GIS在我国森林资源上的管理与应用

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摘要:地理信息系统(gis)技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术,已经广泛渗透到了多种学科领域。在资源与环境应用领域中,它发挥着技术先导的作用。

关键词:地理信息系统(GIS);森林火灾;扑救

中图分类号:S717 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 01-0000-01

地理信息系统GIS(GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM)是从20世纪60年代中后期发展起来的一个新兴的科学技术领域。利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软高程基准、硬件支持下,把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标,以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出,以满足应用需要的人机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出,满足各应用领域或研究工作的需要。

一、GIS的发展概况

地理信息系统概念的提出,要追溯到50年代。1956年,奥地利测绘部门利用电子计算机建立了地籍数据库,随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统(LIS)用于地籍管理。

1963年,加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语,并建立了世界上第一个GIS--加拿大地理信息系统(CGIS),用于自然资源的管理与规划。

70年代,GIS技术朝实用化方向发展。一些发达国家建立了许多专业性的土地管理信息系统和地理信息系统。与此同时,GIS技术受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视,成为一个引人注目的领域。

80年代是GIS普及和推广应用的阶段。随着图形工作站和PC机性能价格比的大为提高,计算机和空间信息系统在许多部门被广泛应用。GIS软硬件的发展使GIS应用从空间数据管理向空间决策支持分析迈进。GIS软件研制和开发也取得了很大成绩,涌现出一些有代表性的GIS软件。

90年代,主要是制定GIS互操作与数据共享标准;利用RDBMS存储GIS数据;GIS系统正迅速走向构件化。

二、GIS种类及迅速发展状况

1.GIS种类

(1)全国性的综合系统。是以一个国家为研究和分析对象的系统,如日本的“国土信息系统”、加拿大的“国家地理信息系统”等,都是按全国统一标准、存贮包括自然地理和社会经济要素的全CCD像机(数字像机)面信息,缩处理后,形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。

(2)区域性的信息系统。它是以某个地区为其研究和分析对象的系统。

(3)专题性信息系统。它是以某个专业、问题或对象为主要内容的系统,也是发展最多、最为普遍的系统。

2.GIS的迅速发展

因遥感、遥测等新技术的应用和迅速发展,使资源与环境信息的数量激增。社会上对这些信息的需求日趋迫切,对质量的要求也越来越高。从定性分析发展到定性、定量和定位相结合,从单一要素发展到多要素、多时空的综合分析,传统的方法已不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要,必须充分从现代科学技术中吸取营养。

因信息科学、计算机科学、网络技术、人工智能特别是数据库技术的发展,促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展,使资源与环境信息的数字化采集、存贮、处理、显示和自动输出成为可能。

随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展,使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析,必须把自然界和人类社会作为一个整体,将资源与环境作为一个巨大的系统来对待。这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建立。

地理信息系统的广泛运用,大大提高了资源与能源的利用率,带来了巨大的经济效益和社会效益。

国际上有关学术组织的诞生,也是促进GIS迅速发展的重要原因之一。

三、GIS在森林资源上的应用

(一)GIS技术在森林防火中的应用现状

随着气象科学、遥感技术、电子计算机、激光、通讯和航空航天技术的蓬勃发展,加上现代科学管理的渗透,都为森林防火提供了先进的手段和技术条件。如林火监测、火险预报、林火行为研究以及计算机林火管理系统等新技术的应用,为有效地控制森林火灾的发生,把森林火灾的损失降低到最低限度提供了保证。近年来,计算机技术也正在逐渐向我国森林防火管理中渗透。防火工作已逐步由经验型向科学管理型转变,并制定全国森林火灾评估办法,完成全国森林火险等级区划,试验和应用飞机化学灭火、生物防火等。这些研究和开发为GIS在森林火灾管理中的应用做出了积极的探索。

(二)ArcGIS系列软件

ArcGIS系列软件是由美国环境系统研究所公司(ESRI,Environmental Systems Research Institute)所开发的地理信息系统平台。ArcGIS是一个完整的地理信息系统软件产品家族,其软件产品构成了一个完整的GIS。它基于一个称为ArcObjects的共享GIS软件组件公共库。ArcObjects是独立于平台的组件集,用C++编写的,提供支持桌面系统肥客户端和瘦客户端应用以及服务器应用等开发服务。ArcGIS系列软件主要分为四部分。

图1 ArcGIS软件结构图

基于ArcGIS Serve的企业级GIS系统可以分为3个主要层次:表示层,应用层和数据层。见图2所示。

图2ArcGIS Server系统的体系结构图

(三)功能设计

系统主要实现六个子模块,即基本地图操作、火点定位、火场蔓延、辅助决策、综合查询和业务分析,功能架构如图3所示。

图3 功能架构

系统对林火行为模拟、火场损失预评估和最佳扑火路径的分析,实现科学的辅助林火扑救、决策工作。系统充分体现了GIS领域中的客户机/服务器技术、空间数据库管理技术和COM开发技术,实现多用户实施操纵、海量地理数据的管理,使先进的信息技术较好的服务与森林防火项目。GIS与WEB相结合应用于林火预测预报(主要有林火防御和林火行为预测)已成为研究热点。GIS、RS及GPS集成在林火探测与扑救和林火损失评估方面上的应用受到关注。系统可以全天候实时监测林火状况,并可以预测林火行为,提供关于火情的遥感图像信息以及扑救现场的实时图像信息,为森林火灾扑救指挥工作作出科学的决策。

四、结论

在GIS基础上建立森林防火专家系统市林业系统一个崭新的研究领域,GIS的作用是管理,存贮空间数据,进行空间分析;专家系统是对只是表示和利用知识进行推理。从而实现有传统的管理模式向科学管理模式的转变,全面提升火灾扑救工作的科学化和智能化。为我国林火管理科学技术的进步起到了推进作用。

参考文献:

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