塔里木河流域生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、近年來(lái)，隨著現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境研究和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)正在不斷深入和廣泛地應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，數(shù)字生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。但是目前國(guó)內(nèi)實(shí)際運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還很少，技術(shù)手段還很不完善，遙感和GIS沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有機(jī)的融合，生態(tài)信息的提取主要依靠目視解譯或人機(jī)交互的辦法，圖像處理和GIS商業(yè)軟件難于滿足大區(qū)域、復(fù)雜系統(tǒng)的需求，許多軟件不能有效集成，系統(tǒng)信息難以實(shí)現(xiàn)有效共享，導(dǎo)致在現(xiàn)階段還是難于全面、準(zhǔn)確、迅速地實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)

2、境的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，直接影響了保護(hù)措施和調(diào)控對(duì)策的實(shí)施效果。 塔里木河流域面積102×10<'4>kin<'2>，是我國(guó)重要的少數(shù)民族聚居區(qū)，國(guó)家級(jí)棉花、石油化工基地和21世紀(jì)能源戰(zhàn)略接替區(qū)，具有十分重要的政治、軍事和經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略地位，但近幾十年來(lái)，隨著人口增加，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源的無(wú)序開發(fā)和低效利用，下游近400km河道斷流萎縮，尾閭臺(tái)特瑪湖干涸，中下游植被衰敗，并有向上游發(fā)展的趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化。本論文根據(jù)塔里木河流域

3、生態(tài)變化特征和生態(tài)保護(hù)治理與管理需求，在國(guó)家重大項(xiàng)目“塔里木河流域水量調(diào)度管理系統(tǒng)”支持下，利用組件式GIS技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，為塔里木河流域設(shè)計(jì)、研發(fā)、建立了生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)“塔里木河流域生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”平臺(tái)理論、總體設(shè)計(jì)與開發(fā)的深入研究，取得了以下重要成果和結(jié)論。 1．在“數(shù)字流域”框架體系下，以生態(tài)環(huán)境遙感業(yè)務(wù)流程為主線，充分應(yīng)用并集成“3S”技術(shù)手段，開發(fā)建立了生態(tài)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)

4、測(cè)、分析與預(yù)警，及信息共享的大型綜合性、業(yè)務(wù)化運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，使用方便，結(jié)構(gòu)合理，邏輯關(guān)系清楚，實(shí)用性強(qiáng)。采用“數(shù)據(jù)流集成式”的體系結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)集成為中心，以各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流動(dòng)關(guān)系為紐帶，把整個(gè)系統(tǒng)集成為基于子系統(tǒng)數(shù)據(jù)間關(guān)系緊密、物理結(jié)構(gòu)松散的組件式系統(tǒng)，為數(shù)字塔里木河流域建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。 2．根據(jù)塔里木河流域生態(tài)環(huán)境及相關(guān)因素的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理技術(shù)，以及空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一體化、多源數(shù)據(jù)無(wú)縫集成

5、、海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的建庫(kù)思想，設(shè)計(jì)了可以實(shí)現(xiàn)拓?fù)浜头峭負(fù)?、空間和屬性、矢量．柵格一體化的流域空間數(shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)地解決了如何在“計(jì)算機(jī)”中對(duì)流域的“復(fù)雜實(shí)體”和“海量空間數(shù)據(jù)”進(jìn)行有效組織和一體化管理問(wèn)題，建立了塔里木河流域多源、多尺度、多類型、跨帶的無(wú)縫、海量空間數(shù)據(jù)庫(kù)。 3．采用不同尺度、不同時(shí)間分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建了多層次、多目標(biāo)的流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)運(yùn)行體系。根據(jù)塔里木河地物類型、地形等區(qū)域特征，采用分級(jí)分類的思想，研

6、發(fā)了大區(qū)域生態(tài)環(huán)境遙感信息自動(dòng)提取模塊，應(yīng)用于塔里木河流域內(nèi)的土地利用、荒漠化、植被、鹽漬化等專題信息提取，信息提取精度達(dá)到87％，校正后達(dá)到95％，建立了大規(guī)模信息提取技術(shù)應(yīng)用的方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 為方便信息自動(dòng)提取和人機(jī)交互解譯，設(shè)計(jì)建立了全新、完善的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，提高了信息提取、交互解譯和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的精度，實(shí)現(xiàn)了解譯標(biāo)志和參考信息系統(tǒng)化管理。 4．研究開發(fā)實(shí)現(xiàn)了遙感與GIS功能的有機(jī)融合。分別基于IDL 語(yǔ)言和AO控件開

7、發(fā)，在統(tǒng)一界面下實(shí)現(xiàn)了遙感影像數(shù)據(jù)處理、標(biāo)志建立、信息提取、編輯校正、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析統(tǒng)計(jì)的一體化工作流程；其次，在“數(shù)據(jù)流集成式”的體系結(jié)構(gòu)下，遙感監(jiān)測(cè)信息還可以利用生態(tài)分析子系統(tǒng)的強(qiáng)大空間分析能力進(jìn)行數(shù)據(jù)的深層分析和運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)生態(tài)預(yù)警和土地利用變化趨勢(shì)分析?？朔艘酝b感圖像處理軟件和GIS軟件各自的弱點(diǎn)，將遙感圖像處理、信息提取與GIS編輯分析功能有效地集成為實(shí)用性更強(qiáng)的系統(tǒng)。 5．將CA模型與GIS的專業(yè)分析有機(jī)地結(jié)合在一