李錦(四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院自然地理學(xué),四川成都 610100)

GIS與自然地理學(xué)的結(jié)合與應(yīng)用

李錦(四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院自然地理學(xué),四川成都 610100)

地理信息系統(tǒng)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而形成的一門(mén)新興技術(shù),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,GIS應(yīng)用程度和應(yīng)用范圍不斷深入擴(kuò)大,正處于急劇變化與發(fā)展之中,其在地理學(xué)中的應(yīng)用正在不斷加深。本文從GIS的特點(diǎn)、當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)出發(fā),論述GIS與自然地理學(xué)的關(guān)系及GIS在自然地理學(xué)中的應(yīng)用。

GIS 自然地理學(xué) 應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS(Geographical Information System)，是60年代發(fā)展起來(lái)的地理學(xué)研究技術(shù)，是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)作為傳統(tǒng)科學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，為各門(mén)涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而這些學(xué)科又都不同程度地提供了一些構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的技術(shù)與方法。地理學(xué)為GIS提供了有關(guān)空間分析的基本觀點(diǎn)與方法，是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論依托。而GIS的發(fā)展也為地理問(wèn)題的解決提供了全新的技術(shù)手段，并使地理學(xué)研究的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)得到充分發(fā)揮。因此，GIS為地理學(xué)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，而地理學(xué)為GIS技術(shù)的發(fā)展與完善提供了方法指導(dǎo)。

1 GIS與自然地理學(xué)的關(guān)系

自然地理學(xué)是研究地球表面的自然地理環(huán)境的科學(xué)。不管是部門(mén)自然地理學(xué)還是綜合自然地理學(xué)，學(xué)科的分科特點(diǎn)和研究對(duì)象，都決定了它與其它技術(shù)學(xué)科具有不可分割的聯(lián)系。

GIS也正是在計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，遙感技術(shù)逐漸成熟，制圖手段更為先進(jìn)，管理科學(xué)逐步重視，地球科學(xué)迅速發(fā)展的形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的一門(mén)邊緣學(xué)科；從它的誕生之日起，它就與資源及環(huán)境的研究有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，而資源與環(huán)境問(wèn)題正是自然地理學(xué)研究的主要內(nèi)容。

目前，GIS在全球性研究中發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用，無(wú)論是全球變化，還是全球監(jiān)測(cè)，都不同程度地屬于自然地理學(xué)的研究范疇，這些問(wèn)題的解決，有賴于GIS與RS等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，并通過(guò)建立信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)模擬分析和動(dòng)態(tài)研究自然地理學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)現(xiàn)代技術(shù)的支撐，而在現(xiàn)階段，GIS、RS及GPS等技術(shù)的發(fā)展，為自然地理學(xué)的研究提供了良好的手段，推動(dòng)著自然地理學(xué)理論、方法、實(shí)踐等各個(gè)領(lǐng)域的變，收革，特別是信息的應(yīng)用，在GIS技術(shù)中得以極大的體現(xiàn)，勢(shì)必影響著人們對(duì)一系列自然地理環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。歸根到一點(diǎn)，GIS為自然地理學(xué)的研究提供了強(qiáng)有力的分析手段及工具，自然地理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究，又為GIS提供了必要的數(shù)據(jù)源及研究對(duì)象，兩者相互結(jié)合，并將開(kāi)拓出新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，也孕育著新學(xué)科領(lǐng)域的誕生。

2 GIS在自然地理學(xué)中的應(yīng)用與方向

目前，GIS軟件的開(kāi)發(fā)十分活躍，操作系統(tǒng)靈活，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)多樣化，而且專業(yè)化程度也在不斷地增強(qiáng)，針對(duì)某個(gè)行業(yè)，某個(gè)專題研究的地理信息系統(tǒng)近年來(lái)不斷地被開(kāi)發(fā)了出來(lái)，并在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。自然地理學(xué)所研究的自然地理環(huán)境是一種開(kāi)放式的系統(tǒng)，對(duì)自然地理環(huán)境每一問(wèn)題的研究，必須建立在基礎(chǔ)理論、應(yīng)用理論及應(yīng)用技術(shù)之上，才能從更深層次上去認(rèn)識(shí)它。所以今后GIS在自然地理學(xué)的應(yīng)用將會(huì)更專業(yè)、更有深度、更具體。

2.1 資源清查

按多種邊界和屬性條件，將各種來(lái)源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過(guò)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)額覆蓋分析功能，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計(jì)并進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的再現(xiàn)。為資源單位合理利用、開(kāi)發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。

2.2 災(zāi)害預(yù)測(cè)

借助遙感遙測(cè)數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)，可以有效地對(duì)森林火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情預(yù)測(cè)和洪水淹沒(méi)損失的估算，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。如據(jù)大興安嶺地區(qū)的研究，通過(guò)普查分析森林火災(zāi)實(shí)況，統(tǒng)計(jì)分析十幾萬(wàn)個(gè)氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素，春秋兩季植被生長(zhǎng)情況和積雪覆蓋程度等14個(gè)因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)方法，對(duì)火險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率可達(dá)73%以上。

2.3 土地調(diào)查

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地籍管理工作的重要性正變得越來(lái)越明顯，土地調(diào)查的工作量變得越來(lái)遠(yuǎn)大，以往傳統(tǒng)的手工方法已經(jīng)不能勝任。借助地理信息系統(tǒng)可以進(jìn)行地籍?dāng)?shù)據(jù)的管理、更新、開(kāi)展土地質(zhì)量評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、輸出地籍圖，同時(shí)還可以為有關(guān)的用戶提供所需的信息，為土地的科學(xué)管理和合理利用提供依據(jù)。

2.4 環(huán)境管理

伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題愈來(lái)愈受到人們的重視，環(huán)境污染、環(huán)境質(zhì)量退化已經(jīng)成為制約區(qū)域發(fā)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。環(huán)境管理涉及人類社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的一切領(lǐng)域，傳統(tǒng)額環(huán)境管理方式已不斷受到挑戰(zhàn)，逐漸落后于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。為提高我國(guó)環(huán)境管理的現(xiàn)代化水平，很多新型的環(huán)境管理信息系統(tǒng)正不斷建設(shè)。一個(gè)環(huán)境管理信息系統(tǒng)具備以下功能：為環(huán)境部門(mén)提供數(shù)據(jù)和信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)包括環(huán)境背景數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)、污染源數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境法規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

提供環(huán)境現(xiàn)狀、環(huán)境影響、環(huán)境質(zhì)量統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、規(guī)劃模塊。為環(huán)境與經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、環(huán)境綜合治理提供決策支持。實(shí)現(xiàn)向污染源的污染控制管理提供支持，可實(shí)現(xiàn)排污收費(fèi)、排污許可證制度的管理，排污申報(bào)管理。提供環(huán)境管理的數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)、查詢、報(bào)表和圖形編制方法。提供環(huán)保部門(mén)辦公軟件。提供信息傳輸方法和手段。

2.5 實(shí)踐教學(xué)

自然地理的野外實(shí)習(xí)是地理學(xué)實(shí)踐教學(xué)的核心組成部分，在加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育和培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面有重要作用。然而，傳統(tǒng)的野外考察式的實(shí)習(xí)方式，盡管一些學(xué)者從多個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，仍然是以理論驗(yàn)證型和認(rèn)知型實(shí)習(xí)為主，與以學(xué)生為本的實(shí)踐教學(xué)理念有一定距離。學(xué)生被動(dòng)地參與整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程，對(duì)學(xué)生野外實(shí)地分析解決問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力訓(xùn)練不夠，導(dǎo)致學(xué)生過(guò)分依賴指導(dǎo)教師，觀察和思維往往局限于教師所講的范圍之內(nèi)，一定程度上束縛了學(xué)生積極主動(dòng)的思維過(guò)程。

為變革傳統(tǒng)的理論驗(yàn)證型和認(rèn)知型實(shí)習(xí)模式，更好地在自然地理學(xué)野外實(shí)踐教學(xué)中貫徹以學(xué)生為本的教學(xué)理念，可以利用GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)探究式自然地理野外實(shí)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)需求分析，并根據(jù)該需求對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)框架和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠提高實(shí)習(xí)質(zhì)量，提高學(xué)生實(shí)習(xí)的自主性和能動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

GIS作為一種正在蓬勃發(fā)展的新技術(shù)手段，它與自然地理學(xué)及其它相關(guān)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將以全新的工作方式，使人們更加開(kāi)闊眼界，從而開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，助推全世界的和諧、綠色發(fā)展。21世紀(jì)的自然地理學(xué)，也將因蘊(yùn)含著GIS的新思想，而發(fā)生質(zhì)的飛躍，邁向更新、更高的層次，推動(dòng)人類文明的進(jìn)程。

[1]湯國(guó)安,劉學(xué)軍等.地理信息系統(tǒng)教程.高等教育出版社,2007.

[2]吳信才.地理信息系統(tǒng)原理與方法(第二版).電子工業(yè)出版社,2009.