GIS在农业生态发展中的应用综述
王珊 杨萍萍 边晓蓉
摘 要：地理信息系统（GIS）是用于地理资源管理及规划的软件系统，随着技术发展与农业可持续化要求，GIS在农业方面的应用日益增多，其优势也很明显，并在实际应用中有很好的表现。
关键词：GIS；农业生态；可持续发展
一、GIS在国内外的发展
1963年，加拿大测量学家首次提出了地理信息这一术语，并于1971年建立了加拿大地理信息系统（CGIS），这是世界上第一个GIS。同时，国外那些与GIS有关的组织及机构纷纷建立。这些组织及机构在传播GIS知识、发展GIS技术方面起了重要的作用。
我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个GIS研究室为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验及技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究及应用奠定了基础。
现如今，GIS在很多领域已经投入使用，在很多公共基础建设方面得到了具体应用，并得到政府的高度关注。国内也已有运行或建设中城市测绘信息系统或测绘数据库。一系列GIS软件相继研制开发成功，大多高等院校都开设了相关的专业学科，专门从事信息系统活动的高新技术产业陆续成立。
二、GIS在农业生态中应用
农业生态地质调查综合了地球化学、生态、地貌、土壤、水文、等地质生态环境因素，是一项综合性的系统工程，GIS的引入提高了农业生态在地球化学评价及空间格局分析的可视化水平及定量精细程度，是为农业生态区划研究提供决策支持的系统。
地理信息系统因其科学可视化、多层次、易操作等特点，可以分类存储并分析各种空间和数字数据，因而在农业地质调查中可以用来存储信息、分析情势、辅助决策等，并可建立相关数据库，用来辅助管理决策系统。
（一）GIS在农业资源调查与管理中的应用
农业资源就是人们从事农业生产或农业经济活动所利用或可资利用的资源。农业资源调查是对农业资源属性的摸底。GIS通过整合气候图，土壤图等的信息，建立农业资源属性的空间及统计数据库。农业资源图形和数据库结合，促进了农业资源档案的计算机化，便于发展农业资源自动化管理。GIS与数据库结合的信息系统比传统的数据库查询更科学，数据更新更及时，图表输出也使得查询更为直观。
（二）GIS在进行农业区划的应用
在进行农业区划时，将GIS与当地自然资源，经济资源的数据库结合，生成农业区划统计图件。或将GIS与遥感系统结合，利用遥感结果与GIS的功能，动态模拟各个农业区划方案并进行评价，由此绘制各种综合评区划图和评价图，直观地显示农业区划结果。
（三）利用GIS对农业土地适宜性进行评价
土地适宜性评价是通过对土地的自然、经济属性的综合鉴定，阐明土地属性所具有的生产潜力，已经对农、林、牧、渔等各业的适宜性、限制性及其程度差异的评定。GIS可以将土壤类型、质地、有机质含量、氮磷钾含量等土地属性数据整合，依据这些因素对农作物生长影响的程度划分不同等级，在GIS中进行分析和运算，从而生成土壤的适宜性评价图，还可以依照实际情况建模，进行农业土地适宜性的单因素评价及多因素综合评价，实现土地适宜性的分级。
（四）开展农业生态环境研究
GIS在农业生态环境研究中应用广泛，主要有环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与生态管理以及面源污染防治等。就环境监测而言，依据GIS的模型功能，结合环境监测日常工作需求，建立农业生态环境模型，模拟区域内农业生态环境的动态变化及发展趋势，为决策及管理提供依据；就环境质量而言，由于污染源的区域性、污染物的流动性以及区域梯度变化，用GIS作为支持系统可使环境质量评价结果更加科学及直观。
（五）进行农业灾害预测与控制
利用遥感、GIS及计算机等技术对重大农业灾害进行综合测评，为政府及有关机构提供及时有效、准确可靠的决策信息，使减灾、防灾、救灾等有更充分的科学依据，为农业生产及农村经济稳定发展提供有力保证。对有灾害发生的区域，可以根据GIS空间信息计算出的大致受灾面积，进而估算该区域的经济损失。根据GIS的空间特性，对某一区域历史数据的演变分析，对区域内灾害发生的基本规律、时空分布、危害程度等进行综合评价及模拟，并对灾害发展趋势进行预测，为防灾、减灾提供分析对策。
（六）进行农作物估产与监测
农作物估产及监测对国家及时了解农作物产量，制定粮食进出口政策及价格至为重要。其内容主要包括两方面：估算作物种植面积；由单产模型、长势遥感监测来确定估产模式。科学、准确地估产，提供数字化、图像化的农情，对政府进行科学、正确的决策具有重要意义。目前，由RS（遥感系统）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）现代信息传输技术结合构成的“3S”技术体系已被许多国家选用来进行农情监测分析。我国农作物遥感估产现已发展到小麦、水稻、玉米及牧草等多种农作物。
三、GIS管理项目数据的目标及优势
（一）GIS管理项目数据的目标
1.建立管理模块，进行农业生态地质图库管理。各单位应用相同GIS软件进行作业，并统一数据标准、编码，由该GIS软件统一管理海量农业生态地质调查数据：可以将同一地区的不同调查项目数据按照一定标准进行打包、存储并提供不同层次的详细查询功能；将不同地区的各种数据按照地理坐标值进行拼接、汇总，形成一个大的地域管理数据库；实现数据共享，用户可以根据需要，查询、调用一定范围内的各种有关农业地质调查数据。
2.按照用户需要，对数据进行分类管理，可将数据按照调查内容大致分为土壤地球化学元素分布数据、水地球化学调查数据、岩石与矿物类型分布数据、土壤类型分布数据、植物种属分布数据、水文地质与环境地质数据、地形与地貌调查数据、农业生态地质环境调查数据等，同类型数据可以快捷浏览查询与调用。
3.GIS结合数据库管理软件、决策支持软件共同构筑“农业生态地质数据库管理与决策支持系统”。希望通过各种数据的存储、更新与查询、调用，能为农业、地质、环保等领域的管理部门的行政决策，企业单位的投资，农业起到咨询、帮助等辅助作用。使这些部门一单位可以在较短的时间内查询到所需农业生态地质资料，以便使其做出的宏观的或具体的决定更有针对性、更准确、更迅速，从而大幅提高工作效率。
（二）GIS进行数据管理的优势
农业生态地质调查项目是一个涉及广泛，数据庞杂的综合性科研项目，应用统一的GIS软件进行数据管理可以有以下优点。
1.有利于数据管理标准化，减少大量重复性的工作，简化数据整理过程，便于统一管理，规范操作，以便于不同科研单位、不同子项日之间的交流与综合分析。例如，GIS可以将同一地理区域的不同调查项目分层管理，易于对特定对象的研究，再将不同的层进行拼接，形成综合、完整的区域调查成果。而且各层拥有独立的属性数据库，可以方便的进行调整各项资料内容。
2.GIS的输入、输出很方便，有利于数据的存储与调出，且硬件要求较低，通常一部GPS仪及手提电脑便可满足要求。资料保存简单，可方便研究人员快速、高效的查阅、比对各种数据，尤其是对于野外研究工作非常便利，可以在较短时间内完成很高精度的定点采样、野外精确测量等工作，节省大量人力物力。
3.利于更好地发掘数据的科研价值。在GIS支持下，各种资料、数据可以进行广泛的各种空间现实的对比、迭合与综合分析；可以将同一地理事物的不同信息特征综合储存，使它们保持共通性，同时又兼顾到不同属性特征间的独立性。更重要的是GIS将抽象数据值赋予到形象的矢量图形中，可以多方位，多角度地比较数据值，各种属性值可以纵向的（不同地理区域之间）、横向的（不同区域的相同属性项）比较，利于观察各种属性在地理上的内在联系。例如在测定某地理坐标点的元素分布时，可以将元素含量、化学态等与该点所在地理、交通、人口、工业、村镇等共同编制成图，由此可以有效分析出该点某元素地球化学异常的成因条件。
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