计算采伐区域中山杨的面积

山杨是一种重要的木材资源,用于生产诸如纸张、托盘、纸板和胶合板等商品。作为自然资源机构的 GIS 专家,您已经获得了木材采伐计划,并被要求回答以下问题:

  • 采伐区域中有多少英亩的山杨?
  • 计划的木材采伐将削减多少英亩的土地?
  • 预期的木材采伐量是多少?

计算每个林分的占地面积

首先,您的任务是回答采伐区域有多少英亩的山杨。

  1. 下载 Timber Harvest Planning project package
  2. 在计算机上找到已下载的文件。双击 TimberHarvestPlanning.ppkx 以在 ArcGIS Pro 中将其打开。如果出现提示,请登录 ArcGIS 帐户。
    注:

    如果您没有 ArcGIS Pro 或 ArcGIS 帐户,可以注册 ArcGIS 免费试用版

    林分面和河流线的地图

    白色线是河流和溪流,绿色面是林分。

  3. 内容窗格中,右键单击 ForestStands 并选择属性表

    属性表随即打开。此图层包含有关每个林分的信息,包括土壤类型、年龄等级、所有权和植被类型。

    提示:

    要了解有关 Age_classVeg_type 以及其他属性的详细信息,请查看图层的元数据

    还有一个名为 Shape_Area 的字段,该字段是自动生成的。然而,这些值以平方米为单位,林业经理要求以英亩为单位。您将添加一个新字段来计算面积,以英亩为单位。

  4. 在属性表的功能区上,单击添加字段按钮。

    在属性表的正上方添加字段按钮

    字段视图随即显示。

  5. 对于字段名称别名,请输入 Acres。对于数据类型,选择双精度

    字段表中显示的新 Acres 字段,其中为“数据类型”选择了“双精度”

  6. 在功能区字段选项卡的更改组中,单击保存
  7. 关闭字段表。

    属性表现在有一个空字段,用于存储以英亩为单位的区域值。接下来,您将计算这些值。

  8. 在属性表中,右键单击 Acres 字段的标题,然后选择计算几何

    计算属性表中 Acres 字段的快捷菜单中的几何

  9. 对于计算几何属性工具,输入以下参数:

    • 对于属性,选择面积
    • 对于面积单位,选择英亩
    • 对于坐标系,选择当前地图 [Map]

    计算几何属性工具

  10. 单击运行

    属性表中的 Acres 字段填充值。现在您了解了每个林分的占地面积。

  11. 关闭属性表。

找到山杨林分的占地面积

接下来,您将创建一个条形图,以了解研究区域中有多少英亩的山杨林分。

  1. 内容窗格中,右键单击 ForestStands,指向创建图表并选择条形图

    图表视图和图表属性窗格随即出现。

  2. 图表属性窗格中,对于类别或日期,选择 Veg_type
  3. 字段列表中,选择 Acres。请确认聚合已设置为总和
  4. 数据标注下,选中标注条柱复选框。

    设置为 Veg_type、Sum 和 Acres 的“图表属性”窗格,并选中“标注条柱”

    该图表显示了每种植被类型的绿色条柱,标注有其英亩数的总和。研究区域中有 65,219 英亩的山杨林分。

    显示每种植被类型占地面积的条形图的一部分,最高的条柱代表低地森林

    然而,您知道并非研究中的所有林分都应包括在计数中。采伐计划将适用于国有公共林和私有工业林。几乎不会在私人非工业用地上进行采伐。您可以应用定义查询,以将数据集过滤为仅包含适当的土地所有权类型。

  5. 内容窗格中,双击 ForestStands 以打开图层属性窗口。
  6. 单击定义查询选项卡,然后单击新建定义查询

    “图层属性”窗口中的新建定义查询按钮

  7. 构造子句 Where Ownership is not equal to non-industrial private,然后单击添加

    “定义查询”构建器中唯一子句下面的“添加”按钮

  8. 单击应用,然后在图层属性窗口上单击确定

    地图中现在有一些间隙。非工业私有土地不再显示。

    已经移除私有非工业用地的地图中的间隙

    条形图也发生了变化。现在山杨条柱上方的数字为 55,333。这是森林经理第一个问题的答案。

  9. 快速访问工具栏上,单击保存以保存您的工程。

    快速访问工具栏上的“保存”按钮

采伐区域中有 55,333 英亩的山杨。但并非这块土地的所有部分都将被采伐。在下一课程中,您将回答下一个问题:计划的木材采伐将削减多少英亩的土地?


计算要采伐的土地面积

在上一课程中,您计算了公共和工业用地上现有山杨的面积。当您知道有多少英亩山杨后,您可以确定哪些林分将被采伐。森林经理为您提供了一些关于可砍伐树木所在位置的标准。第一个标准是在河流和溪流的 100 英尺缓冲区内不能进行采伐。太靠近水源的采伐会导致有害的腐蚀和沉降,因此保留水道周围的树木非常重要。

在水道周围建立缓冲区

首先,您将创建一个面图层来代表所有水道周围的 100 英尺缓冲区。

  1. 如有必要,打开 TimberHarvestPlanning.ppkx 并关闭图表视图。
  2. 内容窗格中,选择 ForestStands。在功能区上数据选项卡的定义查询组中,将活动查询更改为 <无>

    在功能区的“数据”选项卡上设置为 <无> 的活动定义查询

  3. 在功能区分析选项卡的地理处理组中,单击工具
  4. 地理处理窗格中,搜索并打开缓冲区工具。
  5. 对于缓冲区工具,输入以下参数:

    • 对于输入要素,选择 Waterways
    • 如有必要,对于输出要素类,输入 Waterways_Buffer
    • 对于距离,输入 100,然后选择英尺
    • 对于融合类型,请选择将全部输出要素融合为一个要素

    设置了所有参数的“缓冲区”工具

  6. 单击运行

    新图层即会被添加到地图中。

  7. 放大地图以查看缓冲区图层。

    地图上河流周围的透明面缓冲区

    此面代表了河流和溪流周围 100 英尺的保护区,在那里无法采伐木材。

从林分面中擦除水道缓冲区

接下来,您将使用擦除工具从 ForestStands_Joined 图层中移除此区域。

  1. 地理处理窗格中,单击后退按钮。

    “地理处理”窗格中的“返回”按钮

  2. 搜索并打开擦除工具。
  3. 使用以下参数运行擦除工具:

    • 对于输入要素,选择 ForestStands
    • 对于擦除要素,选择 Waterways_Buffer
    • 对于输出要素类,输入 ForestStands_NoRivers

    已填充参数的“擦除”工具

    工具随即开始运行,并将新图层添加到地图中。

  4. 内容窗格中,关闭 ForestStands
  5. 右键单击 Waterways,然后选择移除
  6. 移除 Waterways_Buffer

    底图现在显示在河流周围的缓冲区中。

    移除了水道周围的缓冲区的 ForestStands 面

  7. 打开 ForestStands_NoRivers 的属性表。

    由于您从面中移除了一些区域,因此需要重新计算 Acres 字段中的值。

  8. 右键单击 Acres 字段并选择计算几何

    地理处理窗格中随即显示计算几何属性工具。

  9. 对于属性,选择面积;对于面积单位,选择英亩。对于坐标系,选择当前地图 [Map]
  10. 单击运行

    Acres 字段随即更新以仅反映不与河流或溪流相邻的土地。

  11. 关闭属性表。

确定在工业用地上采伐的林分

当您移除河流和溪流周围的缓冲区后,您需要确定满足森林经理标准其余部分的山杨林分。砍伐树龄太小的树木是一种浪费。虽然山杨可以在各种土壤类型上生长,但这些类型的产量各不相同。相比于干燥的沙质土壤,在肥沃的土壤上可以产出更多的木材。

森林经理为您提供了不同土地所有权类型的不同采伐标准。首先,您将考虑在工业用地上采伐的标准:仅采伐至少 40 年树龄的林分。

  1. 内容窗格中,双击 ForestStands_NoRivers 图层以打开图层属性窗口。
  2. 定义查询选项卡上,单击新建定义查询
  3. 构建子句 Where Veg_type is equal to aspen,然后单击添加
  4. 单击添加子句以将查询扩展为多个子句。

    “定义查询 1”上的“添加子句”按钮

  5. 构建子句 And Ownership is equal to industrial,然后单击添加

    构建第二个子句 And Ownership is equal to industrial

  6. 再次单击添加子句。创建子句 And Age_class is greater than or equal to 40 并单击添加
  7. 在查询的顶部,单击定义查询 1(查询名称)并输入 Industrial Harvest

    已更改为 Industrial Harvest 的定义查询名称

  8. 单击应用,然后单击确定
  9. 在地图上缩放并平移,直到您可以找到一些剩余的林分。

    原始林分面很少符合工业用地的采伐标准。接下来,您将创建新字段以便标记这些区域以进行采伐。

  10. 打开 ForestStands_NoRivers 的属性表。
  11. 单击添加以添加新字段。
  12. 对于字段名称别名,输入 TimberHarvest。对于数据类型,选择文本
  13. 在功能区字段选项卡的更改组中,单击保存
  14. 关闭字段表。
  15. 在属性表中,右键单击 TimberHarvest 字段的标题,然后选择计算字段
  16. 地理处理窗格的 TimberHarvest = 框中,输入 'Industrial'。(请确保包括单引号。)

    在 TimberHarvest 字段的“计算字段”工具中输入的 'Industrial'

  17. 单击运行

    属性表中的 TimberHarvest 字段随即更新。

    TimberHarvest 字段的所有行中包含 Industrial 的属性表

    只更新了符合定义查询标准的面。其他面继续针对 TimberHarvest 字段选择值 <空>。接下来,您将创建定义查询以确定将在公共土地上采伐的林分。

确定在公共土地上采伐的林分

您的研究区域内的公有林分多于工业用地。采伐这些土地的标准也更多:

  • 仅采伐至少 50 年树龄的林分。
  • 仅采伐大小至少 20 英亩的林分。
  • 仅采伐含有排水良好沃土的土壤类型。

  1. 打开 ForestStands_NoRivers图层属性窗口。
  2. 定义查询选项卡上,单击新建定义查询

    窗口底部的“新建定义查询”按钮

  3. 定义查询 2 重命名为 Public Harvest
  4. 添加五个子句:
    • Where Veg_type is equal to aspen
    • And Ownership is equal to state-owned public
    • And Age_class is greater than or equal to 50
    • And Acres is greater than or equal to 20
    • And Soil includes the value(s) well-drained loam, well-drained loamy sand, well-drained sandy loam

    包含五个子句的 Public Harvest 定义查询

  5. 单击应用
  6. Public Harvest 旁边,单击设置为活动按钮以将其选为活动查询。

    较亮绿色复选标记表示活动查询。

  7. 单击确定

    地图将更新为显示不同的林分。属性表表明 78 个林分符合公共土地上的采伐标准。

    在底部显示所选 78 个中的 0 个属性表

  8. 使用 TimberHarvest 字段上的计算字段工具将过滤后的要素标注为 'Public'

    在 TimberHarvest 字段的“计算字段”工具中输入的 'Public'

  9. 关闭属性表。

查找将要采伐的总面积

您现在已找到将采伐哪些山杨林分。接下来,您将创建图表以了解它们覆盖多少土地。

  1. 内容窗格中,单击 ForestStands_NoRivers 以将其选中。
  2. 在功能区上数据选项卡的定义查询组中,将活动查询更改为 <无>

    所有林分会在地图上再次绘制。

  3. 在功能区外观选项卡的绘制组中,单击导入

    功能区中“外观”选项卡上的“导入”按钮

    随即出现应用图层的符号设置工具。

  4. 对于符号系统图层,单击浏览按钮。
  5. 符号系统图层窗口中,单击文件夹并双击 TimberHarvestPlanning 文件夹连接。

    “工程”>“文件夹”中的 TimberHarvestPlanning 主文件夹连接

  6. 打开 commondata 文件夹,然后打开 userdata 文件夹。双击 AspenHarvest.lyrx

    包含参数的“应用图层的符号设置”工具

    注:

    图层文件 (.lyrx) 允许您保存和重新应用符号系统属性。仅当您对本课程中定义的字段名称和值使用相同的拼写时,它才有效。或者,您可以创建自己的符号系统或跳到步骤 8。

  7. 单击运行

    对地图进行符号化以显示将在公共和工业用地采伐山杨的位置。

    以亮绿色显示山杨采伐区域、以透明灰色显示其余森林区域的地图

  8. 内容窗格中,右键单击 ForestStands_NoRivers 图层,指向创建图表并选择条形图
  9. 图表属性窗格中,对于类别或日期,选择 TimberHarvest。对于字段,选择 Acres 并选中标注条柱框。

    条形图采用颜色编码,以匹配地图上的符号系统。这些条柱还标注有每种土地所有权类型将采伐的总英亩数。

    显示 355 英亩的工业用地和 5,582 英亩的公共土地的条形图

  10. 关闭图表视图并保存工程。

您现在可以通知林业经理,将采伐总共 5,937 英亩的山杨;其中,工业用地 355 英亩,国有公共土地 5,582 英亩。在下一课程中,您将计算此采伐量。


计算木材采伐的预期量

在上一课程中,您计算了要记录的土地面积。森林经理还需要了解预期采伐的木材量。她为您提供了以下用于计算木材量的图表:

土壤类型木材量方程

排水过度的沙土

y = 14.318 * ln(x) - 36.695

排水良好的沙土

y = 17.373 * ln(x) - 49.959

排水良好的肥沃沙土

y = 14.378 * ln(x) - 36.808

排水良好的砂壤土

y = 24.572 * ln(x) - 75.969

排水良好的沃土

y = 15.319 * ln(x) - 41.775

排水一般的沃土

y = 17.109 * ln(x) - 48.980

排水不良的淤泥

无采伐

木材量 (y) 是各种土壤类型年龄等级 (x) 的函数。木材量以每英亩的捆数确定。

计算每英亩的捆数

要计算将采伐的木材捆数,您需要再添加一个字段。然后,您将根据上述方程填充它。

  1. 如有必要,请打开 TimberHarvestPlanning.ppkx
  2. 打开 ForestStands_NoRivers 的属性表,然后单击添加以创建一个新字段。
  3. 对于字段名称别名,输入 Cords。对于数据类型,选择双精度
  4. 请保存您的更改,然后关闭字段表。

    Cords 字段会添加到属性表的末尾。您不需要计算所有记录的木材量,而仅针对将采伐的林分。

  5. 在功能区地图选项卡的选择组中,单击按属性选择
  6. 按属性选择图层工具,单击添加子句并构建子句 Where TimberHarvest is not null

    在“按属性选择图层”工具中构建子句 Where TimberHarvest is not null

  7. 单击添加,然后单击运行

    共选择了 113 个要素。接下来,您将计算它们的木材量。

  8. 地理处理窗格中,单击后退
  9. 搜索并打开计算字段工具。
  10. 对于输入表,选择 ForestStands_NoRivers。对于 FieldName,选择 Cords。对于表达式类型,选择 Arcade

    由于计算木材量的方程对于每种土壤类型是不同的,因此您将使用条件表达式。

  11. 对于 Cords=,请复制并粘贴以下代码:
    if ($feature.stand_data_csv_Soil  == "well-drained loamy sand") {
    return 14.378 * Log($feature.stand_data_csv_Age_class) - 36.808
    }
    else if ($feature.stand_data_csv_Soil  == "well-drained sandy loam") {
    return 24.572 * Log($feature.stand_data_csv_Age_class) - 75.969
    }
    else if ($feature.stand_data_csv_Soil  == "well-drained loam") {
    return 15.319 * Log($feature.stand_data_csv_Age_class) - 41.775
    }
    else if ($feature.stand_data_csv_Soil  == "moderately-drained loam") {
    return 17.109 * Log($feature.stand_data_csv_Age_class) - 48.980
    }
    else {
    return 0
    }

    该表达式根据土壤类型计算每个选定林分每英亩的捆数。

  12. 单击验证,然后单击运行

    “计算字段”工具上的“验证”和“运行”按钮,其中 Cords= 框填充了条件表达式

    值将添加到所选行的属性表中。

    在 Cords 字段中显示一个值为 24.28 的 Industrial 行的属性表的一部分

计算木材量

还需要再计算一次。您刚刚计算的数字表示根据每个林分的土壤类型,从采伐中可以预期的每英亩的捆数。但是,其中一些林分比其他林分更大。接下来,您将每英亩的捆数乘以英亩数,以找到预期的木材采伐量。

  1. 计算字段工具,清除 Cords= 框中的表达式。
  2. Cords= 框中,输入或复制粘贴 $feature.Cords * $feature.Acres
  3. 单击运行

    在属性表中,再次更新所选行的 Cords 字段中的值。

    在 Cords 字段中显示一个值为 139.23 的 Industrial 行的属性表的一部分

  4. 在属性表顶部,单击清除以清除选择内容。
  5. 右键单击 Cords 字段的标题并选择统计数据

    随即出现一个新图表,以及一个图表属性窗格。

  6. 图表属性窗格中,查找总和值。

    “图表属性”窗格中统计列表中的总和值 (131,535)

  7. 保存工程。

计划的山杨采伐总量预期为 131,535 捆木材。该计划是从采伐区域的 55,333 英亩山杨总量中削减 5,937 英亩。要查找这些值,您创建了三个新字段:AcresTimberHarvestCords。然后,您通过各种工具使用正确的值填充这些字段,包括缓冲区擦除计算字段计算几何属性

虽然森林经理知道计划采伐木材的标准,但作为 GIS 专家,她需要您提供一些基本问题的答案:哪些土地将被采伐? 要砍伐多少森林? 采伐会产生多少木材? 当您拥有这些数字后,即可开始评估与您的机构的保护和业务目标相关的采伐计划的可行性。

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