技术在生态学上的应用

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1、第二十一章生态学研究方法§１、3S技术及其在生态学研究中的应用一、植被遥感1、遥感RS是指不接触被测物体，利用某种传感器装置，获取观测对象特征信息并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。RS是以物理、数学、地学分析为基础的综合性技术，具有宏观、综合、动态和快速的特点，是生态学研究中采集数据的主要手段之一。2、RS系统的构成主要包传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。遥感技术系统包括：空间信息采集系统(包括遥感平台和传感器)，地面接收和

2、预处理系统(包括辐射校正和几何校正)，地面实况调查系统(如收集环境和气象数据)，信息分析应用系统。通常用到的传感器包括：航空摄影机(航摄仪)、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪(MultiSpectralScanner,MSS)、专题制图仪(ThematicMapper,TM)、反束光导摄像管(RBV)、HRV(HighResolutionVisiblerangeinstruments)扫描仪、合成孔径侧视雷达(Side-LookingAirborneRadar,SLAR)。主要应用的遥感软

3、件是PCI、ENVI和ERDAS。3、RS的类型RS技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：电磁波遥感技术，声纳遥感技术，物理场(如重力和磁力场)遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为：图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为：航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。4、RS技术的应用生态学家主要利用遥感影像判读，制作专题地图，研究植被类

4、型及其分布；土地利用类型及其面积，生物量分布，土壤类型及其水分特征，群落蒸腾量，叶面积指数，叶绿素含量；陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。与其他方法相比，RS具有以下特点：①观测过程中，传感器、摄影镜头与被观测物体不相接触，可以避免研究者对研究对象的直接干扰，并可进行重复性观察。②航空摄影镜头和卫星传感器具有不同光谱幅度和空间分辨率，可处于不同的观察高度，从而可提供多尺度上的资料。③遥感数据一般为空间数据，即所

5、测信息与地理位置相对应，通过软件解译，可直接应用于景观生态结构、功能、动态过程研究。二、地理信息系统1基本概念数据:通过数字化或记录下来的可以被鉴别的符号。信息:关于现实世界的知识，是数据、消息中所包含的意义，与设备无关。地理信息：表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系或规律等的数字、文字、图像、图形的总称。地理信息具有区域性、多层次、动态变化地理信息系统（GeographicInformationSystem）：在计算机软硬件支持下，运用系统工程与信息科学的理论，科学管

6、理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供规划、管理、决策、研究所需信息的技术工具。2、GIS系统组成与功能1)组成：软件系统：操作系统（OS）、输入系统、数据编辑系统、数据管理系统、空间分析系统、输出系统；硬件系统：主机（管理与分析设备）、输入设备、输出设备、存贮设备、通讯传输设备；GIS数据库：空间数据、属性数据；掌握GIS技术的技术人员。2)基本功能：a)数据输入、存贮、编辑：输入：各种来源的空间与属性数据输入计算机，并进行格式转换，包括：数字化：跟踪数字化、扫描数字化；规范化：对不同比例

7、尺、不同投影坐标系统、不同精度的外源数据统一坐标、统一记录格式，以便在同一基础上工作。数据编码：根据一定的数据结构和目标属性特征，将数据转化为便于计算机识别和管理的代码或编码字符。存贮：以某种格式记录于存贮介质。数据编辑：修改、增加、删除、更新……b)操作运算操作：数据格式转换、叠加、拼接、剪裁等；运算：算术运算、关系运算、逻辑运算、函数运算等。c)数据查询、检索d)应用分析按需建立应用分析模型，为评价、管理、决策服务，如空间信息测量与分析、统计分析、地形分析、网络分析、叠加分析、缓冲区分析、决

8、策分析等。应用分析功能是系统性能的重要标志之一。e)数据更新、数据显示、结果输出。3）GIS类型综合性GIS按全国统一的标准存储国家范围内的各种自然、社会、经济要素，以供全国性咨询。区域性GIS以某个地区为研究、分析对象，同时围绕某个主题，或者匹配区域内其它一些要素，为区域研究、管理、规划提供信息。如：我国黄土高原信息系统等。专题性GIS以某一专业、任务或现象为主要内容的系统，如森林管理信息系统、水质信息系统、城市绿地管理信息系统等。3、GIS的应用GIS巨大的数据处理能力及卓越的空间分析功能，