专利名称：：一种生态信息表达方法
技术领域：
：本发明涉及一种生态信息表达方法，属于对生态信息的时空特征表达与描述的技术与方法领域。
背景技术：
：生态信息是表达生态过程与生态现象的数字、文字、图像、图形的总称。然而，目前对于生态信息的分类尚没有严格的界定，对其表达方法与模式更是生态信息科学研究的重大难题。20世纪70年代初至20世纪80年代中期，国际上关于地图学的新理论研究层出不穷。特别是地图信息论、地图传输论、地图模式论、地图认知论、地图符号学、数学制图原理、地图可视化原理、地图综合理论、地图学的结构体系、地学信息图谱理论等发展活跃。进入20世纪90年代，GIS的数据采集与处理，空间分析与模型分析以及成果自动输出等功能，为地学综合研究提供了前所未有的技术支撑。就数据采集而言，在继续采用常规调査和实验室理化分析的同时，愈来愈多地应用现代遥感技术。在遥感采集数据中，己初步实现了多平台、多时相、多光谱和多种空间分辨率影像数据的有机结合。在空间分析方面，从全球监测到局部监测、宏观到微观这一人类认知过程的发展，从根本上改变了人们对地球系统的认识。近年来，随着国际上对地图可视化、虚拟环境、地图自动综合、数字地图等问题的关注，地理信息表达技术与方法研究领域已取得一系列进展。目前，在分形理论、数学抽象、虚拟技术等的支撑下，上述认识应该继续有所拓展。地学信息图谱是由遥感、地图数据库、GIS与数字地球的大量数字信息，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维动态可视化技术，显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段和方法。同时，这种空间图形谱系经过空间模型与地学认知的深入分析，可进行推理、反演与预测，形成对事物和现象更深层次的认识。它既是一种新的理论和方法，也是一种高层次的数据产品，更是地学各个领域的信息单元。通俗地讲，地学信息图谱是按照一定指标递变规律或分类规律排列的一组能够反映地理信息科学空间信息规律的地图、图表、曲线或图像；它不仅应用于数据采集和数据开发利用，而且服务于科学预测与决策。地学信息图谱的方法对于生态信息的表达具有重要的理论借鉴价值与现实指导意义。信息是通过人类的感知、加工而成的一种对客观世界的知识反馈。而生态信息是在生物及非生物环境仿真与控制中应用的经收集、处理而以特定形式存在的生态知识。生态系统中包含多种多样的信息，它有物理信息、化学信息、行为信息与营养信息等不同的类型，具有及其复杂的表现形式与现实作用。生态信息是生态系统受人类活动等外来影响作用后的反馈，是人类认知生态环境状况的来源。因此，生态信息是一切生态建设、环境保护工作的主要决策依据。信息技术则是人类智慧的延伸。通信卫星、微处理机、光导纤维、互联网等高新技术的成功运用，成为由高耗低效的传统经济向低耗高效的现代生态经济转变的强有力手段，是实现资源节约与新型工业化的重要途径，由此形成了现代城市的信息化和生态化结合发展趋势。生态信息科学是生态学与信息科学的交叉产物，它直接服务于生态系统的综合管理，可为生态系统管理提供数据资源和信息技术服务。随着计算技术和复杂性理论的发展，生态信息科学已经成为一门以利用现代计算技术进行分析、综合和预测为重点，综合研究生态信息提取、生态信息管理和生态信息分析的科学。现代生态学的发展需要生态信息科学的支持，而信息技术的进步为生态信息科学的发展提供了技术保障。20世纪80年代初，关系数据库管理系统及SQL标准查询语言的面世，为生态信息数据库系统的全面开发奠定了基础。同时，Internet的蓬勃发展，尤其是20世纪90年代元数据的提出，是现代生态信息技术发展最重要的里程碑。由于目前尚缺乏系统表达与综合反映生态信息的方法与模式，以推动信息生态学理论发展与现实需要。因此，研发一套能够科学展示生态信息特征的方法与模式，显得十分必要。特别是依托现有生态信息科学的研究手段，借助于GIS、数据智能化处理技术、现代数学方法、现代测试技术、数据管理方法、虚拟环境等多种技术综合应用的集成化技术体系为手段，实现生态信息的获取、处理、分析、管理与传播，具有重要的理论价值与现实意义。在这种背景下，围绕生态信息的表达方法与模式等一系列复杂问题，研发生态信息采集技术、生态信息管理技术、生态信息模拟分析技术以及生态信息传播技术，为相关问题的解决提供重要的途径。
发明内容本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种生态信息表达方法。本发明一种生态信息表达方法，其特征在于包括如下步骤a.)采集多种生态信息；b.)获取遥感信息源；c.)基于对a所采集信息表达的需求，采用EDRAS将步骤b所述的遥感信息源进行影像几何纠正，包括如下步骤(1)将遥感信息源经过几何校正模块后，通过控制点工具采集地面控制点信息图像，同时得到转换模型；(2)图像重采样，对步骤(1)中所述的信息图像中所有栅格数据层进行重采样；d.)将步骤c所述的经过几何纠正的遥感信息源经过ArcGIS平台等得到矢量化影像；e.)在ArcGIS平台经过二次开发工具，得到符号表达模式；f.)将步骤d所述的矢量化影像经过ArcGIS平台中ArcMap模块，结合步骤e所建立的符号库，实现专题要素符号表达；g.)输出生态景观类型图，即步骤f所述的更新专题符号后的专题图形。本发明基于图谱的原理，采用图形思维、地学认知与信息思维相结合的方法，并结合数值模拟方法，对生态信息的时空变化规律进行抽象概括、归纳和描述；同时，从图形单元入手，从纷繁复杂的研究对象中提取生态基础信息；运用多维动态可视化技术，研究各类生态信息的表现形式与综合集成方法。生态信息表达的相关技术与方法的研发具有重要的理论价值与现实意义。(1)凝练出了生态信息的直观表达方式结合生态专题制图技术，设计并实现了生态信息图谱，凝练出了图谱模式。生态信息图谱由图形和特殊符号、描述性数字参数、数学模型3个成分组成，还可进一步添加信息重组和虚拟模式，应用该模式可以对生态问题进行图谱研究，按照因地制宜的原则可进行修改与添加，以达到系统、综合与全面表达特定时间与空间生态特征的目的。(2)发挥了多元数据在生态信息表达中的不同作用生态信息具有一系列表征其特征的数据，无论是图像、图形与文字记录，还是数字、符号与逻辑表达，均对反映其结构与功能具有重要得意义。本技术发明中，通过CBERS-2/CCD遥感影像分析景观结构特征的优势在于影像基本反映了实际地物的光谱，有助于对生态信息或者生态因子中的植被、水体、道路、居民点、山地等景观要素特征的辨识。与LANDSAT/TM影像精度相比，CBERS-2/CCD遥感影像数据能更清晰的再现地物要素的自然特征。而且，CBERS-2/CCD与DEM叠和之后的图像更能反映这一点，以此作为基本信息源，再结合其它资料解译后获得的生态景观信息图，按照生态学的原理与方法，进行生态信息图谱分析是可行而有效的。(3)为生态信息变化分析提供了一条新的技术途径研发工作利用了两种不同时相的遥感数据，但通过实例分析得出，利用所研发的生态信息表达方法，可以直观、便捷、深刻反映复杂的生态景观要素的变化，能全面系统地反映出生态信息在时空尺度上的分布特征与变化规律，也是生态信息研究的新思路与新途径。图l:本发明原理图2:本发明实施案例生态景观图。具体实施例方式如图1所示。本发明一种生态信息表达方法，其特征在于包括如下步骤a.)采集生态信息；b.)获取遥感信息源；c.)基于对步骤a所采集信息表达的需求，采用EDRAS将步骤b所述的遥感信息源进行影像几何纠正，包括如下步骤(1)将遥感信息源经过几何校正模块后，通过控制点工具采集地面控制点信息图像，同时得到转换模型；(2)图像重采样，对步骤(1)中所述的信息图像中所有栅格数据层进行重采样；d.)将步骤c所述的经过几何纠正的遥感信息源经过ArcGIS平台等得到矢量化影像；e.)在ArcGIS平台经过二次开发工具，得到符号表达模式；f.)将步骤d所述的矢量化影像经过ArcGIS平台中ArcMap模块，结合步骤e所建立的符号库，实现专题要素符号表达；g.)输出生态景观类型图，即步骤f所述的更新专题符号后的专题图形。围绕生态信息表达的方法与模式问题，在相关技术的支撑下，综合性地探索与研发若干关键技术，表1为生态信息符号表达的图符设计与技术研发说明及其实现过程；同时，该图"信息特征及研发技术说明"中，也反映了多种生态信息表达模式与方法研发的具体特点及过程。表l生态信息符号表达的图符设计与技术研发说明<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>中国自然地理背景复杂，生态系统类型多样，人为活动频繁，而干旱区生态过程与生态现象具有特殊性，分析生态信息的表达模式与方法对于进一步认识与理解其内涵、特征及规律具有重要的理论价值与现实意义。以20世纪90年代初、2000年的LANDSAT/TM和2005年的CBERS-2/CCD影像作为提取生态景观信息的基础资料；依据干旱区MODS特有的耦合关系，选择我国极端干旱区的吐鲁番地区进行景观类型划分，划分为4个一级类型与13个二级类型，完成了生态景观要素的分类定级。同时，以景观生态制图设计为目标，借助GIS符号库，从客观真实性与美观实用性等角度，设计了景观生态信息专题制图符号体系，实现了景观要素的符号及图谱表达；极端干旱区景观生态信息图谱模式由图形和特殊符号、描述性数字参数、数学模型3个成分组成，还可添加信息重组和虚拟模式。在ERDAS8.5及ArcGIS9.0的支持下，编制了景观生态专题图。吐鲁番生态景观信息图谱的归纳和提炼是以2000年LANDSAT/TM4、3、2波段数据以及2005年CBERS-2/CCD2、3、4波段数据为主要信息源，结合1:10万地形图，使用ERDAS、ARC/INFO等遥感与GIS工具，综合应用遥感地学分析的方法及信息生态学的方法，进行景观分类。依据MODS以及干旱区所特有的自然景观特征，将该研究区的景观类型划分，并进一步提取景观要素，建立属性数据库，编制吐鲁番两个时期的生态景观图，作为信息表达与图谱分析的重要模式与依据。生态信息表达模式与方法相关技术的研发及本案例的实施，为进一步研发生态信息表达技术、生态信息处理技术、生态信息管理技术、生态信息传播技术、生态信息共享技术以及生态信息的应用技术等新技术与新方法，提供了可借鉴的思路与途径。图2综合性地反映了中国西部干旱区MODS格局下，2000-2005年生态景观信息表达的模式。权利要求1.一种生态信息表达方法，其特征在于包括如下步骤a.)采集多种生态信息；b.)获取遥感信息源；c.)基于对a所采集信息表达的需求，采用EDRAS将步骤b所述的遥感信息源进行影像几何纠正，包括如下步骤(1)将遥感信息源经过几何校正模块后，通过控制点工具采集地面控制点信息图像，同时得到转换模型；(2)图像重采样，对步骤(1)中所述的信息图像中所有栅格数据层进行重采样；d.)将步骤c所述的经过几何纠正的遥感信息源经过ArcGIS平台等得到矢量化影像；e.)在ArcGIS平台经过二次开发工具，得到符号表达模式；f.)将步骤d所述的矢量化影像经过ArcGIS平台中ArcMap模块，结合步骤e所建立的符号库，实现专题要素符号表达；g.)输出生态景观类型图，即步骤f所述的更新专题符号后的专题图形。全文摘要本发明公布了一种生态信息表达方法，属生态信息的时空特征表达与描述的技术与方法领域。本发明综合应用了RS、GIS等高科技手段，从信息技术以及生态信息科学的角度，研发了生态信息表达符号库、对生态信息进行处理、分析与表达；应用地理信息数字化手段把多种生态信息信息化；同时，应用信息图谱的方法和模式把生态信息综合表达出来，进一步实现生态信息综合管理。本发明直观、便捷、深刻反映复杂的生态景观要素的变化，能全面系统地反映出生态信息在时空尺度上的分布特征与变化规律。文档编号G06F17/30GK101446977SQ20081024260公开日2009年6月3日申请日期2008年12月31日优先权日2008年12月31日发明者孔维财,张慧芝,锦李,王让会,胡正华,陈书涛申请人:南京信息工程大学