248-我国农林水领域地理信息产业发展与应用.doc

我国农林水领域地理信息产业发展与应用赵修莉 冯仲科*赵修莉，北京林业大学测绘与3S技术中心。冯仲科，教授，北京林业大学测绘与3S技术中心主任。摘 要：本文探讨了地理信息技术在农业、林业和水利领域中的应用，并就农林水领域地理信息产业发展动力进行了论述。关键词：地理信息产业 农业 林业 水利 应用一 地理信息产业及产业链（一）地理信息产业地理信息产业是上世纪六十年代伴随计算机科学发展起来的新型产业，是以现代测绘技术和信息技术为主导的高技术产业，是采用地理信息技术对地理信息资源进行生产、加工、开发、应用、服务、经营的全部活动，以及涉及这些活动的各种装备、技术、服务、产品的实体的集合体。地理信息产业包括了与测绘、地理位置相关的各类技术所形成的产业资源与产业活动。地理信息产业作为复杂的信息技术信息产业与地理信息的结合产业，有产业与地理特征的特点，更重要的是它依托一个传统行业测绘业，是测绘业内部一股新兴的力量。主要产业活动包括：硬件制造、数据生产、软件开发、信息服务等。地理信息产业有如下特征:是知识、技术、智力密集型产业；是高渗透型和独立型相结合的产业；是高就业型产业；是低耗高效的高增殖型产业；是受技术进步影响大、增长快、综合性强的复合型产业。（二）地理信息产业链地理信息产业组成要素依据前、后向的关联关系组成的一种网络结构称为地理信息产业链。地理信息产业主要由测量产业、卫星导航定位产业、遥感产业、地理信息系统产业、地图服务产业组成。各产业活动有机的分布在产业链上不同位置，相互作用共同促进产业发展。上游数据采集及技术中游信息集成与管理下游应用与服务遥感数据采集及技术定位信息采集及技术实地数据采集及技术遥感影像处理与分析地理信息提取与分析地理信息数据库建立面向政府公务办公面向企业经营应用面向公众信息服务图1 地理信息产业链及产业活动1、产业链上游:数据采集及技术遥感数据采集及技术方面主要包括：遥感卫星地面接收技术、航空摄影遥感数据获取技术、三维激光雷达技术、航空数字测量技术等。定位信息采集及技术方面：以卫星导航定位技术为主导，其产业活动包括接收机硬件（含芯片）、软件研发，导航接收机生产和研制，车辆监控系统集成车辆导航系统集成等类型。实地数据采集技术：以测量为主要技术手段，进行外业实测。主要使用的仪器设备有全站仪、GPS RTK。主要进行为生产实践提供基础数据的大地测量、地籍测量、管线测量等。2、产业链中游：信息集成与管理(1)多元数据的集成多元数据的集成主要体现多语义、多尺度、多精度、多数据类型、多空间参考系、多时态特征、多数据存储类型等数据的集成使用。利用多源空间数据无缝集成技术(SIMS)实现与格式无关，位置无关的数据集成。并可直接基于这些数据格式进行拓扑关系建立，网络拓扑分析等工作。目前使用的软件主要有Intergraph公司的GeoMedia和北京超图地理信息技术公司的SuperMap5。(2) 信息集成与管理技术3S技术是以GIS、RS、GPS为基础，集信息获取、信息处理、信应用于一体，突出表现在信息获取与信息处理的高速、实时以及信息应用的高精度、可定量化方面。GPS 主要被应用于实时、快速地提供目标；RS用于实时或准实时的提供目标及其环境的特征，GIS技术对各种调查数据进行汇总和分析，空间信息的动态管理与综合分析技术。“3S”集成关键技术与虚拟现实技术和三维仿真技术相结合，将虚拟地理环境带入GIS，可以模拟反映地学特征，处理与地学相关的属性要素，GIS用户在处理三维客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。3、下游：应用与服务利用地理信息技术可以实现空间基本信息的查询、按主题分层提取属性信息叠置分析，以及确定影响范围或服务范围缓冲区分析，进行路径选择、资源分配、运输路径规划、故障诊断网络分析、对空间数据进行分类评价的空间分析等功能。因此地理信息集成技术主要应用和服务在以下三个方面。（1）面向政府决策为政府科学决策、城乡规划、国土管理、生态环保、抗震救灾和国防建设等方面提供重要技术手段。主要应用在农业、土地利用规划、土地清查、国土整治、野生动物保护、森林防护、渔业、地质、勘探、城市规划、环境保护与管理、气候监测、抗灾救灾等方面。（2）面向企业专业应用以机械、电器、食品饮料为代表的制造、加工业，和以物流、销售为代表的商贸服务业对地理信息技术需求逐渐加大。以我国的石油化工行业为例，从石油天然气等资源的勘探、管理，到运输，再到炼油化工，最后到销售、配送，整个产业链都用上了3S技术。实现了高效地调整调度，科学控制销售，合理利用资源，经济效益非常明显。（3）面向公众信息服务以网络和移动通信为支撑的地理信息服务，国际上最具代表意义的是Google Earth/Google Map，可通过网络或移动设备浏览支持三维显示的高分辨率遥感图像和地图，也提供定位和导航技术。基于位置的服务（LBS）、与网络相关的集成卫星导航服务也呈现出明显的增长势头，提供导航电子地图生产与服务的车载导航一直呈现强劲的增长势头二 我国农林水领域地理信息产业发展（一）农业地理信息产业发展地理信息技术应用在农田利用管理、农业灾害监测、农田产量估算、土壤水分和养分监测等方面，为实现农业领域信息化、精确化，农业技术的大面积推广，我国农业增产、农民增收以及实现我国耕地总量动态平衡起重要作用。1、3S集成技术用于作物长势监测和大面积估产农作物长势监测是利用3S技术对作物的实时苗情、环境动态和分布状况进行宏观的估测，及时对作物的分布概况、生长状况、肥水行情以及病虫草害进行动态监测，便于经营管理。常用的数据为以高时间分辨率NOAA/AVHRR卫星资源数据，常用的方法为归一化植被指数法。2、3S集成技术在农业灾害监测和预测上的应用干旱、洪涝、冻害以及作物病虫害旱情监测主要通过对作物长势、地表温度等的监测来跟踪旱情。其中应用的主要信息源仍然是NOAA/AVHRR。常用的方法有热惯量法、作物缺水指数法、归一化植被指数法、植被指数距平法、植被供水指数法、植被状态指数法、温度状态指数法、温度植被干旱指数法、高光谱法、微波遥感法。3、精准农业技术的推广精准农业技术是通过3S技术、自动化控制技术，利用大型设备机械进行田间管理，能够做到精确配方施肥。定点施药，在减少投入的情况维持产量，提高农产品质量，降低成本减少环境污染，节约资源及保护生态环境，适用于种植业，畜牧业及园林业。通过精确计算出一块地的投入，避免资源浪费及提高效益，确保农业的可持续发展。（二）地理信息技术在精准林业中的应用3S集成技术广泛用于森林资源调查、动态监测与经营管理。3S技术实现了林业的定位、定量化调查规划与管理促进森林资源可持续经营。精准林业是采用3S技术、数字通信、机械自动化、传感器技术和林业遗传工程等在内的现代高科技对土地类型进行分析，建立森林生态模拟环境，对树林育种、施肥、生长、病虫害防治和火灾事故预防实施监测。同时以全站仪、PDA(个人数码助理)数码相机对单株木的数目直径材积、树心坐标、树冠表面积体积等因子进行实时、自动、精准、定量监测。使用“3S”集成技术，建立森林资源动态监测体系，调查森林资源的数量，逐步形成以森林灾害监测、野生动物资源监测、土地沙化监测等为基础的综合监测体系。（三）地理信息技术在水利领域中的应用地理信息技术在水利行业中的应用在水土流失调查与动态监测、水利工程前期规划、大型水库工程的地质调查、生态环境及水资源、水污染监测与调查、干旱沙漠区的水资源调查以及水利水电工程选址、规划乃至设计、施工管理。“数字长江”和“数字黄河”都是应用GIS、RS和GPS技术进行水土流失及生态环境监测，对水情、雨情、灾情、工情进行遥测、遥控以及应用计算机技术进行水资源信息化管理，在治理长江和黄河水行政管理事业中积累了大量宝贵的信息资源。三 农林水领域地理信息产业发展动力农林水领域地理信息产业主要以前人研究成果为基础要素，以企业为主体要素，以人才、资本和信息为资源要素，以市场为目标要素，以政府（战略、法规和服务）为支撑要素共同作用，促进农林水领域地理信息产业发展。政策法规市场需求市场竞争经济价值资本人才企业内在动力外部动力图2 地理信息产业发展动力（一）内在动力产业主体向企业推进，科技人才为第一生产力。我国地理信息系统总体上可以划分为政府应用、企业应用和大众信息服务三大市场。地理信息产业其主要动力仍然来自政府部门，市场需求旺盛。但产业的发展必须通过扩大用户群来实现效益和市场的增长。因此企业应用逐步推进，大众应用正在兴起。地理信息产业属技术密集型产业。其主要特征为：链上各产业之间的关联性主要是由相关的核心技术决定，科技研发机构是推动整条产业链运转的源动力，区域科技水平以及科技人员素质等因素的影响比较大。因此地理信息人才在掌握基础地理信息技术的同时要增强自主创新能力，承担科技发展前沿技术课题，结合国情组成技术攻坚队伍，开展重大工程疑难问题的研究，做好新技术的转化和利用工作。由制图者(Map-maker)变成地理信息提供者(Geoinformation-Provider)，再提升成地理信息信息服务者(Geo-server)。（二）外在动力应面向应用和服务。在土地、交通、国防、城市管理、水利、电力、农业、林业、电信等领域的信息化建设中地理信息技术发挥了积极作用,许多领域如卫生资源与物流管理