基于3s技术的草原管理信息系统设计方案_课程设计(编辑修改稿)

基于3s技术的草原管理信息系统设计方案_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

均产草量为 127公斤 /亩，到 80年代为 /亩， 30年来平均下降 %。 本世纪初草原载畜能力平均 /羊单位，与 80年代相比下降 %，与 60年代相比下降 %。 三是，草原生态环境变劣。 据统计，本世纪初内蒙古荒漠化土地面积达 6224 万公顷，占全区土地总面积的 %；沙化土地面积 4159万公顷，占全区土地总面积的 %。 土地荒漠化和沙漠化使地表失去了绿色植被的覆盖，导致地下水位下降，大气降水减少。 与 50年代相比，通辽市降水减少 102毫米，锡林浩特市减少 84毫米，巴音浩特减少 59毫米，而年平均 气温分别上升 1度、。 由于大气干旱，降水减少，气候干燥造成河水断流，湖泊缩减或干涸。 与 80年代相比河流水量减少三分之一。 呼伦贝尔草原上的克鲁伦河 2020年主汛期出现断流，乌尔逊河至下游断流干涸，著名的达赉湖（呼伦湖）水面缩减500平方公里，水位下降 4 米以上，周边小型湖泊 80%干涸，周围近 300 平方公里的湿地消失，湖底泥沙裸露并严重威胁着湖边的草原。 四是，草原生态功能降低。 草原退化、植被覆盖度下降，稀疏的植被减少了对二氧化碳的吸收能力，增强了大气的温室效应，使草地调节气候、防风固沙、保持水土 、净化空气的功能明显减退。 受草原生态环境变劣的影响，内蒙古地区有些动、植物物种正在消失或减少。 如草原上优良牧草中的羊草、黄花苜蓿、山厘豆等数量锐减；药用价值较高的内蒙古黄芪、草麻黄也在明显减少。 又如阿拉善地区梭梭林已由 50 年 万公顷减少到目前的 万公顷，额济纳旗的胡杨林也由 5 万公顷减少到。 绿色植物的减少，必然导致动物种类的衰败和减少。 野马已在草原上消失，野岩羊、青羊、野骆驼数量锐减。 五是，牧民生产和生活受到严重挑战。 长期以来，内蒙古草原畜牧业的增长不顾草原承载力过分依赖牲畜头数 的增加，致使草原严重透支，人口和牲畜超载，致使草原畜牧业维系困难，牧区和广大牧民正面临生产和生活方式转变的严峻挑战。 据自治区农牧业经管站统计，近几年我区牧民人均纯收入的增速落后农民增速，目前有不少牧民负债经营。 草原畜牧业、牧区和牧民等 “ 三牧 ” 问题突出。 从总体上看，内蒙古 草原生态状况仍不容乐观，管理工作复杂，草原生态环境治理任务十分艰巨。 解决问题的重点和难点 尽管国家出台一系列政策措施，鼓励和加强草原生态治理，但是 由于草原覆盖面大、生态环境复杂、草原管理工作不完善等因素 ，我国草原生态状况仍不容乐观。 要解决 草原生态问题，就要先解决草原生态实时监测、草原管理统一化、草原问题及时发现及时解决等问题，这是现今草原治理过程的重点和难点。 内蒙古草原 广袤无垠 ， 很难统一管理。 在 从地理地貌上看，内蒙古高原东起 大兴安岭 和苏克斜鲁山，西至 甘肃省 河西走廊 西北端的马鬃山，南沿长城，北接蒙古国。 海拔 1000多米，地势起伏微缓，有明显的季相变化。 内蒙古自治区内的大草原主面积 万公顷，其中有效天然牧场 6818 万公顷，占全国草场面积的 27%，是我国最大的草场和天然牧场。 内蒙古草原大体上分为七大部分， 呼伦贝尔、锡林郭勒、科尔沁、乌兰察布、鄂尔多斯和乌拉特 6大著名草原和阿拉善荒漠草原。 目前各个草原都是由该地区的相关部门管理，而这些管理部门管理方式 各异，相互之间的管理经验交流较少。 解决问题的技术领域与技术路线 欲有效地解决草原生态问题，需要借助 遥感 技术 （ RS） 、地理信息系统 （ GIS） 和全球定位系统 （ GPS） 等三大技术。 这三大技术是 空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术 、 通讯技 术 相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。 他们是 目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、基于 3S 技术的草原管理信息 系统设计方案 6 更新、分析和应用的 3大支撑技术 ， 是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一。 这三者技术的集成运用也随着科技的发展逐渐完善和实用。 遥感技术 （ RS） 是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线目标进行探测和识别的技术。 现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等 环节。 遥感技术广泛用于军事侦察、导弹、预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。 在民用方面，遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。 全球卫星定位系统 （ GPS） 是一种结合卫星及通讯发展的技术， GPS 用于各类信息的空间定位，利用导航卫星进行测时和测距。 它具有全天候、全覆盖、三维定点定速定时高精度、快速、省时、高效率等特点 ,且不受任何天气的影响，应用广泛，可移动定位，现在已经广泛应用于农业勘测、车辆调度、监控系统、道路施工等。 地理信息系统 （ GIS） 是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。 技术路线：运用遥感技术 对物体的 电磁波 的辐射、反射特性的远距离的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析 ，运用 全球定位系统 实时获取草原空间数据，再由地理信息系统对多种来源的草原动态数据进行综合处理、集成管理、动态存取。 通过遥感技术、 全球定位系统 、地理信息系统的联合工作和相互补充， 建立一个草原信息化管理系统，实现定点多方面 对草原进行 监测管理。 地理信息系统（ GIS）为 系统 核心 技术 ，遥感技术（ RS）和全球定位系统（ GPS）作为辅助 技术 ，建立一个草原信息管理系统。 其中地理信息系统（ GIS）负责信息存储、分析和综合处理，遥感技术（ RS）负责大面积获取 草原牧草长势动态、牧草产量及分布、草原旱虫灾状况等草原资源信息 ，全球定位系统（ GPS）负责快速定位和获取草原某区域的空间数据，三者有机结合形成一个系统，实现各种技术的综合。 3. 参考文献综述 与拟解决问题相关的文献综述 参考的相关文献 中提 到了现今草原生态系统的动态性、不确定性 和区域差异性 等复杂性特征导致草原管理效率低、调控不及时等管理问题。 造成草原退化、沙化和荒漠化的最主要原因就是对草地资源的管理失当，而考究我国草地管理中采取了一些措施，如土地承包 、草畜平衡、划区轮牧、休牧禁牧等等依然存在着诸多问题。 面对当下形势，适合我国国情的草原管理理论与模式迫切需要完善和创新。 近些年来 ， 受气候干旱、草场开发、超载过牧等因素影响 ，内蒙古草原沙化、盐渍化、石漠化较为严重。 国家相继出台了一系列政策措施，不断强化草原保护，大力推进草原重大生态工程建设，集中治理生态脆弱和严重退化草原。 总体看近年来通过实施京津风沙源治理工程，天然草原保护和建设工程、退牧还草工程等生态建设项目，以及建立和完善基本草原保护、草畜平衡、禁牧休牧轮牧等制度，草原生态环境的保护和建设取得了明显成效。 特别是项目区草原生态状况呈现区域性好转，草地植被覆盖度、草层高度、产草量较建设前均有大幅度提高。 但由于历史与现实、自然和人为因素的干扰和影响，全区广大草原的生态环境形势仍然很严峻。 目前处在改善与恶化并存，局部好转、但整体恶化的趋势还没有得到根本基于 3S 技术的草原管理信息 系统设计方案 7 性转变。 主要表现在以下几个方面： 第一， 草原数量逐年减少。 内蒙古自治区是全国草原资源大区 ， 上世纪 80 年代以前，总面积达 ，占自治区国土面积的 %。 据 2020年遥感调查资料，内蒙古现有草原面积为 ，近年来草原的面积仍在减少。 草原面积逐年减 少的主要原因：一是草原被垦为农田， 80 年代以前经历了 3次大开垦， 80 年代再一次开垦；二是由于草原退化，植被覆盖度降低到 5%以下，失去利用价值；三是适宜造林的草原变成林地；四是小城镇、工矿及交通建设、旅游开发等占用草原。 第二， 草原质量不断下降。 内蒙古草原以水草丰美著称于世，但由于自然和人为因素的共同作用，草原退化呈快速蔓延趋势。 据资料显示， 60年代中后期退化加速；到 80年代退化面积达 37555万亩，占可利用草地面积的 %；到 90年代末，草地退化面积达草地总面积的 73%。 草地退化，造成草地质量下降。 主要 表现在草群中优良牧草的种类和数量大幅度减少，有毒有害及不可食的植物种类和数量增多，草群平均高度和覆盖度下降，草原的单位面积产草量大幅度降低 .。 根据内蒙古草勘院资料， 50年代内蒙古草原平均产草量为 127公斤 /亩，到 80年代为 公斤 /亩， 30 年来平均下降 %。 本世纪初草原载畜能力平均 亩 /羊单位，与 80 年代相比下降 %，与 60 年代相比下降 %。 第三， 草原生态环境变劣。 据统计，本世纪初内蒙古荒漠化土地面积达 6224 万公顷，占全区土地总面积的 %；沙化土地面积 4159 万 公顷，占全区土地总面积的 %。 土地荒漠化和沙漠化使地表失去了绿色植被的覆盖，导致地下水位下降，大气降水减少。 与 50 年代相比，通辽市降水减少 102毫米，锡林浩特市减少 84毫米，巴音浩特减少 59毫米，而年平均气温分别上升 1度、 和 度。 由于大气干旱，降水减少，气候干燥造成河水断流，湖泊缩减或干涸。 与 80年代相比河流水量减少三分之一。 呼伦贝尔草原上的克鲁伦河 2020年主汛期出现断流，乌尔逊河至下游断流干涸，著名的达赉湖（呼伦湖）水面缩减 500平方公里，水位下降 4米以上，周边小型湖泊 80%干涸，周围 近 300平方公里的湿地消失，湖底泥沙裸露并严重威胁着湖边的草原。 第四， 草原生态功能降低。 草原退化、植被覆盖度下降，稀疏的植被减少了对二氧化碳的吸收能力，增强了大气的温室效应，使草地调节气候、防风固沙、保持水土、净化空气的功能明显减退。 受草原生态环境变劣的影响，内蒙古地区有些动、植物物种正在消失或减少。 如草原上优良牧草中的羊草、黄花苜蓿、山厘豆等数量锐减；药用价值较高的内蒙古黄芪、草麻黄也在明显减少。 又如阿拉善地区梭梭林已由 50 年 ，额济纳旗的胡杨林也由 5万公顷减少到。 绿色植物的减少，必然导致动物种类的衰败和减少。 野马已在草原上消失，野岩羊、青羊、野骆驼数量锐减。 在全球生态环境问题日益突出和可持续发展理念的背景下，生态服务功能及其评价的研究在全球得到了迅速的发展，国际和国内基于各种时空尺度的自然资源价值评估工作以草地、森林、湿地、农区、城市等不同类型的生态系统为研究对象，从生态系统服务、自然资本、生态资产、生物多样性等角度开展了大量研究，在相关理论、方法和应用的广度与深度上取得了前所未有的进展。 其中，在草原生态系统服务功能和价值评估方面的研究，为人们认识草 原生态系统服务的重要性，加强草原生态系统的保育、退化草原生态系统的恢复和生态资产的增值具有重要的作用。 与拟采用技术相关的文献综述 3S技术即利用 GIS的空间查询、分析和综合处理能力， RS的大面积获取地物信息特征，GPS快速定位和获取数据准确的能力，三者有机结合形成一个系统，实现各种技术的综合。 作为目前对地观测系统中空间信息获取、存贮、管理、更新、分析和应用的 3大支撑技术，它们是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段， 被广泛应用于资源与生态环境监测评价，例 如对城市生态系统、农业生态系统、森林生态系统、草原和荒漠生态系统的环境监测中。 遥感技术 RS是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线目标进行基于 3S 技术的草原管理信息 系统设计方案 8 探测和识别的技术。 现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。 遥感技术广泛用于军事侦察、导弹、预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。 在民用方面，遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。 全球卫星定位系统 GPS是一种结合卫星及通讯发展的技术， GPS用于各 类信息的空间定位，利用导航卫星进行测时和测距。 它具有全天候、全覆盖、三维定点定速定时高精度、快速、省时、高效率等特点 ,且不受任何天气的影响，应用广泛，可移动定位，现在已经广泛应用于农业勘测、车辆调度、监控系统、道路施工等。 地理信息系统 GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，从而为土地利用、资源管理、 环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务 [1]。 GIS、 RS和 GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了 GIS的应用效率。 在实际的应用中，较为常见的是 3S两两之间的集成，如 GIS/RS 集成， GIS/GPS 集成或者 RS/GPS 集成等，但是同时集成并使用 3S 技术的应用实例则较少。 目前 3S 技术在。