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林业生物灾害地理信息系统应用研究综述 朱先锋 摘要：地理信息系统具有强大的空间分析能力，是实现林业生物灾害的精确管理的重要工具。运用ENVI与ArcGIS一体化集成平台，建立林业生物灾害TSE分析模型，实现林业生物灾害的精细化预报，为林业生物灾害精确管理，提供可靠的依据。 关键词：地理信息系统；遥感；林业生物灾害；精确管理 1.地理信息系统发展概述 地理信息系统，即Geographic Information System，Geo－Information system，或者GIS。广义的是指地理空间信息管理系统，通常意义上的是狭义的，是指获取、存贮、查询、分析和显示地理空间数据的信息处理系统。 最早的可操作的地理信息系统，是20世纪60年代初，Tomlinson为加拿大土地勘查局存贮、操作和分析数据开发的CGIS（Tomlinson,1984）。随着计算机图形学的发展（Chrisman,1988），地图叠置和拓扑网络分析等空间分析方法的引入（Coppock,1988;Rhind,1988），以及行式打印机和笔试绘图仪的研发，GIS技术日臻成熟。 在众多的GIS平台中，Esri的ArcGIS为用户提供了一个可伸缩的、较为全面的GIS平台，被广泛用于交通、水利、电信、物流、国防、气象、应急救灾、环境、科研、教育等行业的地图生产、数据分析与共享。[1] 2.当前国外地理信息系统应用 GIS最先主要用于土地利用规划、野生动物栖息地分析、自然灾害评估、林木管理与河流监控等自然资源管理领域，如美国地质调查局通过国家地图项目，提供了全美范围内的地理空间数据，应用于跨领域的野火分析、土地利用、气象与水文信息服务等自然资源管理领域。随着GIS应用领域的不断拓展，GIS很快被用于灾害风险分析、紧急救援、犯罪分析、公共健康管理、环境管理、地籍管理、交通应用、精准农业。再加上空间定位技术和互联网的普及与GIS的融合，GIS很快应用于各领域的导航服务，尤其是当今智能手机和车载导航仪的普及，GIS的导航应用已经成为普通民众不可缺少的出行工具之一。 3.国内林业生物灾害监测中GIS的应用 在国内的林业生物灾害管理中，GIS的应用起步较晚。最早主要用于林业生物灾害的数据统计与显示，如武红敢、石进、蒋丽雅、叶勤文、马圣安、汪赟等利用安徽省潜山县的二类森林资源清查基础数据，研发了森林病虫害监测与管理系统，用于林业生物灾害监测的数据统计、报表与制图（2001）。骆社周、申维、郑晖、周艳兵等研发了基于GIS的松毛虫管理系统，主要用于预测并在地图上显示马尾松毛虫的发生状况（2006）。孙浩忠、周燕萍、兰桂芬、姚晓燕则提出了利用GPS和GIS绘制县级森林病虫害监测网点位置图的方法（2008）。覃传恒开发了基于GIS的广西森林病虫害管理信息系统，用于林业生物灾害监测的数据采集、查询与统计制图（2008）。[2～5] 随着ArcGIS在林业系统的普及，ArcGIS的空间分析工具也逐渐应用到林业生物灾害管理之中。马菁在GIS的信息量模型对林业生物灾害空间预测方面做了探讨性研究（2014）。李浩明开发了基于ArcGIS Server的林业病虫害遥感监测与预测系统，实现了落叶松锉叶峰（Pristphora Iaricis）发生和预测空间数据的显示、查询、空间分析和组织管理等功能。张国庆利用ArcGIS的空间分析工具，对安徽省潜山县第三次林业有害生物普查数据进行了统计分析（图1），并结合历年发生数据，将其应用于2016年的林业生物灾害长期预报、中期预报和短期生产性预报（图2）（2015,2016）。[6～10] 4.林业生物灾害地理信息系统应用展望 （1）ENVI5.2与ArcGIS一体化集成 随着遥感技术的发展，3S技术（Remote Sensing，RS；Geographical
information System，GIS；Global Positioning System，GPS）广泛应用各个行业。尤其是时近年来，Exelis
Visual Information Solutions公司的ENVI 5.2的发布，实现了与Esri的 ArcGIS平台的融合，使得遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分，与ArcGIS一体化集成。 （2）TSE在林业生物灾害精细化管理中的应用 张国庆在提出复杂系统生态论的TSE分析方法（TSDA，Time-Space Dynamic Analysis About Event）的同时，并将其应用于包括林业生物灾害在内的生态系统精确管理方法，运用一体化的ArcGIS和ENVI集成平台，建立林业生物灾害TSE精细化预测预报模型，采用PDCS（Plan，Do，Check，Study）循环，不断提高遥感数据解析的精确度和GIS数据管理的精细度，通过系统关键因子分析，实现林业生物灾害精细化管理。[11～19] （3）GIS在林业生物灾害精确管理中的应用趋势探讨 GIS在林业生物灾害精确管理中的应用，是林业生物灾害精确管理未来发展趋势。笔者认为，在数据获取方面，对于大尺度空间的监测，可以使用高分卫星影像数据，快速获取林业生物灾害发生信息；对于小空间尺度的监测，可以根据需要，采用化学、物理诱集，在线视频监测，航空遥感，或者局地无人机超低空遥测。 在数据分析方面，采用TSE方法，引用新的数学分析技术，对上述数据进行建模分析，获取较为精确的预测预警模型，实现林业生物灾害的精细化预报，为林业生物灾害精确管理，提供可靠的依据。 参考文献 [1]Kang-tsung Chang，Introduction to Geographic Information Systems[M]，New York：McGraw-Hill Companies，2008:2～15 [2]武红敢，石进，蒋丽雅，叶勤文，马圣安，汪润，3S技术在安徽省森林病虫害监测与管理中的应用[C]，昆虫与环境——中国昆虫学会2001年学术年会论文集，北京：中国昆虫学会，2001：298～304 [3]骆社周，申维，郑晖，周艳兵，基于GIS的松毛虫管理系统的设计与开发[J]，江西农业大学学报，2006，（2）：152～155 [4]孙浩忠，周燕萍，兰桂芬，姚晓燕，GPS与GIS联合进行森林病虫害监测图件制作[J]，农业网络信息，2008，（11）：28～29 [5]覃传恒，基于GIS的广西森林病虫害管理信息系统研究[D]，南宁：广西大学，2008 [6]马菁，基于GIS的信息量模型在森林病虫害空间预测中的应用方法研究[J]，林业调查规划，2014，（5）：44～47 [7]李浩明，基于ArcGIS Server的林业病虫害遥感监测与预测系统的设计与实现[D]，北京：北京林业大学，2011 [8]潜山县国家级森林病虫害中心测报点，2016年潜山县林业生物灾害发生趋势预报[EB/OL]，（2016年1月1日）[2016年5月2日]，http://www./index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=720 [9]潜山县国家级森林病虫害中心测报点，2016年上半年潜山县林业生物灾害发生趋势预报[EB/OL]，（2016年1月2日）[2016年5月2日]，http://www./index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=721 [10]潜山县国家级森林病虫害中心测报点，潜山县2016年思茅松毛虫发生趋势预报[EB/OL]，（2016年1月18日）[2016年5月2日]，http://www./index.php?m=content&c=index&a=show&catid=21743&id=729 [11]张国庆，复杂系统生态论方法及其应用[J]，现代农业科技，2013，（11）：190～193 [12]张国庆，生态论：复杂系统研究[EB/OL]，科学网，（2013年3月27日）[2016年5月2日]，http://blog.sciencenet.cn/data/attachment/home/201304/01/082301npp13fnh5bllmra3.attach，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3344&do=blog&id=674444 [13]张国庆，发展学基本理论研究[EB/OL]，科学网，（2013年7月18日）[2016年5月2日]，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=attachment&id=39087，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3344&do=blog&id=709128 [14]张国庆，发展学基本理论与我国当前农村发展问题研究[J]，现代农业科技，2013，（17）：303～313 [15]张国庆，基于高分数据与TSE方法的生态系统精细化管理技术研究[EB/OL]，科学网，（2015年3月7日）[2016年5月2日]，http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3344&do=blog&id=872568 [16]张国庆，基于TSE分析理论的林业生物灾害精细化预报技术研究[J]，现代农业科技，2014，（20）：153～155 [17]张国庆，基于生态论的生物灾害精细化预报理论研究[J]，现代农业科技，2014，（20）：146～150 [18]张国庆，农业航空技术研究综述与农业航空器具开发[EB/OL]，科学网，（2010年11月13日）[2016年5月2日]，http://blog.sciencenet.cn/upload/blog/file/2010/11/2010111315143366142.pdf，http://blog.sciencenet.cn/home.php?do=blog&id=383397&mod=space&uid=3344 [19]张国庆，农业航空技术研究述评与新型农业航空技术研究[J]，江西林业科技，2011，205（1），25～31 基金项目：全国林业生物灾害精细化预报及管理基础应用研究（林业公益性行业科研项目，项目编号： 201404410） |
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