王珊　楊萍萍　邊曉蓉

摘 要：地理信息系統(tǒng)（GIS）是用于地理資源管理及規(guī)劃的軟件系統(tǒng)，隨著技術(shù)發(fā)展與農(nóng)業(yè)可持續(xù)化要求，GIS在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用日益增多，其優(yōu)勢也很明顯，并在實際應(yīng)用中有很好的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：GIS；農(nóng)業(yè)生態(tài)；可持續(xù)發(fā)展

一、GIS在國內(nèi)外的發(fā)展

1963年，加拿大測量學(xué)家首次提出了地理信息這一術(shù)語，并于1971年建立了加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），這是世界上第一個GIS。同時，國外那些與GIS有關(guān)的組織及機構(gòu)紛紛建立。這些組織及機構(gòu)在傳播GIS知識、發(fā)展GIS技術(shù)方面起了重要的作用。

我國地理信息系統(tǒng)方面的工作自80年代初開始。以1980年中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所成立全國第一個GIS研究室為標志，在幾年的起步發(fā)展階段中，我國地理信息系統(tǒng)在理論探索、硬件配制、軟件研制、規(guī)范制訂、區(qū)域試驗研究、局部系統(tǒng)建立、初步應(yīng)用試驗及技術(shù)隊伍培養(yǎng)等方面都取得了進步，積累了經(jīng)驗，為在全國范圍內(nèi)展開地理信息系統(tǒng)的研究及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)如今，GIS在很多領(lǐng)域已經(jīng)投入使用，在很多公共基礎(chǔ)建設(shè)方面得到了具體應(yīng)用，并得到政府的高度關(guān)注。國內(nèi)也已有運行或建設(shè)中城市測繪信息系統(tǒng)或測繪數(shù)據(jù)庫。一系列GIS軟件相繼研制開發(fā)成功，大多高等院校都開設(shè)了相關(guān)的專業(yè)學(xué)科，專門從事信息系統(tǒng)活動的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)陸續(xù)成立。

二、GIS在農(nóng)業(yè)生態(tài)中應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查綜合了地球化學(xué)、生態(tài)、地貌、土壤、水文、等地質(zhì)生態(tài)環(huán)境因素，是一項綜合性的系統(tǒng)工程，GIS的引入提高了農(nóng)業(yè)生態(tài)在地球化學(xué)評價及空間格局分析的可視化水平及定量精細程度，是為農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)劃研究提供決策支持的系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)因其科學(xué)可視化、多層次、易操作等特點，可以分類存儲并分析各種空間和數(shù)字數(shù)據(jù)，因而在農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查中可以用來存儲信息、分析情勢、輔助決策等，并可建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，用來輔助管理決策系統(tǒng)。

（一）GIS在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與管理中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)資源就是人們從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或農(nóng)業(yè)經(jīng)濟活動所利用或可資利用的資源。農(nóng)業(yè)資源調(diào)查是對農(nóng)業(yè)資源屬性的摸底。GIS通過整合氣候圖，土壤圖等的信息，建立農(nóng)業(yè)資源屬性的空間及統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。農(nóng)業(yè)資源圖形和數(shù)據(jù)庫結(jié)合，促進了農(nóng)業(yè)資源檔案的計算機化，便于發(fā)展農(nóng)業(yè)資源自動化管理。GIS與數(shù)據(jù)庫結(jié)合的信息系統(tǒng)比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫查詢更科學(xué)，數(shù)據(jù)更新更及時，圖表輸出也使得查詢更為直觀。

（二）GIS在進行農(nóng)業(yè)區(qū)劃的應(yīng)用

在進行農(nóng)業(yè)區(qū)劃時，將GIS與當?shù)刈匀毁Y源，經(jīng)濟資源的數(shù)據(jù)庫結(jié)合，生成農(nóng)業(yè)區(qū)劃統(tǒng)計圖件?；?qū)IS與遙感系統(tǒng)結(jié)合，利用遙感結(jié)果與GIS的功能，動態(tài)模擬各個農(nóng)業(yè)區(qū)劃方案并進行評價，由此繪制各種綜合評區(qū)劃圖和評價圖，直觀地顯示農(nóng)業(yè)區(qū)劃結(jié)果。

（三）利用GIS對農(nóng)業(yè)土地適宜性進行評價

土地適宜性評價是通過對土地的自然、經(jīng)濟屬性的綜合鑒定，闡明土地屬性所具有的生產(chǎn)潛力，已經(jīng)對農(nóng)、林、牧、漁等各業(yè)的適宜性、限制性及其程度差異的評定。GIS可以將土壤類型、質(zhì)地、有機質(zhì)含量、氮磷鉀含量等土地屬性數(shù)據(jù)整合，依據(jù)這些因素對農(nóng)作物生長影響的程度劃分不同等級，在GIS中進行分析和運算，從而生成土壤的適宜性評價圖，還可以依照實際情況建模，進行農(nóng)業(yè)土地適宜性的單因素評價及多因素綜合評價，實現(xiàn)土地適宜性的分級。

（四）開展農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究

GIS在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究中應(yīng)用廣泛，主要有環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價與環(huán)境影響評價、環(huán)境預(yù)測規(guī)劃與生態(tài)管理以及面源污染防治等。就環(huán)境監(jiān)測而言，依據(jù)GIS的模型功能，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測日常工作需求，建立農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境模型，模擬區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化及發(fā)展趨勢，為決策及管理提供依據(jù)；就環(huán)境質(zhì)量而言，由于污染源的區(qū)域性、污染物的流動性以及區(qū)域梯度變化，用GIS作為支持系統(tǒng)可使環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果更加科學(xué)及直觀。

（五）進行農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)測與控制

利用遙感、GIS及計算機等技術(shù)對重大農(nóng)業(yè)災(zāi)害進行綜合測評，為政府及有關(guān)機構(gòu)提供及時有效、準確可靠的決策信息，使減災(zāi)、防災(zāi)、救災(zāi)等有更充分的科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展提供有力保證。對有災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域，可以根據(jù)GIS空間信息計算出的大致受災(zāi)面積，進而估算該區(qū)域的經(jīng)濟損失。根據(jù)GIS的空間特性，對某一區(qū)域歷史數(shù)據(jù)的演變分析，對區(qū)域內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的基本規(guī)律、時空分布、危害程度等進行綜合評價及模擬，并對災(zāi)害發(fā)展趨勢進行預(yù)測，為防災(zāi)、減災(zāi)提供分析對策。

（六）進行農(nóng)作物估產(chǎn)與監(jiān)測

農(nóng)作物估產(chǎn)及監(jiān)測對國家及時了解農(nóng)作物產(chǎn)量，制定糧食進出口政策及價格至為重要。其內(nèi)容主要包括兩方面：估算作物種植面積；由單產(chǎn)模型、長勢遙感監(jiān)測來確定估產(chǎn)模式。科學(xué)、準確地估產(chǎn)，提供數(shù)字化、圖像化的農(nóng)情，對政府進行科學(xué)、正確的決策具有重要意義。目前，由RS（遙感系統(tǒng)）、GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)結(jié)合構(gòu)成的“3S”技術(shù)體系已被許多國家選用來進行農(nóng)情監(jiān)測分析。我國農(nóng)作物遙感估產(chǎn)現(xiàn)已發(fā)展到小麥、水稻、玉米及牧草等多種農(nóng)作物。

三、GIS管理項目數(shù)據(jù)的目標及優(yōu)勢

（一）GIS管理項目數(shù)據(jù)的目標

1.建立管理模塊，進行農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)圖庫管理。各單位應(yīng)用相同GIS軟件進行作業(yè)，并統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、編碼，由該GIS軟件統(tǒng)一管理海量農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)：可以將同一地區(qū)的不同調(diào)查項目數(shù)據(jù)按照一定標準進行打包、存儲并提供不同層次的詳細查詢功能；將不同地區(qū)的各種數(shù)據(jù)按照地理坐標值進行拼接、匯總，形成一個大的地域管理數(shù)據(jù)庫；實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，用戶可以根據(jù)需要，查詢、調(diào)用一定范圍內(nèi)的各種有關(guān)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)。

2.按照用戶需要，對數(shù)據(jù)進行分類管理，可將數(shù)據(jù)按照調(diào)查內(nèi)容大致分為土壤地球化學(xué)元素分布數(shù)據(jù)、水地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)、巖石與礦物類型分布數(shù)據(jù)、土壤類型分布數(shù)據(jù)、植物種屬分布數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)數(shù)據(jù)、地形與地貌調(diào)查數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)等，同類型數(shù)據(jù)可以快捷瀏覽查詢與調(diào)用。

3.GIS結(jié)合數(shù)據(jù)庫管理軟件、決策支持軟件共同構(gòu)筑“農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫管理與決策支持系統(tǒng)”。希望通過各種數(shù)據(jù)的存儲、更新與查詢、調(diào)用，能為農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、環(huán)保等領(lǐng)域的管理部門的行政決策，企業(yè)單位的投資，農(nóng)業(yè)起到咨詢、幫助等輔助作用。使這些部門一單位可以在較短的時間內(nèi)查詢到所需農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)資料，以便使其做出的宏觀的或具體的決定更有針對性、更準確、更迅速，從而大幅提高工作效率。

（二）GIS進行數(shù)據(jù)管理的優(yōu)勢

農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查項目是一個涉及廣泛，數(shù)據(jù)龐雜的綜合性科研項目，應(yīng)用統(tǒng)一的GIS軟件進行數(shù)據(jù)管理可以有以下優(yōu)點。

1.有利于數(shù)據(jù)管理標準化，減少大量重復(fù)性的工作，簡化數(shù)據(jù)整理過程，便于統(tǒng)一管理，規(guī)范操作，以便于不同科研單位、不同子項日之間的交流與綜合分析。例如，GIS可以將同一地理區(qū)域的不同調(diào)查項目分層管理，易于對特定對象的研究，再將不同的層進行拼接，形成綜合、完整的區(qū)域調(diào)查成果。而且各層擁有獨立的屬性數(shù)據(jù)庫，可以方便的進行調(diào)整各項資料內(nèi)容。

2.GIS的輸入、輸出很方便，有利于數(shù)據(jù)的存儲與調(diào)出，且硬件要求較低，通常一部GPS儀及手提電腦便可滿足要求。資料保存簡單，可方便研究人員快速、高效的查閱、比對各種數(shù)據(jù)，尤其是對于野外研究工作非常便利，可以在較短時間內(nèi)完成很高精度的定點采樣、野外精確測量等工作，節(jié)省大量人力物力。

3.利于更好地發(fā)掘數(shù)據(jù)的科研價值。在GIS支持下，各種資料、數(shù)據(jù)可以進行廣泛的各種空間現(xiàn)實的對比、迭合與綜合分析；可以將同一地理事物的不同信息特征綜合儲存，使它們保持共通性，同時又兼顧到不同屬性特征間的獨立性。更重要的是GIS將抽象數(shù)據(jù)值賦予到形象的矢量圖形中，可以多方位，多角度地比較數(shù)據(jù)值，各種屬性值可以縱向的（不同地理區(qū)域之間）、橫向的（不同區(qū)域的相同屬性項）比較，利于觀察各種屬性在地理上的內(nèi)在聯(lián)系。例如在測定某地理坐標點的元素分布時，可以將元素含量、化學(xué)態(tài)等與該點所在地理、交通、人口、工業(yè)、村鎮(zhèn)等共同編制成圖，由此可以有效分析出該點某元素地球化學(xué)異常的成因條件。

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