藏东南流域生态决策支持系统研究

发布时间：2020-09-28 19:27

　　随着人们对生态环境保护与自然资源开发利用的认识逐渐深入,生态决策支持技术在生态学问题中的应用越来越引起研究人员的关注。目前,综合运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、网络技术以及现代信息系统技术对生态科学信息资源进行数字化管理,并在此基础上进行综合分析并建立综合决策支持模型已成为生态决策支持技术研究的重要手段。生态决策支持系统的成功应用,为生态环境保护、资源开发和区域发展规划提供决策依据,并促进区域的生态信息化建设。近10多年来,对西藏高原流域范围内的生态环境研究活动及成果很多,但主要都是针对特定专题展开的研究,以西藏生态为主题的信息化建设,尤其在具有决策支持和评价分析功能的综合性信息系统方面还比较薄弱。西藏境内的流域是世界上最复杂的陆地生态系统之一,在全球环境变化中发挥着重大作用,如何利用先进的信息技术为西藏高原流域生态科学研究服务,已引起相关领域专家和学者的高度重视。本文选择西藏高原流域的典型区域——位于西藏“四江流域”东南部人口、经济最集中的区域作为研究区和系统应用的示范对象。本文设计开发具有西藏流域特色的生态决策支持系统,主要内容包括:流域生态环境数据与综合模型的集成研究、流域生态科学信息共享技术的研究、面向生态问答综合决策模型与空间分析相结合的决策支持技术应用研究。生态环境变化会直接影响流域环境的可持续发展能力,而流域范围内的社会经济发展也会间接影响流域的生态环境。要处理好社会经济发展与生态环境保护二者之间的关系,就需要确立综合性、多元化的可持续发展战略。围绕流域生态环境与可持续发展相互协调、相互统一的思想,本文重点研究应用于决策支持的生态环境评价模型技术和针对西藏流域生态问题的生态专题模型,以此构建系统的综合决策评价模型。其中生态环境质量评价包括以流域内生态系统为尺度的评价单元和以每条流域为评价尺度的评价单元;可持续发展能力评价包括对人口、经济、社会、资源环境等4个专题的评价。结合评价模型与GIS空间数据表达与空间分析功能,本文研究、设计和开发了适用于西藏高原流域特点的生态决策支持系统,取得的主要成果包括: (1)提出一种基于领域模型和软件构件组合的模型库框架,使用领域模型捕获系统需求,描述领域业务对象之间关系,在框架中提供足够多的扩展点来满足领域可比性带来的问题,提高决策评价软件模型的复用性。实现了智能化的决策支持技术,结合工作流技术,研究并设计了基于工作流技术的模型库及其管理系统,建立了流域生态决策支持模型库框架,一定程度上克服了以往模型管理程度不高以至调用模型困难的问题,提高了模型的利用效率。 (2)将Agent这一软件设计与开发的新技术、新方法应用到面向西藏流域决策支持系统中。提出一种基于Agent的模型库系统结构来实现模型库的智能管理,研究、设计并开发了基于Agent的模型库框架结构。Agent对环境的感知性,能够根据环境变化调整自身的行为以及Agent之间良好的通信与协作。Agent技术的应用使模型库的智能程度加深,便于人机交互的模型调用,增强了系统灵活性,为流域生态的科学管理提供了依据。 (3)将GeoWeb2.0这一空间技术的新理念引入到系统开发中,即在Internet网上部署应用系统及GIS服务功能,Geo Web使符合某种元数据标准的空间数据在异构、分布式数据库之间通过统一的API方式进行沟通。对于数据量庞大的地理和生态环境背景地图,本文研究的系统采用了Microsoft提供的Bing Map电子地图为显示底图,利用ArcGIS Server提供的可用组件,将研究中所获取的各种空间数据与属性数据缓存、切片、上传到效用计算供应商,在云端创建了数据中心,用户通过Internet连接来调用决策支持服务。采用这种新型的Web技术率先开发了面向西藏高原的决策支持系统。整个系统采用Java Web的轻量级框架(Struts、Spring、Hibernate)开发,并结合ArcGIS Server提供的Java平台,实现了整个系统的开发。本文研究并开发的面向西藏主要流域的生态决策支持系统将为西藏流域的生态环境保护、自然资源开发和流域可持续发展等相关问题的决策提供较灵活的模型与决策支持方案,提高了对流域生态环境信息管理的有效性与可行性,促使相关决策更加直观、快速和有效,并对加快流域所涉及的区域协调发展,加强西藏高原流域的生态环境保护与建设具有不可替代的技术优势,加强西藏高原作为国家生态安全屏障等重大课题的研究,也具有重要的促进作用。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P208;P237;P228.4;X171.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 选题依据与研究目标
    1.3 研究区概况
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 流域信息化的研究现状
        1.4.2 空间决策支持技术在流域生态研究中的应用现状
        1.4.3 西藏主要流域生态科学研究现状
    1.5 主要研究内容
    1.6 研究方法与技术路线
        1.6.1 本文研究的基础工作
        1.6.2 研究方法简介
        1.6.3 研究技术路线
    1.7 主要成果与创新点
第2章生态决策支持方法与模型
    2.1 综合决策模型的原理及方法
        2.1.1 生态环境质量综合评价指标体系及模型的建立
        2.1.2 可持续发展能力评价指标体系及模型的建立
        2.1.3 流域内植物多样性与生态保护
    2.2 空间决策支持系统技术
        2.2.1 基于GIS 的空间分析辅助决策功能
        2.2.2 智能Agent 的应用
        2.2.3 生态决策支持技术的研究与应用
    2.3 空间信息集成与共享技术
    2.4 基于本体论的软件建模方法
    2.5 本章小结
第3章生态决策支持系统总体设计
    3.1 系统建设目标分析
        3.1.1 系统需求分析
        3.1.2 系统研发目标
    3.2 系统设计原则
    3.3 系统总体设计
        3.3.1 系统概述
        3.3.2 系统总体结构
        3.3.3 系统功能结构
        3.3.4 系统信息流程设计
    3.4 本章小结
第4章生态环境信息集成与共享
    4.1 研究背景
    4.2 流域生态环境数据的特征与分类
        4.2.1 数据特征
        4.2.2 数据来源与数据分类
    4.3 信息集成与共享的关键技术
        4.3.1 数据集成
        4.3.2 模型集成
        4.3.3 元数据理论在信息共享中的应用
        4.3.4 多源生态环境信息共享研究
    4.4 建立多源生态环境综合数据库
        4.4.1 通过元数据实现异构数据库的标准化
        4.4.2 建立空间数据库
    4.5 本章小结
第5章模型库系统的开发与应用
    5.1 综合决策支持模型的分类与表示
        5.1.1 模型的分类
        5.1.2 模型的表示
    5.2 生态决策支持系统模型库
        5.2.1 基于工作流的模型库原理
        5.2.2 基于Agent 的工作流在模型库中的应用
        5.2.3 模型在模型库中的存储与组织
        5.2.4 模型库管理系统
    5.3 评价模型决策支持应用实例
        5.3.1 决策评价模型数据流分析
        5.3.2 运用AHP 方法模型实现决策评价功能
    5.4 本章小结
第6章生态决策支持系统实现及应用
    6.1 系统实施架构
        6.1.1 系统运行环境
        6.1.2 系统网络架构
        6.1.3 系统软件开发环境
        6.1.4 数据库集成环境
    6.2 系统主要功能应用实例
        6.2.1 基于GeoWeb 的空间决策服务功能
        6.2.2 生态环境信息共享服务
        6.2.3 空间分析辅助决策
        6.2.4 基于环境背景数据的空间分析辅助决策
        6.2.5 综合评价与决策支持
        6.2.6 生态环境专题数据服务
        6.2.7 专家决策方案支持
    6.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
附录

【引证文献】