、和顺镇、腾越街道办事处和清水乡，面积4707.54hm2（勘界后）。来凤山园区东与腾越街道办事处文笔街相接，南与清水乡毗邻，西与荷花镇毗邻，北与中和镇大卧龙村相接。
腾冲辖区地区以其丰富的地热与火山资源而著名，涵盖了腾冲火山地热国家地质公园、腾冲地热、火山县级自然保护区和腾冲地热火山风景名胜区三个保护地。为了有效保护这些珍贵资源，确立其边界和面积，地理信息系统（GIS）在勘界立标过程中发挥了关键作用。
腾冲森林资源自然遗迹和自然景观丰富，以火山、地热资源为主的自然遗迹较为罕见，通过创建各级各类自然保护地，全市重要自然生态系统、自然遗迹、自然景观和生物多样性得到系统性保护，提升全市生态产品供给能力，维护西南生态安全，为筑牢西南第一生态屏障打下坚实基础。由于各类自然保护地创建时间和原创建单位不同，存在交叉重叠、范围不清、区划不合理现象，为了较好地开展好各类保护地的保护工作，开展自然保护地勘界定标并建立矢量数据库，与国土空间规划进行有郊衔接，在重要地段、重要部位设立界桩和标识牌，解决自然保护地由于技术原因引起的数据、图件与现地不符等问题，并可以按管理程序一次性纠正，地理信息系统（GIS）在勘界立标过程中发挥了关键作用。以下以全市3 个自然保护地为案例进行分析。
案例一：腾冲地热火山风景名胜区。其包含8 类功能区，总面积11535.00hm2。GIS 在数据整理中对各功能区数据进行分类整理，确保数据的清晰组织。通过可视化手段，GIS 呈现了不同功能区的地理分布，辅助决策者了解各区域的特点。
案例二：云南腾冲火山地热国家地质公园。其分为马站园区和来凤山园区两个片区， 总面积20169.36hm2。GIS 在数据收集阶段通过野外调查和遥感数据获取，整合了地质、地热、植被等多类地理空间数据。空间分析中，利用缓冲区分析划定马站园区的保护范围，通过交叉分析评估不同片区的资源交互影响。
案例三：腾冲地热、火山县级自然保护区。其分为马站火山片区和老滚锅地热片区两个片区，总面积1454.22hm2。GIS 整合了地热热点、火山地貌等数据，利用空间模型模拟不同片区的资源影响。可视化决策支持方面，GIS 绘制了资源分布图，结合分析结果，帮助决策者制定最佳的保护策略。
这3 个案例研究展示了GIS 在腾冲地热与火山保护地勘界立标中的多重应用。GIS 在数据收集、管理、空间分析、可视化和决策支持方面发挥着关键作用，为保护地的规划和管理提供了科学依据。通过GIS 技术，腾冲地区的宝贵地热与火山资源得到了充分保护，为可持续发展和生态保护提供了坚实基础。这些案例为今后其他地区的自然保护工作提供了有益的借鉴。
8 结语
GIS 在自然保护地勘界立标中发挥着不可替代的作用。在这个过程中，GIS 应用涵盖了数据收集、数据管理、空间分析、可视化和决策支持等多个方面。通过GIS的技术支持，保护地的边界和面积可以得到准确界定，从而保护和维护自然生态系统、生物多样性和自然遗产。随着技术的不断发展和数据的不断积累，GIS 在自然保护领域的应用将愈发广泛和深入，为全球生态环境保护事业做出更大的贡献。
