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

1、近年來，隨著現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境研究和現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，3S技術正在不斷深入和廣泛地應用于生態(tài)環(huán)境領域，數(shù)字生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設成為重要的發(fā)展趨勢。但是目前國內實際運行的生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)還很少，技術手段還很不完善，遙感和GIS沒有實現(xiàn)有機的融合，生態(tài)信息的提取主要依靠目視解譯或人機交互的辦法，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)信息難以實現(xiàn)有效共享，導致在現(xiàn)階段還是難于全面、準確、迅速地實現(xiàn)生態(tài)環(huán)

2、境的實時動態(tài)監(jiān)測和預報，直接影響了保護措施和調控對策的實施效果。 塔里木河流域面積102×10<'4>kin<'2>，是我國重要的少數(shù)民族聚居區(qū)，國家級棉花、石油化工基地和21世紀能源戰(zhàn)略接替區(qū)，具有十分重要的政治、軍事和經(jīng)濟戰(zhàn)略地位，但近幾十年來，隨著人口增加，社會經(jīng)濟發(fā)展，水資源的無序開發(fā)和低效利用，下游近400km河道斷流萎縮，尾閭臺特瑪湖干涸，中下游植被衰敗，并有向上游發(fā)展的趨勢，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化。本論文根據(jù)塔里木河流域

3、生態(tài)變化特征和生態(tài)保護治理與管理需求，在國家重大項目“塔里木河流域水量調度管理系統(tǒng)”支持下，利用組件式GIS技術進行二次開發(fā)，為塔里木河流域設計、研發(fā)、建立了生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。通過對“塔里木河流域生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)”平臺理論、總體設計與開發(fā)的深入研究，取得了以下重要成果和結論。 1．在“數(shù)字流域”框架體系下，以生態(tài)環(huán)境遙感業(yè)務流程為主線，充分應用并集成“3S”技術手段，開發(fā)建立了生態(tài)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲管理、動態(tài)監(jiān)

4、測、分析與預警，及信息共享的大型綜合性、業(yè)務化運行系統(tǒng)。系統(tǒng)操作簡單，使用方便，結構合理，邏輯關系清楚，實用性強。采用“數(shù)據(jù)流集成式”的體系結構，以數(shù)據(jù)集成為中心，以各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流動關系為紐帶，把整個系統(tǒng)集成為基于子系統(tǒng)數(shù)據(jù)間關系緊密、物理結構松散的組件式系統(tǒng)，為數(shù)字塔里木河流域建設奠定了基礎。 2．根據(jù)塔里木河流域生態(tài)環(huán)境及相關因素的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，采用數(shù)據(jù)倉庫管理技術，以及空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一體化、多源數(shù)據(jù)無縫集成

5、、海量空間數(shù)據(jù)存儲技術的建庫思想，設計了可以實現(xiàn)拓撲和非拓撲、空間和屬性、矢量．柵格一體化的流域空間數(shù)據(jù)庫，科學地解決了如何在“計算機”中對流域的“復雜實體”和“海量空間數(shù)據(jù)”進行有效組織和一體化管理問題，建立了塔里木河流域多源、多尺度、多類型、跨帶的無縫、海量空間數(shù)據(jù)庫。 3．采用不同尺度、不同時間分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，構建了多層次、多目標的流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測運行體系。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)境遙感信息自動提取模塊，應用于塔里木河流域內的土地利用、荒漠化、植被、鹽漬化等專題信息提取，信息提取精度達到87％，校正后達到95％，建立了大規(guī)模信息提取技術應用的方法和技術標準。 為方便信息自動提取和人機交互解譯，設計建立了全新、完善的知識庫系統(tǒng)，提高了信息提取、交互解譯和動態(tài)監(jiān)測的精度，實現(xiàn)了解譯標志和參考信息系統(tǒng)化管理。 4．研究開發(fā)實現(xiàn)了遙感與GIS功能的有機融合。分別基于IDL 語言和AO控件開

7、發(fā)，在統(tǒng)一界面下實現(xiàn)了遙感影像數(shù)據(jù)處理、標志建立、信息提取、編輯校正、動態(tài)監(jiān)測和分析統(tǒng)計的一體化工作流程；其次，在“數(shù)據(jù)流集成式”的體系結構下，遙感監(jiān)測信息還可以利用生態(tài)分析子系統(tǒng)的強大空間分析能力進行數(shù)據(jù)的深層分析和運算，實現(xiàn)生態(tài)預警和土地利用變化趨勢分析?？朔艘酝b感圖像處理軟件和GIS軟件各自的弱點，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用性更強的系統(tǒng)。 5．將CA模型與GIS的專業(yè)分析有機地結合在一