基于GIS技术的农业气候空间数据处理

论文摘要

农业是与自然环境息息相关的产业。农业资源是农业生产或农业经济活动能够利用的各种物质与能量。农业资源中的各项因子:土地利用情况、土壤成分、气候因子等,它们不仅在空间上变化,而且随着时间也在变化;而在传统的数据库管理系统中,仅在数量上能反映这些变化,很难分析其空间的变化规律,也难于预测在时间上的变化趋势,这给及时、准确地做出决策带来诸多困难。地理信息系统(Geographic Information System,GIS)作为解决空间问题的主要的工具在农业气象的各个领域中均有较深入的应用,将GIS技术应用在农业气候资源数据管理中,能够动态监测、预测及反映农业气候资源的空间分布及演变趋势。空间数据处理及空间分析是GIS的重要功能,本文从这些方面,结合农业气候资源数据,对数据格式转换、空间数据处理、农业气候数据的小网格推算及空间数据建模分析的方法和实现步骤进行分析和探讨。论文利用临沂市及周围的13个气象台站的30年(1971～2000年)的整编气候资料和临沂市1:250000地理信息数据,依托GIS技术,应用空间插值、数字高程模型及空间分析模型完成了农业气候资源的空间分布,实现了农业气候资源数据的空间可视化。主要完成以下工作:1.临沂市基础地理信息数据的处理:利用GIS应用软件将通用格式的基础地理数据转换成点、线、面图层,以分层的数字化地图的形式存放。2.临沂市农业气候数据空间化:利用13个气象台站30年的整编数据,经过多种空间插值方法的分析比较,确定了以回归分析法为基础的混合插值法效果较好。应用多元回归法建立小网格推算模型,将各农业气候资源推算到分辨率100×100米的地表网格,实现了农业气候资源数据空间化。3.数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的生成方法:地图经扫描成栅格图,在CityStar4.0平台上,利用栅格图的拼接直接成图,或利用矢量格式等高线插值形成数字高程图。4.农业气候数据空间分析模型的应用:用地理参数与农业气候资源建立了多元回归模型来分析计算临沂市的农业气候资源。栅格(DEM)数据结合上述空间分析模型,运用VC语言编写插件程序,计算出每一个网格点上的农业气候要素的分布情况。这种线性或曲面拟合方法主要考虑了海拔高度、经度及纬度的影响,分别建立各种农业气候资源与海拔高度、经度及纬度的模型。本文所研究的内容是根据中国气象局制定的第三次农业气候区划工作中一部分:农业气候资源的空间分布及历史演变。采用了区别于传统区划得方法:使用了新技术(GIS技术)、新资料(新30年整编气候资料)、新方法(数据可视化),以山东省临沂市农业气候区划为例实现了基于GIS技术农业气候空间数据可视化。这项工作对建立气候资源开发利用及建立保护监测体系,实行资源平面与立体,时间与空间全方位优化配置有一定的意义。同时也为政府相关部门进行分区分类指导农业生产等方面提供一定的决策依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 背景介绍
• 1.2 本文的组织及工作
• 2 地理信息系统概述
• 2.1 地理信息系统的定义及发展
• 2.1.1 地理信息系统的分类
• 2.1.2 地理信息系统的特点
• 2.1.3 地理信息系统的发展趋势
• 2.2 地理信息系统的空间数据及表示模型
• 2.3 地理信息系统应用系统的构成
• 3 项目的技术路线
• 3.1 GIS基础平台及数据库系统的选用
• 3.2 研究的技术路线
• 4 基于GIS技术的农业气候空间数据处理
• 4.1 基础地理数据的准备
• 4.2 农业气候数据空间化
• 4.2.1 数据来源及预处理
• 4.2.2 农业气候数据空间插值
• 4.2.3 小网格推算模型的建立
• 4.2.4 混合插值法
• 4.3 农业气候空间数据库的建立
• 5 农业气候空间数据可视化的实现
• 5.1 空间数据可视化概述
• 5.2 数字高程模型的建立
• 5.2.1 数字高程模型的数据结构
• 5.2.2 数字高程模型的建立及应用
• 5.3 空间分析模型的应用
• 5.3.1 空间分析模型的构建
• 5.3.2 农业气候资源空间分析模型的应用
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表