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10.2 遥感技术与信息系统应用情况(3)

时间:2010-12-24  归属:全球资源态势与对策
本段将分数据库技术及应用;模型技术及应用;图形图象技术及应用,信息系统技术及应用四个方面来描述资源信息系统的不同层次的技术及应用。

(1)数据库技术及应用数据库技术是基于计算机的软件技术,分系统软件和应用软件。系统软件是指目前已商品化的软件,如 PC机上的 DBASE、Foxbase系统软件,工作站和其它计算机上的 Oracle、RDB、Sybase等,应用软件则指在资源数据库中,在商品软件或计算机其它软件上进行二次开发的用户软件。

资源信息是巨大的社会财富,资源数据库是将各种资源信息转化为生产力、达到资源数据共享的重要手段。资源数据库是利用计算机输入、贮存、输出的先进技术和系统软件对数据进行科学的管理。

①数据库技术

·集中式数据库技术早期的数据库大多采用集中式数据库技术,即数据库集中存储在一台计算机上,多个用户共享同一设备资源的数据资源。这种数据管理技术的流行很大程度上是和计算机技术相适应的。

·分布式数据库技术随着计算机网络技术的发展和应用,使得分散在不同地理位置上的计算机能够实现数据通信并达到数据库的资源共享。为实现集中式的多种实用的数据库互联,以达到进一步数据共享,数据库结构从集中式向分布式发展。

分布式数据库系统不是简单地将多个数据库分散设立,而是一个在物理上分散,在逻辑上统一的数据库系统。它根据分散在网络上各个节点的数据库所具有的特性,利用逻辑关系把各数据库结合起来,形成一个基于网络的数据库系统。数据存储、检索和管理都由一个称为分布式数据库管理系统(DDBMS)的软件来统一进行。

分布式数据库是分布在计算机网络的不同节点上的数据集合。网络上每个节点都具有独立的管理能力即可执行局部应用。同时,每个节点借助于系统的通信子系统至少执行一个全局应用。

与集中式相比,分布式数据库具有节点自治、数据独立性和分布透明、数据冗余小以及并发控制等特殊性质。

·多媒体数据库技术 80年代以来,支持多媒体数据的存贮和处理的数据库技术得到发展。多媒体数据库(MDBS)是相对于传统的仅支持单一媒体的数据库而言,是将图像、图形、文字、声音等多种媒体数据结合为一体并统一地进行存取、管理和应用。

·知识库技术作为数据库概念的拓广和衍生,知识库的概念得到发展和完善、知识库运用的重要方面是对知识的获取、组织、管理和维护,或统称知识管理,知识的管理包括对知识的分类、组织和存储,知识的检索、知识的增加、删除和更改,知识的复制和转储以及对知识的一致性、完整性和无冗余性的维护等。

②数据库应用从 60年代起,发达国家和许多国际组织都有计划、有目的地研建地球科学、资源科学管理和分析应用系统,以促进资源合理利用和环境变化对策的研究。影响较大的有:

·联合国于 1974年建立的全球资源信息库,采集和存储全球资源与环境数据。 ·国科联成立了世界数据中心(WDC),对地球科学,资源环境学科数据进行专门的采集,管理和交换。 ·世界资源保护区监测中心,有十多年的世界生物多样性数据资料存于数据库中,为自然资源规划提供数据服务。从国际资源考察、研究、管理中看,都有相应的资源专题数据库被建立。

除国际性组织外,大多数国家根据本国资源状态建有相应的数据库,为资源综合研究创造了条件,也为今后新的资源规划积累了必要的数据信息。模型技术及应用模型是一个实际工作系统抽象和简化的设计,资源模型是资源现实活动简化了的抽象表达。它可以是框图,统计表,方程组、也可以是一个知识库、方法库和专家系统。一般国内外广泛采用的是基于数学和人工智能的模型,资源模型强调的是资源活动和数学手段、人工智能相结合的技术。

在资源模型应用中,独立建立的模型一般有:区域综合开发模型;资源综合开发治理总体仿真模型;土地资源管理模型;农用土地质量标准化模型;农业资源合理利用的动力学模型;矿产资源开发规划决策模型等专题资源研究模型。它们在资源研究中起到了积极作用,产生了一定的社会效益。

专家系统是目前人工智能领域内最为活跃的一个分支。本世纪 50年代,伴随着计算机的诞生出现了一门新的学科—人工智能。三十多年来,人工智能进展极为迅速。今天已在众多的学科领域中得到广泛的应用。人工智能从模拟人的思维过程出发,将人类的知识赋于计算机,当计算机进行问题求解时,就利用这些知识进行推理、证明、从而找到答案。这种方法为计算机解题提供了一种崭新的方法。专家系统的先驱费根鲍姆(Feigenbaum)指出:专家系统是一种智能计算机程序,它使用知识和推理来解决十分困难的问题,而解决这些问题非常需要人类的重要经验,这一层次上所必须的知识加上所采用的推理过程,可看作是该领域中最有经验的实践者之“经验模型”。目前,专家系统已在很多领域获得了应用,在资源环境研究中也开始得到应用。早在 1972年在奥地利成立的国际系统应用研究所,就集中了世界各国著名科学家,利用系统分析的方法研究全球资源与环境方面的重大问题,并取得了社会效益。1988年加拿大国际开发署资助 52.7万加元用于多伦多大学地理系和环境研究所与中国开展合作研究建立了中国北方土地侵蚀管理地理信息系统(SEMGIS)。建立 SEMGIS模型研究的关键是建立一个新的地理信息系统,并把相关的模型连接起来。模型由五部份组成:数字地理模型;土壤侵蚀模型;土地生产力模型;经济评价模型;决策支持模型。

(3)图形图像技术及应用图形、图像技术是伴随遥感技术,计算机技术的全面发展而形成的。从硬件技术着眼,它包含了遥感摄像技术设备,计算机输入设备,数化仪、扫描仪等,显示设备,大屏幕高分辨率显示屏等,输出设备,硬拷贝机、笔式绘图仪、静电绘图仪等。从软件技术着眼,已经商品化的软件很多,从微机上的 AutoCAD等到工作站及计算机上的 ARC/INFO、Cenamap、Geovision和 ERDAS、ERMapper等都有广泛的应用。这些设备和软件在资源研究中同样起着不可低估的作用。

资源研究中,图形图像技术应用已相当广泛,比较大型的有:

·澳大利亚国家资源信息中心研建的森林资源信息定量分析、评价管理系统。该系统使用 ARC/INFO和另外一种分析软件工具来管理系统。系统输入 1∶10万比例尺的拓扑结构地图,可直接输出地图。其中海岸线和水系、等高线使用了 ANUDEM程序包。 ·美国华盛顿洲自然资源部利用 ARC/INFO和 ERDAS软件建立了森林形成起因的分析研究系统。 ·· (4)资源信息系统技术及应用资源信息系统技术是指以地理信息为主包括数据库技术、模型技术图形图像技术在内的资源综合研究用的信息系统。资源环境问题目前已成为世界性的大问题,因此,世界性的广泛交流和合作日趋重要。跨国服务的信息系统越来越多。资源信息系统在许多国家得到应用。例如:

①国际科学技术信息系统网络的建立。它包括三个节点,一个在德国卡尔斯鲁厄市的专业信息中心,一个在美国俄亥俄州哥伦布市的美国化学文摘服务机构,另一个节点是在日本东京的日本科技信息中心。三个节点装备的磁盘总容量超过.. 10000GB。从中可提到有关资源研究用的部分信息。 ②DIALOG大型综合性信息系统。该系统建在美国加利福尼亚州,是国际上一个堪称历史最长、数据量最大且服务范围最广的综合性公用数据库服务系统。该系统始建于.. 1964年,1972年开始对公众服务,几经发展,至今已是一个拥有.. 350个数据库,数据量超过2亿个记录,在全世界90个国家拥有 10万个登记用户的信息系统。 ③美国环境系统研究所研建的世界地图数据库信息系统,将为世界范围内资源环境的研究提供基础地图。 ④国科联成立了世界数据中心(WDC),对地球科学,资源环境学科数据进行专门的采集、存储和交换。世界数据中心是在.. 1957年建立的,目前在世界上有五个分支机构:WDC-A设在美国,有.. 9个学科中心,由美国科学院协调管理;WDC-B设在前苏联,是一个综合性科学数据中心,由前苏联科学院地球物理委员会统一协调;WDC-C1设在西欧,包括英、法、比利时、丹麦、捷克等国,有.. 8个学科中心;WDC-C2设在日本,有.. 8个学科中心。WDC-D设在中国,下设.. 9个学科中心,其中包含再生资源与环境信息中心。 ⑤意大利.. Aquater公司研制的国土信息系统是一个实用的,用户可开发的信息系统。主要内容有水文、地质、土地和农业等方面。也包含了各种地图数据,遥感数据,属性数据等。由公司建立的另一个信息系统是大区域土地利用信息系统,该系统建于 1977年,主要部分来自全区完整的.. 1∶25000航摄.. I、G.M影像地图,采用光学方式将图以.. 100m×100m的像元读入。系统建在.. IBM计算机上。

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