级森林经理资源环境监测预评价Word格式.docx
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指导教师:
学习副教授
成绩:
2013年07月05
目录
前言1
1、组件GIS概述2
1.1GIS2
1.2组件GIS2
1.2.1小巧灵活、价格便宜2
1.2.2无须专门GIS开发语言3
1.2.3强大的GIS功能3
1.2.4开发简捷3
1.2.5更加大众化4
2、监测系统总体方案5
2.1病虫害防治的重要性5
2.2监测系统总体规划5
2.3技术路线6
2.4组件GIS设计监测模型的实现形式7
2.3.1独立开发模式7
2.3.2宿主型开发模式7
2.3.3GIS组件开发模式7
3、结论8
参考文献9
基于组件GIS的森林病虫害动态监测系统设计
摘要
目前,GIS技术在林业资源监测、经营与管理以及病虫害防治领域得到了越来越广泛的应用,在很大程度上提高了林业资源管理的准确性和实时生。
基于GIS技术数字林业示范工程的研究与应用大大提高了林业生产与经营管理水平,推动了林业信息化进程,促进了林业的可持续发展和永续利用。
基于VisualBasic的组件GIS在近几年发展迅速,VB是使用人数最多的编程语言之一,拥有大量的科研工作者奋斗在VisualBasic的一线上,VisualBasic也因此得到发展,组件GIS是面向对象面向GIS的开发程序。
据统计数据,我国损失的森林面积因为病虫害的侵害而积逐年扩大,从1950年代的100万hm2,1960年代为140万hm2,到了1990年代上升至1100万hm2,平均每年递增四分之一,森林病虫害已经对我国的经济产生了影响全国森林面积中受到病虫害侵害的面积达到五分之一,相当于人工造林面积的四分之一,由此可见森林病虫害已经严重阻碍了我国林业的可持续发展(胡映泉,2006)。
1998年因病虫危害致死树林达到4亿多株,相当于每年人工造林面积的6%左右(戴昌达,1992a),随着森林病虫害逐渐加重,加深了人们的保护森林的意识,森林病虫害研究的对象和内容不断丰富,相关的研究工作也越来越深入(舒朝然,1993)。
国家在森林病虫害的研究重点将是采用何种技术和手段实现病虫害的控制和消灭,最终使森林环境不断健康发展,使之产生更大的经济效益。
随着遥感技术、GIS技术和计算机技术的进步和我国逐渐加快了林业信息化速度,我国会不断对这方面缺陷的加大投入。
对GIS技术、遥感技术、网络技术、数据库技术进行了结合,并利用监测与预测模型对森林病虫害进行预测和防治、系统使森林病虫害的监测。
3S之所以能在各个领域得到广泛应用,不仅仅因为平台本身的稳定性和高效性,还在于基于3S的开发的发展已经上了一个新台阶。
编程语言的迅速发展,为3S的发展提供了新的契机与方向,从任何标准来说,VisualBasic都是世界上使用人数最多的语言,VB拥有图形用户界面(GUI)和快速应用程序开发(RAD)系统,可以轻易连接数据库,或者轻松的创建ActiveX控件。
预测和防治工作现代化、科学化,提高了森林病虫害监测、预测和防治的工作效率,促进了森林病虫害监测、预测和防治的信息化(缪天宇,2007)。
关键词:
组件3S、病虫害、森林资源、防治
DesignOfDynamicMonitoringSystemOfForestDiseasesAndInsectPestsBasedOnGISComponent
Abstract
Atpresent,theGIStechnologyintheforestresourcesmonitoring,managementandcontrolofplantdiseasesandinsectpestshasbeenusedmoreandmorewidely,toalargeextentimprovestheaccuracyofforestresourcesmanagementandreal-time.ResearchandapplicationofGIStechnologyindigitalforestrydemonstrationprojectcangreatlyimprovetheforestryproductionandmanagementlevelbasedontheprocessofinformatization,forestry,promotethesustainabledevelopmentofforestryandthesustainableutilization.BasedontheVisualBasiccomponentofGIShasdevelopedrapidlyinrecentyears,VBisoneofthelargestnumberofprogramminglanguages,hasalargenumberofresearchworkersstruggleintheVisualBasicline,VisualBasichasalsobeendeveloped,componentGISisanobject-orienteddevelopmentfortheGISprogram.
Accordingtostatistics,China'
slossofforestareabecauseofdiseasesandinsectsandtheproductisincreasingyearbyyear,from1950inthe1000000hm21960in1400000Hm2,to1990yearsupto11000000Hm2,theaverageannualincreaseof1/4,forestpestsanddiseasesofourcountryeconomyproducedbypestsanddiseasetothearea1/5theimpactofnationalforestarea,theequivalentofartificialafforestationareaof1/4,hasseriouslyhinderedthesustainabledevelopmentofChina'
sForestryforestpestthusharm(HuYingquan,2006).Atpresent,ourforestpestoccurrenceareaequivalenttoabout200timesmorethantheforestfire.In1998duetopestdamagelethaltreesreached4millionlines,aboutequaltotheannualafforestationareaof6%(withChanda,1992a),alongwiththegraduallyincreaseofforestpestsanddiseases,enhancepeople'
sawarenessofprotectionforest,forestpestresearchobjectandconstantlyenrichthecontent,therelatedresearchworkisalsomoreandmorein-depth(ShuZhaoran,1993).Researchofkeycountriesintheforestdiseasesandpestswillbecontrolledbythetechnologyandmeansofrealizationofplantdiseasesandinsectpestsanddestroytheforestenvironment,thehealthydevelopment,toproducemoreeconomicbenefit.
Withthedevelopmentofremotesensingtechnology,GIStechnologyandcomputertechnologyprogressandChinahasacceleratedthespeedofforestryinformation,ICongressforthisdefectsincreaseinvestment.ForestrypestdamagebyArcGISserverremotesensingmonitoringandpredictionsystemGIStechnology,remotesensingtechnology,networktechnology,databasetechnologybasedon,monitoringandusingmonitoringandpredictionmodelofforestpestforecastandcontrol,systemofforestdiseasesandinsectpests.3Scanbewidelyusedinvariousfields,notonlybecauseofthestabilityoftheplatformitselfandefficiency,alsoliesinthedevelopmentof3Sbaseddevelopmenthasbeenraisedtoanewlevel.Therapiddevelopmentofprogramminglanguage,providesanewopportunityanddirectionforthedevelopmentof3S,byanystandards,VisualBasicistheworld'
smostwidelyusedlanguage,VBhasagraphicaluserinterface(GUI)andrapidapplicationdevelopment(RAD)system,canbeeasilyconnectedtothedatabase,oreasilycreateActiveXcontrol.Forecastandpreventionofmodern,scientific,improveforestpestanddiseasemonitoring,predictionandcontroloftheworkefficiency,promotetheforestpestanddiseasemonitoring,predictionandcontrolofinformation(MiuTianyu,2007).
KeyWords:
Component3S,Plantdiseasesandinsectpests,Forestresources,Preventionandcontrol
前言
3S技术是近年来发展起来的一门空间信息科学核心技术,是以遥感(RemoteSensing,RS)、地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)和全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)为主且与地理空间信息有关的科学技术。
GIS有着极其广泛的应用范围,在自动制图、城市基础设施管理、人口数量管理、城市规划、交通运输、森林资源等很多领域都有着GIS的应用(曹瑜等,1999)。
在林业方面,地理信息系统在森林资源清查、林业灾害监测、造林采伐规划及林业决策等多个方面都有所应用,并且发挥着巨大的作用。
GIS与林业结合,可以进行林业统计,面积,物种分布等工作。
作为森林调查的二具、森林资源分析的工具、森林经营管理的工具(黎薇,2003;
Yinhaiwei,2004)。
在GIS的开发中,组件GIS发展最为迅速。
组件式GIS开发工具是计算机技术发展的产物,代表了GIS开发的发展方向。
它不仅有标准的开发平台和简单易用的标准接口,还可以实现自由、灵活的重组。
组件式GIS开发工具的核心技术是微软的组件对象模型(COM)技术,新一代组件式GIS开发工具多是采用ActiveX控件技术实现的。
随着生态文明的建设深入人心,人们对环境对自然的要求越来越高,然而森林病虫害却影响着这一进程,3S技术的应用为森林病虫害的防治提供了技术支持。
森林病虫害是影响森林健康的主要因素之一,由于森林病虫害对人类造成了不容忽视的为害,人们越来越认识到森林的重要性和对病虫害防治的必要性。
进入20世纪90年代以来,我国森林病虫害发生极为严重,远远高于世界的平均水平,仅中度以上受害面积就达426.7万hm2,相当于年人工造林面积的80%(潘宏阳,2002)。
据1985年的病虫害统计,该年因病虫害损失的材积量达1450万m3,同年因火灾损失材积120万m3,有时病虫危害损失已大大超过森林火灾造成的破坏(王劲峰,1993)。
又如,我国每年约有60%的松林面积受到松毛虫不同程度的危害(侯陶谦,1987),由此可见,森林病虫害已经给我国宝贵的森林资源和林业建设带来了严重的危害。
本设计是基于GIS的森林病虫害监测系统的初步研究,目的是设计出能够动态反应森林病虫害的发生情况。
1、组件GIS概述
组件GIS是编程语言的组件与GIS平台结合的产物。
现在已经有大量的科研工作者在这一领域取得成果,组件GIS的发展使得地理信息上了一个新台阶。
1.1GIS
GIS(GeographicInformationSystem)即地理信息系统,是一个专门管理地理信息的计算机软件系统,是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,用于空间和地理有关的数据的采集、存储、提取、检索、分析、显示、制图,实现综合管理和分析应用的技术系统。
它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息,而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等,还能查询、检索、修改、输出、更新等。
地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能,就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上,成为信息可视化工具,清晰直观地表现出信息的规律和分析结果,同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。
总之,地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。
通俗地讲,地理信息系统是信息的“大管家”。
地理信息系统一般由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型图形用户界面及系统人员组成。
1.2组件GIS
组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一,为了适应这种技术潮流,GIS软件象其他软件一样,已经或正在发生着革命性的变化,即由过去厂家提供了全部系统或者具有二次开发功能的软件,过渡到提供组件由用户自己再开发的方向上来。
无疑,组件式GIS技术将给整个GIS技术体系和应用模式带来巨大影响。
组件GIS有着天然的优势和特点。
1.2.1小巧灵活、价格便宜
由于传统GIS结构的封闭性,往往使得软件本身变得越来越庞大,不同系统的交互性差,系统的开发难度大。
在组件模型下,各组件都集中地实现与自己最紧密相关的系统功能,用户可以根据实际需要选择所需控件,最大限度地降低了用户的经济负担。
组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力,并且能以灵活的方式与数据库系统连接。
在保证功能的前提下,系统表现得小巧灵活,而其价格仅是传统GIS开发工具的十分之一,甚至更少。
这样,用户便能以较好的性能价格比获得或开发GIS应用系统。
1.2.2无须专门GIS开发语言
传统GIS往往具有独立的二次开发语言,对用户和应用开发者而言存在学习上的负担。
而且使用系统所提供的二次开发语言,开发往往受到限制,难以处理复杂问题。
而组件式GIS建立在严格的标准之上,不需要额外的GIS二次开发语言,只需实现GIS的基本功能函数,按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接口。
这有利于减轻GIS软件开发者的负担,而且增强了GIS软件的可扩展性。
GIS应用开发者,不必掌握额外的GIS开发语言,只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境,以及GIS各个控件的属性、方法和事件,就可以完成应用系统的开发和集成。
目前,可供选择的开发环境很多,如VisualC++、VisualBasic、VisualFoxPro、BorlandC++、Delphi、C++Builder以及PowerBuilder等都可直接成为GIS或GMIS的优秀开发工具,它们各自的优点都能够得到充分发挥。
这与传统GIS专门性开发环境相比,是一种质的飞跃。
1.2.3强大的GIS功能
新的GIS组件都是基于32位系统平台的,采用InProc直接调用形式,所以无论是管理大数据的能力还是处理速度方面均不比传统GIS软件逊色。
小小的GIS组件完全能提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力。
1.2.4开发简捷
由于GIS组件可以直接嵌入MIS开发工具中,对于广大开发人员来讲,就可以自由选用他们熟悉的开发工具。
而且,GIS组件提供的API形式非常接近MIS工具的模式,开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空间数据,无须对开发人员进行特殊的培训。
在GIS或GMIS的开发过程中,开发人员的素质与熟练程度是十分重要的因素。
这将使大量的MIS开发人员能够较快地过渡到GIS或GMIS的开发工作中,从而大大加速GIS的发展。
1.2.5更加大众化
组件式技术已经成为业界标准,用户可以象使用其他ActiveX控件一样使用GIS控件,使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统。
组件式GIS的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具,同时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的的可视化工具。
2、监测系统总体方案
2.1病虫害防治的重要性
我国森林病虫害不断扩大的趋势现象,主要是因为对于国家病虫害防治的投入不足、森林资源的管理体制不完善、林业病虫害防治技术基础设施较差、应用的技术不先进和气候复杂多变等因素,森林病虫害监测和预测技术手段落后是其中非常重要的原因,光靠传统的靠人力资源在地面进行病虫害调查远远不能满足现阶段林业可持续发展和森林病虫害防治管理的需要,必须发展更为先进、实用的监测和预测技术和手段,全面提高森林病虫害防治能力,才可能彻底改变我们灾后救灾的恶性循环和被动局面。
2.2监测系统总体规划
本文主要是对森林病虫害监测系统的初探,目的是寻找能够动态展示森林病虫害的一个平台。
通过组件GIS和RS、GPS等的协同可以使监测系统的设计更加实用可靠。
这个平台可以真实展现病虫害的发病范围、地点以及发病类型,借助遥感图像,对发病地图进行数据采集,确定病虫害等级和类型等。
地理信息系统(GlS)、网络(web)、遥感(RS)技术的不断发展使森林虫害的监测与预测有了新的技术手段,对其的作用主要包括:
(l)遥感技术的实时、快速、覆盖范围广的特点,可对病虫害的发生地点进行动态跟踪监测,可以及时发现病虫害的发生地点的信息,并对生长区域的生态环境信息进行监测,并以图像文件的形式直观的显示出来;
(2)GIS的空间数据分析和处理功能,建立病虫害的信息空间数据库,可以及时有效对病虫害相关空间数据进行分析和处理,并可以对病虫害信息进行专题图的绘制;
(3)遥感技术与GIS技术的结合,可以对病虫害发生的地点、定时及动态综合信息进行分析,提供病虫害的空间变化范围及严重程度等信息,为建立病害虫的发生监测与预测模型提供依据。
系统依托GIS平台,通过组件GIS强大的功能,设计森林病虫害可视化窗口,直观呈现病虫害情况。
2.3技术路线
技术路线图,如图2-1所示。
2.4组件GIS设计监测模型的实现形式
目前流行的应用型GIS的开发方式主要有3种模式:
独立开发模式、宿主型开发模式和GIS组件开发模式:
2.3.1独立开发模式
指不依赖于任何GIS工具软件,从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果
输出,所有的算法都由开发者独立设计完成,然后选择某种程序设计语言,如VisualC++、VisualBasic等,在一定的操作系统平台上编程实现。
这种方法的特点是开发系统无需依赖任何商业GIS工具软件,开发成本低。
但此种方式开发周期长,难度大,软件功能相对简单。
2.3.2宿主型开发模式
是指基于GIS平台软件所提供的基于自身的二次开发语言进行的应用系统开发,如
ArcView中的Avenue语言、MapInfoProfessional的MapBasic语言。
这种开发方式简便易行,但所开发的系统不能脱离GIS平台,而且功能较弱,移植性差,用户界面受平台软件的限制,由于该种开发方式是解释执行的,因此运行效率低。
2.3.3GIS组件开发模式
是指利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在组件技术基础上的GIS功能组件(如ESRI公司的MapObjects、MapInfo公司的MapX等),来实现GIS的各种功能。
开发人员可以很方便地利用通用的开发工具,特别是面向对象的可视化开发工具,如VisualBasic、VisualC++等进行二次开发。
过比较上述3种开发方式可以看出,基于组件式的GIS二次开发模式结合了GIS平台软件和可视化开发软件的优点,既可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能,又可以利用其它可视化开发语言的高效、方便的编程特点,不仅能大大提高应用系统的开发效率,而且使用可视化软件开发工具所开发出来的应用程序具有良好的外观界面,更强大的数据库功能,而且可靠性好、便于维护。
因此,本次开发选择GIS组件式开发模式,即使用ESRI公司的ArcgisEngine组件,结合面向对象开发语言VisualBasic6.0来开发适合林业资源管理的信息系统。
3、结论
随着社会经济的发展,林业信息化进程不断加快,林业产业结构调整,森林病虫害防治面临更多挑战,GIS以及组件GIS的地位将不断提高。
而在中国,特别是基层林业系统,虽都已经引入这门技术,但技术人员素质需不
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