GIS與自然地理學的結合與應用

李錦(四川師范大學地理與資源科學學院自然地理學,四川成都 610100)

GIS與自然地理學的結合與應用

李錦(四川師范大學地理與資源科學學院自然地理學,四川成都 610100)

地理信息系統是隨著計算機技術發展而形成的一門新興技術,經過幾十年的發展,GIS應用程度和應用范圍不斷深入擴大,正處于急劇變化與發展之中,其在地理學中的應用正在不斷加深。本文從GIS的特點、當前的發展趨勢出發,論述GIS與自然地理學的關系及GIS在自然地理學中的應用。

GIS 自然地理學 應用

地理信息系統簡稱GIS(Geographical Information System)，是60年代發展起來的地理學研究技術，是多種學科交叉的產物。地理信息系統作為傳統科學與現代技術相結合的產物，為各門涉及空間數據分析的學科提供了新的技術方法，而這些學科又都不同程度地提供了一些構成地理信息系統的技術與方法。地理學為GIS提供了有關空間分析的基本觀點與方法，是地理信息系統的基礎理論依托。而GIS的發展也為地理問題的解決提供了全新的技術手段，并使地理學研究的數學傳統得到充分發揮。因此，GIS為地理學的發展提供了技術支撐，而地理學為GIS技術的發展與完善提供了方法指導。

1 GIS與自然地理學的關系

自然地理學是研究地球表面的自然地理環境的科學。不管是部門自然地理學還是綜合自然地理學，學科的分科特點和研究對象，都決定了它與其它技術學科具有不可分割的聯系。

GIS也正是在計算機技術日新月異，遙感技術逐漸成熟，制圖手段更為先進，管理科學逐步重視，地球科學迅速發展的形勢下發展起來的一門邊緣學科；從它的誕生之日起，它就與資源及環境的研究有著千絲萬縷的聯系，而資源與環境問題正是自然地理學研究的主要內容。

目前，GIS在全球性研究中發揮著愈來愈大的作用，無論是全球變化，還是全球監測，都不同程度地屬于自然地理學的研究范疇，這些問題的解決，有賴于GIS與RS等技術的有機結合，并通過建立信息管理系統，實現模擬分析和動態研究自然地理學的發展離不開現代技術的支撐，而在現階段，GIS、RS及GPS等技術的發展，為自然地理學的研究提供了良好的手段，推動著自然地理學理論、方法、實踐等各個領域的變，收革，特別是信息的應用，在GIS技術中得以極大的體現，勢必影響著人們對一系列自然地理環境問題的認識。歸根到一點，GIS為自然地理學的研究提供了強有力的分析手段及工具，自然地理學各個領域的研究，又為GIS提供了必要的數據源及研究對象，兩者相互結合，并將開拓出新的應用領域，同時，也孕育著新學科領域的誕生。

2 GIS在自然地理學中的應用與方向

目前，GIS軟件的開發十分活躍，操作系統靈活，數據庫管理系統多樣化，而且專業化程度也在不斷地增強，針對某個行業，某個專題研究的地理信息系統近年來不斷地被開發了出來，并在實際應用中發揮著重要作用。自然地理學所研究的自然地理環境是一種開放式的系統，對自然地理環境每一問題的研究，必須建立在基礎理論、應用理論及應用技術之上，才能從更深層次上去認識它。所以今后GIS在自然地理學的應用將會更專業、更有深度、更具體。

2.1 資源清查

按多種邊界和屬性條件，將各種來源的數據匯集在一起，并通過系統的統計額覆蓋分析功能，提供區域多種條件組合形式的資源統計并進行原始數據的再現。為資源單位合理利用、開發和科學管理提供依據。

2.2 災害預測

借助遙感遙測數據，利用地理信息系統，可以有效地對森林火災的預測預報、洪水災情預測和洪水淹沒損失的估算，為救災搶險和防洪決策提供及時準確的信息。如據大興安嶺地區的研究，通過普查分析森林火災實況，統計分析十幾萬個氣象數據，從中篩選出氣溫、風速、降水、溫度等氣象要素，春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個因子，用模糊數學方法建立數學模型，建立微機信息系統的多因子的綜合指標森林火險預報方法，對火險等級進行預報準確率可達73%以上。

2.3 土地調查

隨著國民經濟的發展，地籍管理工作的重要性正變得越來越明顯，土地調查的工作量變得越來遠大，以往傳統的手工方法已經不能勝任。借助地理信息系統可以進行地籍數據的管理、更新、開展土地質量評價和經濟評價、輸出地籍圖，同時還可以為有關的用戶提供所需的信息，為土地的科學管理和合理利用提供依據。

2.4 環境管理

伴隨著經濟的高速發展，環境問題愈來愈受到人們的重視，環境污染、環境質量退化已經成為制約區域發經濟發展的主要因素之一。環境管理涉及人類社會活動和經濟活動的一切領域，傳統額環境管理方式已不斷受到挑戰，逐漸落后于我國經濟發展的需求。為提高我國環境管理的現代化水平，很多新型的環境管理信息系統正不斷建設。一個環境管理信息系統具備以下功能：為環境部門提供數據和信息的基礎數據庫應包括環境背景數據、環境質量數據庫、污染源數據庫、環境標準數據庫、環境法規數據庫等。

提供環境現狀、環境影響、環境質量統計、評價、預測、規劃模塊。為環境與經濟持續發展、環境綜合治理提供決策支持。實現向污染源的污染控制管理提供支持，可實現排污收費、排污許可證制度的管理，排污申報管理。提供環境管理的數據錄入、統計、查詢、報表和圖形編制方法。提供環保部門辦公軟件。提供信息傳輸方法和手段。

2.5 實踐教學

自然地理的野外實習是地理學實踐教學的核心組成部分，在加強學生素質教育和培養創新能力方面有重要作用。然而，傳統的野外考察式的實習方式，盡管一些學者從多個方面進行了改進，仍然是以理論驗證型和認知型實習為主，與以學生為本的實踐教學理念有一定距離。學生被動地參與整個實習過程，對學生野外實地分析解決問題的綜合應用能力以及創新能力訓練不夠，導致學生過分依賴指導教師，觀察和思維往往局限于教師所講的范圍之內，一定程度上束縛了學生積極主動的思維過程。

為變革傳統的理論驗證型和認知型實習模式，更好地在自然地理學野外實踐教學中貫徹以學生為本的教學理念，可以利用GIS技術開發探究式自然地理野外實習平臺系統。通過對系統需求分析，并根據該需求對平臺系統框架和功能進行設計，能夠提高實習質量，提高學生實習的自主性和能動。

3 結語

GIS作為一種正在蓬勃發展的新技術手段，它與自然地理學及其它相關技術的有機結合，將以全新的工作方式，使人們更加開闊眼界，從而開拓新的應用領域，助推全世界的和諧、綠色發展。21世紀的自然地理學，也將因蘊含著GIS的新思想，而發生質的飛躍，邁向更新、更高的層次，推動人類文明的進程。

[1]湯國安,劉學軍等.地理信息系統教程.高等教育出版社,2007.

[2]吳信才.地理信息系統原理與方法(第二版).電子工業出版社,2009.