学号：200900731    

姓名：程佳圆

地理信息系统在资源与环境中的应用

摘要：地理信息系统在资源与环境中的重要应用领域，包括城市建设绿化，野生动物栖息地的保护作用，森林资源的保护与应用，林分尺度森林空间与动态模型；分析构建模型应用方法。

关键字：地理信息系统、自然资源与环境、城市绿地、野生动物、森林资源、模型、评价方法。

地理信息(Geographic Information)是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称。地理信息属三维于空间信息。

专门处理地理空间数据的计算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。地理信息系统（GIS）是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等领域具有实用价值。

地理信息已经得到了广泛应用,服务于我们的生活、工作中，并带来便利。电子地图、卫星导航、遥感影像，这些地理信息产业链上的新生事物正在创造奇迹，效益已经显现。地理信息系统（GIS)集地球数字化于一身，能装下整个地球的超量信息。

地理信息系统在自然资源和环境领域中的应用

一．城市绿地生态系统

随着城市化进程的加快，城市环境受到破坏和污染威胁的趋势越来越明显，市区面积不断扩大，自然景观逐渐消失，建筑物密度和高度也不断增加，污染源越来越多，二氧化碳、二氧化硫等有害气体排放量的增加严重恶化了城市的空气，等等。以树木为主体的城市绿地系统是城市生态系统的重要指标，对改善城市生态环境、调节城市化进程带来的负面作用有着巨大的作用，城市绿地系统能够消减空气污染，净化空气，进行能量转换，固定碳元素，缓解城市“热岛效应”，等等。

（一）用地理信息系统和遥感提取城市绿地及热力场专题信息

城市热力景观是城市景观的热辐射能量表现形式，包括瞬时热场和热场的日变化、季节性变化，通常用热场图像来表达。

1.把卫星图像数据加载到Arcview系统

2.确定空间范围

3.在GIS系统中进行遥感图像密度分割

4.地理配准

5.遥感数据反演城市热力场基础信息

6.与街区专题图叠加进行空间分析与查询

（二）应用地理信息系统从航空像片提取城市绿地系统专题信      息的方法

1.从1:10000比例尺的天然彩色航空摄影正射影像地图提取城市绿地信息

2.航片判读绿地信息进入Arcviwe系统并与其他矢量地理数据相配准

3.区域绿地结构分析

（三）City green,一个基于GIS的城市生态环境分析系统

1.局域分析

2.区域分析

（四）城市规划设计中的可达性评价模型

二．应用地理信息系统进行野生动物生境评价方法的实例分析

野生动物保护是人与自然关系的一个重要方面，野生动物生境评价是野生动物保护的前提。野生动物生存的基本条件是食物、水和栖息环境，而这些都属于空间信息的范畴，因此在野生动物生境评价中应用地理信息系统技术是一种必然的发展趋势。其中通过两个实例来讨论：

（一）马鹿生境条件评价的GIS方法

1．确定评价马鹿生境条件的指标和评价模型

（1）评价指标的选定：对所研究的野生动物生境调查，或通过不同途径来获得这方面的数据。

（2）评分评价模型：根据森林模型、坡向级、人为干扰、食物丰盛度、隐蔽度等给马鹿的生态环境综合评价。

2. 马鹿生境评价的地图分析模型

（1）马鹿生境植被专题图的生成：在GIS平台上对林相图进行空间数据处理，根据栅格林相专题图上的森林区划进行再分类产生森林类型组专题图层，再根据马鹿的采食和卧息生境要求进行再分类，分别产生评价马鹿采食和卧息的生境评价图。最后把它们进行叠加生成马鹿生境植被专题图。

（2）马鹿生境坡向评价地图分析模型：复原研究区海拔高程专题图，进行数字化地形分析生成区域坡向图，通过等级分类生成坡度级图层，根据马鹿对坡向生境的要求进行评分。

（3）马鹿生境人为干扰评价地图分析模型：复原道路和居民点专题图，按人类活动对mal生境干扰程度分类值对两个专题图进行蔓延分析，生成人为干扰生境评价图。

（4）马鹿栖息隐蔽度评价地图分析模型：复原森林类型图，根据属性表中的林冠郁闭度对森林类型图进行再分类，生成马鹿生境隐蔽度评价图。

最后根据上述分析模型过程获得各生境评价因子的评分图，生成马鹿生境条件综合评价图。

（二）基于空间信息技术的丹顶鹤生境条件评价方法

1.丹顶鹤生境条件评价的系统框架：以地理信息系统应用为核心的空间信息技术，来支持野生动物生境评价的系统框架。模式是：界定进行评价的动物种群和评价的区域、确定评价指标和评价体系、收集评价数据、评价信息的处理和提取、实施评价模型、获得结果及应用结果及应用结果进行决策和规划。

2.在建立评价体系中采用的因子分析和判别模型：使用专家评分模型，除此之外还可以采用相似系数、信息量判别、聚类分析、判别分析、数量化模型2等方法。

3.使用遥感卫星图像目视判读方法获得区域评价因子的空间数据：遥感数据和地理信息系统集成方式可以有多种形式，就遥感数据判读而言，可以采用目视判读分类，也可以通过自动化分类提取空间信息。

4.丹顶鹤生境评价的地图分析模型。

三、地理信息系统在森林资源经营与管理领域中的应用

森林是生物圈中分布最广、结构复杂、类型丰富的陆地生态系统，对人类社会可持续发展非常重要作用。

（一）区域尺度森林资源和森林生态系统评价及优化调整的地图分析模型

天然林保护工程的目的是提高和恢复天然林生态系统的结构和功能，发挥天然林的经济、生态和社会效益，形成可持续发展的森林经营体系。区域尺度森林资源和森林生态系统评价及空间优化调整是宏观上实现这一体系的两个重要部分，地理信息系统的技术方法无疑对解决这一问题起到了重要作用。

（二）区域森林立地、生产力与适应性评价分析的GIS模型

1.区域尺度森林立地分类：

1）以植被类型确定立地质量的方法；

2）以树高生在为基础的地位级及地位指数方法；

3）以环境 因子的分类及测定直接评定森林立地的方法；

4）把环境因子和树高或植被等因素结合起来综合评定森林立地的方法。

2.区域森林潜在生产力评价模型

3.建立种群立地适宜性评价判别模型：森林种群的立地适宜性评价是森林立地质量评价的一个方面，是对区域内适应种群的空间有效性的估计与评价。

（三）天热林区土地资源优化配置与林种结构区域尺度的 、优化调整

天热林区土地资源和林种结构优化是天热林保护工程的两个重要部分。天然林保护的目的是通过保护工程的技术体系和措施提高恢复天然林森林生态系统的结构和功能，发挥天然林的经济、生态和社会效益，形成可持续发展的森林经营体系。

1.传统森林经理的按林种经营与天热林保护中的森林分类经营技术体系：用材林、防护林、薪炭林、经济林和特用林；分类经营区划把森林划定为生态公益林、多功能林、商品林。

2.建立以天热林保护为核心的森林经营规划模型：以林业的可持续发展目标为第一层，以森林生态系统经营的目标为第二层目标，以特定的森林在特定的时间内规划目标作为第三层目标。

四、林分尺度森林空间与动态模拟的地理信息系统过程

森林动态模拟就是根据森林调查所获得的数据，利用森林生物、生态学及森林经营理论对森林生长和演替过程进行模型表达和分析，进而获得动态趋势信息。

（一）林分结构及林木的空间关系模拟

1.林木大小分化度

2.林木混角度

3.聚集指数

4.林木的竞争指数

（二）林分生长动态模拟

森林动态的模拟模型能够提供一种很有价值的经营管理信息，为森林资源预测和合理决策提供了非常有用的一种技术手段。

 摘自1.《资源与环境地理信息系统》——科学出版社 （范文义 周洪泽）

2.《地理信息系统》——武汉大学出版社 （胡鹏）下载本文