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分支学科进展

大乐透中几个才有奖:土地信息学的基础理论与前沿

发布时间:2013-07-09 15:41文章来源:中国土地学会 作者: 武汉大学资源与环境科学学院 刘耀林 打印

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  一、学科性质

  土地信息学是一门描述、采集、存储、管理、分析、处理、表达、应用和传播土地信息的理论和方法的新兴交叉学科。土地信息学作为土地科学与现代技术相结合的产物,是在土地科学与数据库管理系统、计算机图形学、测绘遥感、地图学、计算机辅助制图等相关学科相结合的基础上发展起来的。它研究土地信息的采集、存储、管理、分析、处理、表达、应用和传播;研究在计算机系统的支持下进行空间土地数据的管理,并在计算机环境下模拟常规的或专门的土地分析方法和模型,作用于土地空间数据,产生有用的土地信息,以便解决复杂的土地分析、评价、预测、规划和管理问题;研究快速、准确、综合地对复杂的土地系统进行空间定位和过程动态分析。

  二、学科内容体系

  土地信息学研究的主要内容包括:

  1、土地信息分类与参考坐标系;

  2、土地数据的采集与数据质量;

  3、土地信息数据库;

  4、土地信息处理与空间分析;

  5、土地信息分析模型;

  6、土地信息的表示与可视化;

  7、土地信息决策支持方法与模型;

  8、土地信息系统工程与标准化;

  9、土地信息系统的设计与应用;

  10、3S集成技术。

  三、土地信息学的基本理论框架

  土地信息学的基本理论框架的核心是土地信息的机理。土地信息机理作为形成土地信息学重要理论支撑,通过对土地实体间信息传输过程与物理机制的研究,揭示土地的集合形态和空间分布及变化规律。主要内容包括:土地信息的基准、标准、时空变化、认知、不确定性、解释与反演、表达与可视化等基础理论问题。

  1.土地信息基准  土地信息基准包括几何基准、物理基准和时间基准,是确定土地信息形态和时空分布的基础。

  2.土地信息标准  土地信息具有定位特征、定性特征、关系特征和时间特征,它的获取主要依赖于航空、航天遥感等手段。土地信息产业发展的前提是信息的标准化,主要包括土地空间数据采集、存储与交换格式标准、土地空间精度和质量标准、空间信息的分类与代码、空间信息的安全、保密及技术标准等。

  3.土地信息时空变化  土地信息的时空变化理论,一方面从土地信息的机理入手,揭示和掌握土地信息的时空变化特征和规律,并加以形式化描述,形成规范化的理论基础,使土地科学由空间特征的静态描述有效地转向过程的多维动态描述和检测分析。另一方面,针对不同的土地问题,进行时间油画与空间尺度的组合,以解决诸如不同尺度下信息的衔接、共享、融合和变化检测等。

  4.土地空间信息认知  土地空间信息以土地空间中各个相互联系、相互制约的元素为载体,各元素之间的空间位置、空间形态、空间组织、空间层次、空间排列、空间格局、空间联系以及制约关系等均 具有可识别性。通过静态上的形态分析、发生的成因分析、动态上的动态分析和时序上模拟分析来解释推演土地空间形态,以达到对土地空间的客观认知。

  5.土地信息不确定性  由于土地信息是在对土地现象的观测、量测基础上的抽象和近似描述,因此存在不确定性,而且他们可能随时间发生变化,这使得土地空间信息的管理非常复杂。同时这些差异会对信息的处理、分析结果产生影响。土地信息的不确定性包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、时域的不确定性和逻辑的不确定性和数据的不完整性。

  6.土地信息表达与可视化  由于计算机中的土地空间数据和信息均以数字形式存储,为了更好地利用这些信息,需要研究土地空间信息的表达和可视化技术方法。主要涉及到数据库的多尺度表示、数据库综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。

  四、土地信息学发展前沿

  从当前发展形势分析,在技术与应用两方面,土地信息学发展趋势可以归结为:

  1、遥感技术、全球定位技术与土地信息系统技术融合;

  2、土地信息机理研究;

  3、时空土地信息系统;

  4、土地信息分析应用模型;

  5、Internet技术与土地信息系统的结合;

  6、智能化土地信息处理;

  7、三维土地信息系统;

  8、土地信息标准化。

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