當前計算機技術(shù)與GIS應用

韓曉楓

一、引言

地理信息系統(tǒng)(GIS,Geographic Information System)是以采集、存儲、管理、分析、描述和應用整個或部分地球表面(包括大氣層在內(nèi))與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)(1997年的參考文獻)。它由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶有機結(jié)合而構(gòu)成。它的主要功能是實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、管理、分析、統(tǒng)計、制圖的工具已逐步發(fā)展起來。

GIS 與環(huán)境科學在研究對象和研究方法上所具有的相似性和互補性,使二者的結(jié)合孕育著巨大的發(fā)展?jié)摿?預期在環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境影響評價、環(huán)境工程及環(huán)境地球化學等領(lǐng)域擁有廣泛的應用前景。

二、GIS在電力系統(tǒng)中的應用

隨著GIS理論的產(chǎn)生發(fā)展以及方法和技術(shù)的成熟,在電業(yè)領(lǐng)域的應用也逐步深入。從技術(shù)角度看,GIS在我國電力系統(tǒng)中的應用進展主要體現(xiàn)在四個方面:

1.作為電業(yè)資源調(diào)查的工具,建立了電業(yè)資源地理數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫的瀏覽、檢索等,利用GIS繪制電業(yè)資源分布圖和產(chǎn)生正規(guī)的報表。

2.作為電業(yè)資源分析的工具,GIS技術(shù)已不限于制圖和空間數(shù)據(jù)庫的簡單查詢,而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征,用于各種目標的分析和重新導出新的信息,產(chǎn)生專題地圖和進行地圖數(shù)據(jù)的疊加分析等。

3.作為電業(yè)生產(chǎn)管理的工具,主要是建立了各種模型和擬訂各種決策方案,直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.作為電業(yè)管理的輔助決策工具,利用了GIS的模型功能和空間動態(tài)分析以及預測能力,并與專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)及其他的現(xiàn)代技術(shù)(如RS和GPS)有機結(jié)合,便于我國電業(yè)的管理和輔助決策。

三、GIS在林業(yè)中的應用

林業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的管理決策人員面對著各種數(shù)據(jù),如林地使用狀況、植被分布特征、立地條件、社會經(jīng)濟等許多因子的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)既有空間數(shù)據(jù)又有屬性數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)進行綜合分析并及時找出解決問題的合理方案,借用傳統(tǒng)方法不是一件容易的事,而利用GIS方法卻輕松自如。

社會經(jīng)濟在迅速發(fā)展,森林資源的開發(fā)、利用和保護需要隨時跟上經(jīng)濟發(fā)展的步伐,掌握資源動態(tài)變化,及時做出決策就顯得異常的重要。常規(guī)的森林資源監(jiān)測,從資源清查到數(shù)據(jù)整理成冊,最后制定經(jīng)營方案,需要的時間長,造成經(jīng)營方案和現(xiàn)實情況不相符。這種滯后現(xiàn)象勢必出現(xiàn)管理方案的不合理,甚致無法接受。利用GIS就可以完全解決這一問題,及時掌握森林資源及有關(guān)因子的空間時序的變化特征,從而對癥下藥。

林業(yè)GIS就是將林業(yè)生產(chǎn)管理的方式和特點溶入GIS之中,形成一套為林業(yè)生產(chǎn)管理服務的信息管理系統(tǒng)。以減少林業(yè)信息處理的勞動強度,節(jié)省經(jīng)費開支,提高管理效率。

目前GIS在林業(yè)上的應用主要有:

1.環(huán)境與森林災害監(jiān)測與管理方面中的應用,包括:林火、病蟲害、荒漠化等管理,如在防火管理中,其主要內(nèi)容有:林火信息管理、林火撲救指揮和時實監(jiān)測、林火的預測預報、林火設(shè)施的布局分析等。

2.在森林調(diào)查方面的應用,包括:森林資源清查和數(shù)據(jù)管理,這是GIS最初應用于林業(yè)的主要方面、制定森林經(jīng)營決策方案、林業(yè)制圖。

3.森林資源分析和評價方面,包括:林業(yè)土地利用變化監(jiān)測與管理、用于分析林分、樹種、林種、蓄積等因子的空間分布、森林資源動態(tài)管理、林權(quán)。

4.森林結(jié)構(gòu)調(diào)整方面,包括:林種結(jié)構(gòu)調(diào)整、齡組結(jié)構(gòu)調(diào)整。

5.森林經(jīng)營方面,包括:采伐、撫育間伐、造林規(guī)劃、速生豐產(chǎn)林、基地培育、封山育林等。

6.野生動物植物監(jiān)測與管理。

1993～1997年,由聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)援助的“中國森林資源調(diào)查技術(shù)現(xiàn)代化”項目順利執(zhí)行。以全國林業(yè)監(jiān)測站點數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)為主要信息源,進行全國林地生態(tài)類型數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作,在空間上和時間序列上完整、系統(tǒng)的反映林地區(qū)域不同的生態(tài)系統(tǒng)特點、林種、群落特征及其林(樹)齡。

四、GIS在土地資源中的應用

GIS技術(shù)最初在土地資源開發(fā)與管理上的應用主要是土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和城鎮(zhèn)地籍調(diào)查圖件和屬性數(shù)據(jù)的存儲、查詢等管理工作等,基本上沒有數(shù)據(jù)的空間分析及其他決策功能。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,目前在土地科學中的應用主要包括了土地評價工作(土地的適宜性或多宜性評價、土地的生產(chǎn)潛力評價、土地持續(xù)利用評價、城市地價評估、耕地地價評價等),土地利用規(guī)劃(包括土地利用總體規(guī)劃、土地利用多目標規(guī)劃),土地利用與土地覆被現(xiàn)狀分類與制圖,以及土地利用與土地覆被動態(tài)監(jiān)測。

五、計算機技術(shù)對GIS發(fā)展趨勢的影響

GIS技術(shù)依托的主要工具和平臺是計算機及其相關(guān)設(shè)備。進入上世紀90年代以來,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展, 計算機其微處理器的處理速度愈來愈快性能價格比更高; 其存儲器能實現(xiàn)將大型文件映射至內(nèi)存的能力,并且能存儲海量數(shù)據(jù)。此外, 隨著多媒體技術(shù)、空間技術(shù)、虛擬實景、數(shù)字測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、計算機圖形技術(shù)三維圖形芯片、大容量光盤技術(shù)及寬頻光纖通訊技術(shù)的突破性進展,特別是消除數(shù)據(jù)通訊瓶頸的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建立,以及能夠提供接近實時對地觀測圖像的高分辨、高光譜、短周期遙感衛(wèi)星的大量發(fā)射,這些為GIS技術(shù)的廣泛、深入應用展示了更加光明的前景。

六、結(jié)論與展望

GIS軟件與建筑及規(guī)劃設(shè)計CAD、辦公自動化、統(tǒng)計分析等軟件系統(tǒng)的集成等都是GIS研究與發(fā)展的熱點。GIS的發(fā)展趨勢并不是孤立的,而是相互影響、相互促進,它涉及多學科的相互滲透、相互支撐。其目的就是促進地理信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展,更好地為人類了解和保護人類賴以生存的環(huán)境服務。面對今天的計算機技術(shù)的快速發(fā)展,面對GIS充滿生機與活力的前景,我們應該進一步面向世界、抓住機遇、探索規(guī)律、促進GIS技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。可以預見,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,信息高速公路的建成,一個以地理信息系統(tǒng)為平臺,以信息高速公路為紐帶的“數(shù)字地球”,必將為人類信息交流與共享提供一種全新的方式。□

(編輯/穆楊)