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农地适宜性评价空间决策支持系统研究

夏敏  
【摘要】: 农地适宜性评价是土地适宜性评价的一种类型。其评价结果可直接服务于农业生产的宏观管理与微观控制,对于农业乃至整个国民经济的可持续发展均具有重要的实践价值。因此,有必要加强农地适宜性评价的研究。然而,传统的农地适宜性评价存在着评价结果主观性较强,评价工作费时费力的问题。而且,土地是一个复杂的系统,有关土地的信息多与空间位置相关,评价工作也常常涉及到一些半结构化问题。所以,需要综合运用地理信息系统和决策支持系统技术完成农地适宜性评价。空间决策支持系统就是在GIS和决策支持系统基础上应运而生的用于解决与空间有关的问题的决策支持系统。但其研究尚处于起步阶段,理论、方法和技术诸方面都需要进一步完善,针对农地适宜性评价的空间决策支持系统的开发研究也不多见。因此,有必要对此进行深入研究。 本研究探讨农地适宜性评价空间决策支持系统组成结构及其实现方法,基于农地适宜性评价的一般过程,研究农地适宜性评价的各种模型及其适用范围,收集与农地适宜性评价有关的经验知识。在此基础上,以地理信息系统软件ArcGIS 9为平台,利用其提供的ArcObjects组件技术,以可视化开发语言Visual Basic 6.0为开发工具,建立了一个农地适宜性评价空间决策支持系统,并通过县域农地适宜性评价的实证研究验证系统的可靠性与实用性。全文共七章,可分为四个部分,第一部分为农地适宜性评价空间决策支持系统开发的理论基础;第二部分为农地适宜性评价空间决策支持系统的设计与开发实现;第三部分为农地适宜性评价空间决策支持系统的应用研究,第四部分为结论与展望。 第一部分包括三章,从理论上分析了农地适宜性评价空间决策支持系统研究的必要性,并对农地适宜性评价空间决策支持系统的理论与技术基础进行了研究。第一章为绪论,从论文研究的背景和意义着手,提出了本文研究的目标和内容,并提出了本文的研究方法以及技术路线;第二章为文献综述,从评价研究的内容、评价的方法、以及现代技术在农地适宜性评价中的应用三个方面分析了目前农地适宜性评价研究的发展。认为农地适宜性评价研究内容越来越广泛;定量化评价方法在农地适宜性评价中得到较大发展;地理信息系统在评价工作中得到广泛应用,并且有其它相关技术综合应用的趋势。对于已有研究中存在的问题进行了简要评述,明确了本研究的基础;第三章为农地适宜性评价与空间决策支持系统原理与技术探讨,在阐述农地适宜性评价原理与空间决策支持系统技术的基础上,探讨了农地适宜性评价所需要的空间决策支持,从而为农地适宜性评价空间决策支持系统的设计与实现提供了理论和技术依据。 第二部分包括两章,通过设计与开发实现了一个农地适宜性评价空间决策支持系统。第四章为农地适宜性评价空间决策支持系统设计,提出系统分为四个组成部分:数据库、模型库、知识库和人机界面,并分析了各部分的功能。基于Geodatabase模型进行了系统的数据库设计;讨论了系统模型的分类,并将组件思想引入到模型的设计与实现中,通过程序开发组件来表示模型;将评价知识分为规则知识与静态知识,采用产生式规则表示规则知识,由推理机完成知识的调用,而静态知识则由文字处理软件Word进行处理,使用VBA来定制Word的功能;并以ArcObjects为基础,运用可视化编程语言VB开发应用程序,整合ArcGIS已有菜单功能,形成系统人机交互界面;最后,通过ADO接口技术实现数据访问和系统集成。第五章为农地适宜性评价空间决策支持系统开发和实现,介绍了系统开发的软硬件环境;基于ArcGIS 9和ArcObjects组件开发技术,开发农地适宜性评价专业模型和知识,实现了对静态知识的调用;建立人机界面和对话框,并详细分析菜单功能;在确定数据库投影系统和数据获取途径的基础上,利用ArcGIS 9桌面版工具ArcCatalog建立系统的数据库。 第三部分为第六章,农地适宜性评价空间决策支持系统应用。将系统应用于河南省封丘县农地适宜性评价,研究了封丘县农地对于水稻、小麦、玉米这三种利用方式的适宜性程度,运用系统提供的克里格插值法完成了部分农地评价因素的空间分布研究,采用叠置法确定评价单元,层次分析法确定评价因素及其权重,建立隶属函数模型计算单因素分值,最后采用模糊综合评判法计算单元总分值,等间距法划分适宜性等级,得到封丘县农地适宜性等级图件和统计结果,为农业结构调整和土地利用规划提供了依据。 第四部分为第七章,结论与展望。总结了系统设计与开发的主要内容,以及系统在应用过程中的表现,并指出后续研究的方向。 通过上述研究,实现了一个完整的农地适宜性评价空间决策支持系统: (1)利用面向对象的数据模型Geodatabase,借助Arccatalog建立了本地个人地理数据库——农地适宜性评价数据库,数据库能够有效管理农地适宜性评价数据; (2)采用AO组件技术开发了农地适宜性评价所需专业模型,存储于模型库中,在知识库与人机界面的协同下,可实现模型的选择、调用和集成使用; (3)区分评价所涉及的不同知识,采用不同方式加以表示并存处于评价规则库和静态知识库中,由推理机完成知识的调用,而静态知识调用则通过VB6.0编程实现; (4)通过人机界面的设计和开发,在图形与属性数据的显示、查询、统计分析、输出等基本功能基础上,通过对话方式提供模型选择、数据录入、知识查询等; (5)通过ADO接口技术实现系统模型和知识对数据库的访问,系统的功能的实现在动态连接库(DLL)中完成。 系统成功的应用于封丘县农地适宜性评价中。在今后的研究中,还需要进一步充实系统的评价模型,丰富系统的评价知识。


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