城市生态与环境规划中的地理信息系统

2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：GIS是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询、检索、分析、表达和应用地球表面及空间和地理分布有关数据的信息系统，具有图形数字化，输入、查找、更新数据，分析、输出信息等功能。GIS与遥感密切配合，二者可用于分析景观生态的格局和动态变化。GIS按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种，大范围情况下一般分辨率较低，反之则较高。GIS依赖计算机硬件平台工作。

GIS是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询、检索、分析、表达和应用地球表面及空间和地理分布有关数据的信息系统，具有图形数字化，输入、查找、更新数据，分析、输出信息等功能。在软、硬件环境的支持下，以地理空间数据库为基础，对空间相关数据进行收集、管理、提取、分析、模拟和显示，运用地理模型实时提供多种空间和动态的地理信息。GIS与遥感密切配合，二者可用于分析景观生态的格局和动态变化。

GIS按其范围大小可以分为全球的、区域的和局部的三种，大范围情况下一般分辨率较低，反之则较高。通常GIS主要研究地球表层的若干个要素的空间分布，属于2～2.5维GIS，布满整个三维空间建立的GIS才是真正的三维GIS，一般也常常将数字位置模型（二维）和数字高程模型（一维）的结合称为2+1或三维，加上时间坐标的GIS则称为四维GIS或动态GIS。

GIS依赖计算机硬件平台工作。在软件方面，操作系统可采用UNIX Windows 98/2000/XP，Windows NT，Macintosh等，GIS的应用软件有ARC/INFO、ArcView、AutoDeskMap、GenaMap、GeoMedia、GeoStar、MapInfo、Maptitude、MapGIS、MapEngine、MGE等，城市景观生态研究中常用的应用软件是ARC/INFO、ArcView、Fragstats、GeoStar、MapInfo等，其中ARC/INFO可根据所建立的数据库，生成空间景观模型，进行景观生态现状模拟、评价和预测，Fragstats是景观格局分析专用软件。

GIS将景观生态研究中的变量以不同的数据层表示，在处理空间数据方面有两种途径：栅格（raster）数据和矢量（vector）数据。栅格数据采用离散化的空间单元或栅格细胞表达和处理空间数据，这种数据由像元阵列构成，每个像元用网格单元的行和列来确定它的位置，结构比较简单，易于进行空间分析。此类数据常用于表示地质、气候、土地利用、地形等面状要素，进行景观格局分析和动态模拟。矢量数据以点、线和多边形组合在一起表达和处理空间信息，地理实体用一系列X、Y坐标来确定它们的位置，即通过记录坐标的方式，尽可能精确地表达景观生态研究中变量的线性特征。该数据结构常用来描述线性分布的地理要素，如河流、道路、等值线等。栅格与矢量两种数据结构之间可以相互转换，现在常用的GIS软件都有栅格-矢量转化模块。(www.chuimin.cn)

GIS在景观生态研究中的应用具有以下特点。①强大的综合、储存功能。将零散的数据和图像资料加以结合并存储在一起，可长期使用；将各类地图及相关信息，通过计算模块完全地融为一体。②为空间景观格局分析和空间模型提供技术框架，简化数学方法和应用。GIS在景观生态研究中的应用具体包括：分析景观空间格局及其变化；确定不同环境和生物学特征在空间上的相关性；确定缀块大小、形状毗邻性和连接度；分析景观中能量、物质、生物流的方向和通量；景观生态变量的图像输出；景观生态过程的模拟等。

GIS在景观生态研究中可广泛应用于各种景观指数的计算与分析，是研究镶嵌度、聚集度、分维度、间隙度等景观计量指标的重要技术手段，GIS与统计学结合还是景观分析的重要工具，如自相关分析、空间插值法、波谱分析、尺度方差、小波分析、趋势面分析等都离不开GIS的技术支持。

城市生态与环境规划中的地理信息系统

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