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博士論文開題報(bào)告格式
一 研究目標(biāo)
本研究試圖在GIS和遙感軟件支持下，綜合野外調(diào)查、遙感及定位數(shù)據(jù)，結(jié)合專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，引入可視化技術(shù)、交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立多維的熱帶亞熱帶植被信息系統(tǒng)，探討3S技術(shù)在不同組織層次植被研究中的應(yīng)用如森林群落的水平和垂直分析、植被的時(shí)空動(dòng)態(tài)模擬和預(yù)測、以及森林景觀的格局研究等。
二 研究內(nèi)容和研究方法
GIS平臺(tái)為ESRI ARCVIEW 3.x及其擴(kuò)展模塊，遙感軟件為PCI GEOMATICA (?), 編程語言為C ，圖形處理用OPENGL。主要的研究方法參見表1。
1 種群 Population：以距離為基礎(chǔ)的種群分布格局、種間聯(lián)結(jié)、鄰體效應(yīng)、種間競爭、母樹-幼苗空間關(guān)系等。
2 群落 Community：以面積為基礎(chǔ)的重取樣技術(shù)、各種面積曲線、冠層分析等。
3 生態(tài)系統(tǒng) Ecosystem：以地圖為基礎(chǔ)的植被分類、生產(chǎn)力或生物量估算、植被水平或垂直分布等。
4 景觀 Landscape: 以DEM為基礎(chǔ)的景觀格局結(jié)構(gòu)、綴塊分析、生境評(píng)價(jià)、虛擬3D森林等。
5 植被信息系統(tǒng)：構(gòu)建多維熱帶亞熱帶植被信息系統(tǒng)(圖1)。
三 擬解決的關(guān)鍵問題
1遙感生物信息提取
遙感影象的光譜特征、空間特征、極化特征和時(shí)間特性是我們鑒別各種物體和現(xiàn)象的依據(jù)。如何從遙感圖象中識(shí)別植被、昆蟲種群、大型動(dòng)物等生物信息，則是建立多維生物地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通常是用植被不同波段的反射率及其它因子的組合來獲得植被指數(shù)(VI)，并采用非監(jiān)督分類或監(jiān)督分類的方法，區(qū)分不同地物和不同植被類型，但只能用于較大的植被分類階元;較小的植被單位如群叢必須結(jié)合實(shí)地調(diào)查和其它環(huán)境因子，能否直接利用遙感判斷還有待于進(jìn)一步研究。昆蟲種群和大型動(dòng)物的判定一般是根據(jù)這種昆蟲的生境，也可以考慮標(biāo)記和電子反射器的辦法來定位。引入專家系統(tǒng)或者決策支持系統(tǒng)，模糊數(shù)學(xué)、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，可以更加有效地和精確地進(jìn)行識(shí)別。
2 時(shí)空數(shù)據(jù)模型和時(shí)空分析
傳統(tǒng)的GIS面向的是只含空間維度和屬性維度的SGIS(Static GIS)，而能夠處理時(shí)間維度的GIS則稱為TGIS(Temporal GIS)。時(shí)間維度具有和空間維度不一樣的特點(diǎn)，如何將空間數(shù)據(jù)模型的概念和方法引申到時(shí)空數(shù)據(jù)模型，是當(dāng)前GIS研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。時(shí)空一體化的數(shù)據(jù)模型必須具有時(shí)空二維的拓?fù)涮卣鳎拍苡行У靥岣邤?shù)據(jù)質(zhì)量和分析效率，減少數(shù)據(jù)存貯的冗余(陳晉等，1995)。生物學(xué)中涉及了許多時(shí)空分析問題，也發(fā)展了時(shí)序分析和生物地理統(tǒng)計(jì)的方法，但這些方法的理論和應(yīng)用都有待完善。而且,現(xiàn)有的GIS軟件均不能很好地完成這些分析。
3 專業(yè)組件設(shè)計(jì)
現(xiàn)有的許多GIS軟件并不包含生物學(xué)專業(yè)模塊;建立獨(dú)立的完全面向生物學(xué)的GIS費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也不必要。因此，組件GIS是不錯(cuò)的選擇。我們可以用各種計(jì)算機(jī)語言或GIS軟件附帶的語言，編寫出適用于生物學(xué)的控件或模塊，組合到現(xiàn)有的GIS軟件中。
4 其它
不同數(shù)據(jù)類型、不同維度數(shù)據(jù)的操作和管理，真三維GIS和虛擬景觀的構(gòu)建等，也是急待解決的問題。
四 可行性分析
1 實(shí)驗(yàn)室具備必須的軟硬件;
2 實(shí)驗(yàn)組具備相關(guān)的軟件操作和編程能力;
3 導(dǎo)師組具備相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)水平;
4 實(shí)驗(yàn)組具備一定的野外調(diào)查和室內(nèi)分析能力。
五 創(chuàng)新之處
1可能填補(bǔ)GIS在種群/種間空間分析方面的空白。
2 首次進(jìn)行GIS應(yīng)用于生態(tài)學(xué)不同組織水平的綜合研究。
3 國內(nèi)首次建立多維熱帶亞熱帶綜合植被信息系統(tǒng)。
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