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【摘 要】区域性林业生态工程信息管理系统是实现林业生态工程计算机化管理的一个重要手段和措施。以我国区域性林业生态工程为研究对象,提出我国区域性林业生态工程信息管理系统的初步设计。
【关键词】区域性林业生态工程；信息管理系统
1.空间信息的获取建立区域性林业生态工程信息管理系统
空间信息的获取建立区域性林业生态工程信息管理系统,首先要解决的是空间信息的获取,包括数据的采集和输入。
1.1数据采集
1.1.1数据采集范围
从信息记录方式看,有以下几种:
(1)图件。
图件资料是信息管理系统最主要和基本的数据来源。这里的图件资料主要指各类地图。地图历来就是地学工作者工作不可缺少的工具,从地图上可以直观地、形象地反映出研究对象的位置和属性,定性和定量关系,从而获得大量的信息,并分析出自然、社会经济等事物的内在联系。这些从地图上可读出的信息,帮助地学工作者做了大量的工作。
(2)遥感信息。
利用航空或航天遥感所获得的大量数据,可以方便地探测人迹难以到达地区的资源,也可以实现较大地区数据的快速更新,充实和丰富了地理信息系统的数据来源。
(3)统计数据。
统计资料多以表格形式记录,可以键入或磁带输入计算机。若以图形显示出来,则更加直观。这种数据能存贮在属性数据库中,在信息系统中与其它矢量或网格表示一样,是图象数据一起分析。
(4)实地考察测量数据。
常年观测的台站,如气象站、水文站等可获得宝贵的第一手数据资料。有些没有台站或缺少资料的地区,需要实地考察获得数据。这些数据形式是不规则的离散点值,键入计算机后根据坐标和测量值可以用拟合方法找到等值线或拟合曲面,以二维或三维透视图显示出来,或用插值方法计算各网点的值,可以与其它数据复合分析。
(5)文字报告。
为获得较为系统的资料,也可将文字报告送入系统,在定量工作中辅以定性说明或作文字解释,这在进一步发展的“专家系统”中用得较多。
1.1.2数据的筛选和加工
(1)确定分类系统和标准,把信息分类归结、分层分级,以便今后和其它部门纵向或横向统一,拓宽系统的可用面。
(2)区别原始数据和可派生数据,派生数据可以从其它数据中产生。只要将原始数据作为基本数据送入计算机内,由计算机产生派生数据,这样也可以减少数据输入量。
(3)属性编码统一,有统一标准的要使用统一标准,如全国行政区代码可以统一。
(4)采用的数据值尽量核实准确,取得一致精度,注意时间和空间坐标的关系。
(5)使用遥感分类或解译数据时,需要做好预处理工作,如果是先成图再数字化输入,要将图清绘好;如果直接从计算机输入,要将分类图尽可能加工成专题图,也就是对分类图做好整理修饰工作后再输入。
(6)无论哪一种数据均应保证线条清晰,文字工整,摆放整齐,妥为保存,以免在任何细小的环节上出差错。
1.2数据的输入与编辑
统计数据、实测数据、文字表格数据多是从键盘录入的,遥感数据可从磁带机直接读入,模拟量可以扫描自动输入。其它系统提供的数据,也可以从磁带、软盘或连网计算机系统读入。然而最大量的工作还是图件的数字化,由于目前数字化的工作以人工跟踪输入为主,自动化程度较低,其正确程度容易受操作者的技术熟练程度、工作经验以及工作是否疲劳等因素影响,因而输入过程中的检查和编辑十分重要。其步骤主要有:
(1)初始化。
(2)建立数字化板上的坐标系与用户规定的坐标系之间的联系。
(3)确定图形显示的窗口。
(4)数字化。
(5)添加标题、注记、标点号、图例、必要的符号等。
(6)存盘。以上步骤完成后,就可进行编辑工作。编辑功能主要有:点的增加、删除、移位;线的增加、删除、加点断开、恢复、平滑、移位、修改等;多边形的封闭、建立、着色;文字与符号的添加、删除、移位、修改等。
2.区域性林业生态工程信息管理系统
2.1属性数据库管理子系统
属性数据库管理是旨在对诸如土地资源属性、气象、水文等一维或二维数据以关系数据库模型的方式进行组织管理的模块,为图形及图形管理模块和模型及模型管理模块提供信息,是系统内部相互联结的纽带。属性数据库管理子系统不仅具有低层次的属性数据存贮、查询、检索和统计的功能,而且还具有数据更新、数据库与其它系统进行数据传输的功能。用户一方面可以随意提取数据库中的任何数据参与数据处理、制图、分析和评价;另一方面经图形提取得到的数据及分析、评价和决策模型运算的结果返回数据库,以备其它模型调用或输出,最大限度地发挥属性数据库管理子系统的功能。属性数据库管理子系统设计有建立数据库结构、属性数据输入、属性数据查询、属性数据统计和属性数据传输功能。
2.2图形数据库子系统
该子系统以地理信息系统为工具,对诸如地形特征、土地单元的空间格局、小流域分类、数字地形模型等三维空间数据信息进行组织管理的模块。它在本系统中的作用是结合数据库管理模块和模型管理模块,为生态经济型防护林体系生态效益评价和预测过程及结果提供图形信息,它可以形象地反映出研究区土地的空间特征,提交各种专题图。
2.3模型库管理子系统
利用该子系统建立模型库,用来解决林业生态工程建设中结构化较强的问题,如分类模型、评价模型、规划优化模型等。该子系统和数据库之间具有接口,以数据库为中介与图形子系统结合。利用该子系统,可以对项目区进行土地综合生产潜力评价、土地利用规划、确定土地利用结构和林业生态工程的林种结构等。
2.4专家系统
专家系统是模拟人类专家的推理思维过程,把领域专家长期积累的知识和经验以知识库的形式存入计算机,然后对领域的问题进行推理,并作出判断和决策,起到领域专家的作用。林业生态工程建设,特别是林业生态工程中防护林体系的配置,涉及土壤、水分、水文、生物及社会经济等领域,其关系相互交错,很难用数学模型或统计模型来描述。也就是说,用传统的研究方法已显得无能为力。实际上,在长期的防护林体系建设中已积累了大量经验和知识。如防护林体系建设中,林种是水平布局和主体配置问题,其中对土地利用评价、林种和林种的选择定位等都是在一定理论指导下,由各层次专家从实践中总结出的成功经验,然后提炼成带普遍性的规律,再指导生产实践。这个过程本身就类似于专家系统的工作过程,因此在林种和林种的配置方法上利用专家系统为生产者提供专家级的咨询指导,为林业生态工程建设提供了一种行之有效的方法。尽管在林业生态工程建设的研究和实践中采用专家系统技术尚属探索和起步阶段,但根据专家系统解决问题的特点和性质,把专家系统用于防护林体系配置模式的研究已取得成果。
【参考文献】
［１］王燮臣,邬文华.管理信息系统.杭州:浙江大学出版社,2009.
［２］林业部调查规划院.森林调查手册.北京:中国林业出版社,2009.
［３］曹月华,赵士洞.世界环境与生态系统监测和研究网络.北京:科学出版社,2008.
［４］林业部科技司.中国林业生态系统定位研究.黑龙江:东北林业大学出版社,2004.
【关键词】区域性林业生态工程；信息管理系统
1.空间信息的获取建立区域性林业生态工程信息管理系统
空间信息的获取建立区域性林业生态工程信息管理系统,首先要解决的是空间信息的获取,包括数据的采集和输入。
1.1数据采集
1.1.1数据采集范围
从信息记录方式看,有以下几种:
(1)图件。
图件资料是信息管理系统最主要和基本的数据来源。这里的图件资料主要指各类地图。地图历来就是地学工作者工作不可缺少的工具,从地图上可以直观地、形象地反映出研究对象的位置和属性,定性和定量关系,从而获得大量的信息,并分析出自然、社会经济等事物的内在联系。这些从地图上可读出的信息,帮助地学工作者做了大量的工作。
(2)遥感信息。
利用航空或航天遥感所获得的大量数据,可以方便地探测人迹难以到达地区的资源,也可以实现较大地区数据的快速更新,充实和丰富了地理信息系统的数据来源。
(3)统计数据。
统计资料多以表格形式记录,可以键入或磁带输入计算机。若以图形显示出来,则更加直观。这种数据能存贮在属性数据库中,在信息系统中与其它矢量或网格表示一样,是图象数据一起分析。
(4)实地考察测量数据。
常年观测的台站,如气象站、水文站等可获得宝贵的第一手数据资料。有些没有台站或缺少资料的地区,需要实地考察获得数据。这些数据形式是不规则的离散点值,键入计算机后根据坐标和测量值可以用拟合方法找到等值线或拟合曲面,以二维或三维透视图显示出来,或用插值方法计算各网点的值,可以与其它数据复合分析。
(5)文字报告。
为获得较为系统的资料,也可将文字报告送入系统,在定量工作中辅以定性说明或作文字解释,这在进一步发展的“专家系统”中用得较多。
1.1.2数据的筛选和加工
(1)确定分类系统和标准,把信息分类归结、分层分级,以便今后和其它部门纵向或横向统一,拓宽系统的可用面。
(2)区别原始数据和可派生数据,派生数据可以从其它数据中产生。只要将原始数据作为基本数据送入计算机内,由计算机产生派生数据,这样也可以减少数据输入量。
(3)属性编码统一,有统一标准的要使用统一标准,如全国行政区代码可以统一。
(4)采用的数据值尽量核实准确,取得一致精度,注意时间和空间坐标的关系。
(5)使用遥感分类或解译数据时,需要做好预处理工作,如果是先成图再数字化输入,要将图清绘好;如果直接从计算机输入,要将分类图尽可能加工成专题图,也就是对分类图做好整理修饰工作后再输入。
(6)无论哪一种数据均应保证线条清晰,文字工整,摆放整齐,妥为保存,以免在任何细小的环节上出差错。
1.2数据的输入与编辑
统计数据、实测数据、文字表格数据多是从键盘录入的,遥感数据可从磁带机直接读入,模拟量可以扫描自动输入。其它系统提供的数据,也可以从磁带、软盘或连网计算机系统读入。然而最大量的工作还是图件的数字化,由于目前数字化的工作以人工跟踪输入为主,自动化程度较低,其正确程度容易受操作者的技术熟练程度、工作经验以及工作是否疲劳等因素影响,因而输入过程中的检查和编辑十分重要。其步骤主要有:
(1)初始化。
(2)建立数字化板上的坐标系与用户规定的坐标系之间的联系。
(3)确定图形显示的窗口。
(4)数字化。
(5)添加标题、注记、标点号、图例、必要的符号等。
(6)存盘。以上步骤完成后,就可进行编辑工作。编辑功能主要有:点的增加、删除、移位;线的增加、删除、加点断开、恢复、平滑、移位、修改等;多边形的封闭、建立、着色;文字与符号的添加、删除、移位、修改等。
2.区域性林业生态工程信息管理系统
2.1属性数据库管理子系统
属性数据库管理是旨在对诸如土地资源属性、气象、水文等一维或二维数据以关系数据库模型的方式进行组织管理的模块,为图形及图形管理模块和模型及模型管理模块提供信息,是系统内部相互联结的纽带。属性数据库管理子系统不仅具有低层次的属性数据存贮、查询、检索和统计的功能,而且还具有数据更新、数据库与其它系统进行数据传输的功能。用户一方面可以随意提取数据库中的任何数据参与数据处理、制图、分析和评价;另一方面经图形提取得到的数据及分析、评价和决策模型运算的结果返回数据库,以备其它模型调用或输出,最大限度地发挥属性数据库管理子系统的功能。属性数据库管理子系统设计有建立数据库结构、属性数据输入、属性数据查询、属性数据统计和属性数据传输功能。
2.2图形数据库子系统
该子系统以地理信息系统为工具,对诸如地形特征、土地单元的空间格局、小流域分类、数字地形模型等三维空间数据信息进行组织管理的模块。它在本系统中的作用是结合数据库管理模块和模型管理模块,为生态经济型防护林体系生态效益评价和预测过程及结果提供图形信息,它可以形象地反映出研究区土地的空间特征,提交各种专题图。
2.3模型库管理子系统
利用该子系统建立模型库,用来解决林业生态工程建设中结构化较强的问题,如分类模型、评价模型、规划优化模型等。该子系统和数据库之间具有接口,以数据库为中介与图形子系统结合。利用该子系统,可以对项目区进行土地综合生产潜力评价、土地利用规划、确定土地利用结构和林业生态工程的林种结构等。
2.4专家系统
专家系统是模拟人类专家的推理思维过程,把领域专家长期积累的知识和经验以知识库的形式存入计算机,然后对领域的问题进行推理,并作出判断和决策,起到领域专家的作用。林业生态工程建设,特别是林业生态工程中防护林体系的配置,涉及土壤、水分、水文、生物及社会经济等领域,其关系相互交错,很难用数学模型或统计模型来描述。也就是说,用传统的研究方法已显得无能为力。实际上,在长期的防护林体系建设中已积累了大量经验和知识。如防护林体系建设中,林种是水平布局和主体配置问题,其中对土地利用评价、林种和林种的选择定位等都是在一定理论指导下,由各层次专家从实践中总结出的成功经验,然后提炼成带普遍性的规律,再指导生产实践。这个过程本身就类似于专家系统的工作过程,因此在林种和林种的配置方法上利用专家系统为生产者提供专家级的咨询指导,为林业生态工程建设提供了一种行之有效的方法。尽管在林业生态工程建设的研究和实践中采用专家系统技术尚属探索和起步阶段,但根据专家系统解决问题的特点和性质,把专家系统用于防护林体系配置模式的研究已取得成果。
【参考文献】
［１］王燮臣,邬文华.管理信息系统.杭州:浙江大学出版社,2009.
［２］林业部调查规划院.森林调查手册.北京:中国林业出版社,2009.
［３］曹月华,赵士洞.世界环境与生态系统监测和研究网络.北京:科学出版社,2008.
［４］林业部科技司.中国林业生态系统定位研究.黑龙江:东北林业大学出版社,2004.