在我國,從20世紀(jì)80年代中期開始,GIS技術(shù)就被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,從國土資源決策管理、農(nóng)業(yè)資源信息、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃、糧食流通管理與糧食生產(chǎn)輔助決策到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力研究、農(nóng)作物估產(chǎn)研究、區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究、農(nóng)用土地適宜性評價、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、基于GPS和GIS的精細(xì)農(nóng)業(yè)信息處理系統(tǒng)研究等,都取得了很大的成績,一些研究成果直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著GIS理論的產(chǎn)生發(fā)展以及方法和技術(shù)的成熟,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步深入。從技術(shù)角度看,GIS在我國農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展主要體現(xiàn)在四個方面:
(1)作為農(nóng)業(yè)資源調(diào)查的工具,建立了農(nóng)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繪制農(nóng)業(yè)資源分布圖和產(chǎn)生正規(guī)的報表;
(2)作為農(nóng)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(biāo)的分析和重新導(dǎo)出新的信息,產(chǎn)生專題地圖和進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的疊加分析等;
(3)作為農(nóng)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)作為農(nóng)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(yù)測能力,并與專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)及其它的現(xiàn)代技術(shù)(如RS和GPS)有機(jī)結(jié)合,便于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理和輔助決策。
2、林業(yè)
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(jì)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(jìn)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(jì)在迅速發(fā)展,森林資源的開發(fā)、利用和保護(hù)需要隨時跟上經(jīng)濟(jì)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(diǎn)溶入GIS之中,形成一套為林業(yè)生產(chǎn)管理服務(wù)的信息管理系統(tǒng)。以減少林業(yè)信息處理的勞動強(qiáng)度,節(jié)省經(jīng)費(fèi)開支,提高管理效率。
GIS在林業(yè)上的應(yīng)用過程大致分為3個階段,即:
(1)作為森林調(diào)查的工具:主要特點(diǎn)是建立地理信息庫,利用GIS繪制森林分布圖及產(chǎn)生正規(guī)報表。GIS的應(yīng)用主要限于制圖和簡單查詢。
(2)作為資源分析的工具:已不再限于制圖和簡單查詢,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(biāo)的分析和推導(dǎo)出新的信息。
(3)作為森林經(jīng)營管理的工具:主要在于建立各種模型和擬定經(jīng)營方案等,直接用于決策過程。
三個階段反映了林業(yè)工作者對GIS認(rèn)識的逐步深入。目前GIS在林業(yè)上的應(yīng)用主要有:
(1)環(huán)境與森林災(zāi)害監(jiān)測與管理方面中的應(yīng)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(yù)測預(yù)報、林火設(shè)施的布局分析等;
(2)在森林調(diào)查方面的應(yīng)用,包括:森林資源清查和數(shù)據(jù)管理,這是GIS最初應(yīng)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(diǎn)數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)為主要信息源,進(jìn)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(diǎn)、林種、群落特征及其林(樹)齡等。
3、土地資源
GIS技術(shù)最初在土地資源開發(fā)與管理上的應(yīng)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)的空間分析及其它決策功能。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,目前在土地科學(xué)中的應(yīng)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(biāo)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。
為了查清我國的土地資源,特別是耕地資源,國務(wù)院于1984年正式布置開展全國土地資源調(diào)查。此次調(diào)查歷時15年,采用以航空為主、航天為輔的遙感技術(shù),結(jié)合大比例尺地形圖,實行全野外調(diào)查。在土地利用圖件編制、數(shù)據(jù)量算匯總與空間分析等方面,GIS技術(shù)發(fā)揮了重要作用。通過土地資源詳查,初步摸清了我國土地資源的家底,為全國土地利用規(guī)劃、土地開發(fā)與管理提供了的科學(xué)基礎(chǔ)。
從1996年開始,國家科委、國家土地管理局和農(nóng)業(yè)部實施“全國基本農(nóng)田保護(hù)與監(jiān)測”工作。GIS成為全國土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)的核心支撐技術(shù),主要用于管理與分析矢量數(shù)據(jù)(土地利用年度變化信息)、柵格數(shù)據(jù)(遙感影像、DEM等)和屬性數(shù)據(jù)。
在國土資源部統(tǒng)一規(guī)劃和組織下,在新一輪國土資源大調(diào)查綱要和實施方案的部署和安排下,以1:1萬比例尺為主的縣(市)級土地利用數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作于1999年9月在數(shù)字國土工程中立項,1999年10月正式啟動。其中GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)挖掘方面具有不可替代的優(yōu)勢。
4.生態(tài)環(huán)境
地理信息系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境研究中應(yīng)用廣泛,主要有:
(1)生態(tài)環(huán)境背景調(diào)查;
(2)用遙感信息與地面站點(diǎn)監(jiān)測信息相結(jié)合,對環(huán)境(水、大氣及固體廢氣物等)進(jìn)行動態(tài)、連續(xù)監(jiān)測;
(3)利用"3S"技術(shù)支持自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、預(yù)報與評估;
(4)面源污染的監(jiān)測、分析與評價;
(5)生態(tài)環(huán)境影響評價;生態(tài)區(qū)劃與規(guī)劃;環(huán)境規(guī)劃與管理。
國家環(huán)境保護(hù)總局先后組織有關(guān)單位先后進(jìn)行了我國西部和中東部地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查,第一次全國摸清了我國的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀。為了提高我國環(huán)境信息技術(shù)的整體實力,國家環(huán)保局在27個省開展了“中國省級環(huán)境信息系統(tǒng)”項目,它以環(huán)境數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),對管理信息系統(tǒng)提供大量數(shù)據(jù)分析和處理,給出決策原則上的輔助信息,該系統(tǒng)將先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫綜合起來,使環(huán)境問題決策的過程更加直觀、快速、適時和有效。
2002年在科技部主持下,環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門開展了“全國環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫建設(shè)與服務(wù)”工作,通過該項目規(guī)范了我國的環(huán)境背景元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)與代碼,建設(shè)了環(huán)境背景元數(shù)據(jù)庫,并將繼續(xù)建設(shè)與完善環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫;從而進(jìn)一步促進(jìn)我國環(huán)境保護(hù)工作的科學(xué)分析與決策。
5、環(huán)境資源管理
資源環(huán)境管理的內(nèi)容包括資源環(huán)境狀況、動態(tài)變化、開發(fā)利用及保護(hù)的合理性評估、監(jiān)督、治理、跟蹤等方面。由于資源環(huán)境的空間和時間的非均勻性,利用以空間信息管理及分析為主要功能的地理信息系統(tǒng)(GIS)對資源環(huán)境進(jìn)行管理才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的有效管理。
國外GIS在資源環(huán)境管理中的應(yīng)用有著成功的經(jīng)驗,加拿大于20世紀(jì)70年代已經(jīng)開始用GIS進(jìn)行土地與其他基礎(chǔ)設(shè)施的管理,美國、歐洲等一些發(fā)達(dá)國家也20世紀(jì)80年代相繼開展了GIS在土地、林業(yè)、生物資源等方面管理業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。
目前,我國GIS在一些資源環(huán)境管理領(lǐng)域已得到了應(yīng)用,如林業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)建立了森林資源地理信息系統(tǒng)、荒漠化監(jiān)測地理信息系統(tǒng)、濕地保護(hù)地理信息系統(tǒng)等;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)建立我國土壤地理信息系統(tǒng)、草地生態(tài)監(jiān)測地理信息系統(tǒng)等;水利領(lǐng)域的流域水資源管理信息系統(tǒng)、各種灌區(qū)地理信息系統(tǒng)、全國水資源地理信息系統(tǒng)等;海洋領(lǐng)域的海洋漁業(yè)資源地理信息系統(tǒng)、海洋礦產(chǎn)地理信息系統(tǒng)等;土地領(lǐng)域建立了土地資源地理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源地理信息系統(tǒng)等;這些地理信息系統(tǒng)在資源環(huán)境管理方面發(fā)揮了一定的作用。
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6、災(zāi)害預(yù)警
從國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r看,地理信息系統(tǒng)技術(shù)在重大自然災(zāi)害和災(zāi)情評估中有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。從災(zāi)害的類型看,它既可用于火災(zāi)、洪災(zāi)、泥石流、雪災(zāi)和地震等突發(fā)性自然災(zāi)害,又可應(yīng)用于干旱災(zāi)害、土地沙漠化、森林蟲災(zāi)和環(huán)境危害等非突發(fā)性事故。就其作用而言,從災(zāi)害預(yù)警預(yù)報、災(zāi)害監(jiān)測調(diào)查到災(zāi)情評估分析各個方面,綜合起來有如下幾點(diǎn):
①進(jìn)行災(zāi)情預(yù)警預(yù)報;
②對災(zāi)情進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測;
③分析探討災(zāi)情發(fā)生的成因與規(guī)律;
④進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查;
⑤災(zāi)害監(jiān)測;
⑥災(zāi)害評估等。
由聯(lián)合國環(huán)境署、聯(lián)合國人居中心與國家環(huán)??偩止餐С值?ldquo;長江流域洪水易損性評價”首次全面地從多因子、全方位對洪水災(zāi)害進(jìn)行了綜合研究與評估,改變了傳統(tǒng)防洪觀念,對未來洪水災(zāi)害控制提供了新的思路,報告明確指出了哪些區(qū)域可合理開發(fā),哪些區(qū)域需進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù),針對性強(qiáng),對洞庭湖區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、避洪農(nóng)業(yè)發(fā)展、水資源開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、土地利用與規(guī)劃布局有現(xiàn)實意義,對地方政府及相關(guān)部門編制環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,以及政策制定與措施實施等提供了科學(xué)依據(jù)。