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GIS 牧草种植管理专家系统的分析与设计 刘天增，胡永增, 张文龙，王建红，张学胜 甘肃农业大学草业学院 ，甘肃兰州 （730070 ） 摘 要：介绍了种植管理专家系统的结构体系与设计思路。系统基于地理信息系统（GIS ） [1] [3] 、数据库管理系统（SQL, server ） ，建立以遥感图像数据、土壤养分数据、专题地图矢 量数据、自然地理条件因子等为主体的数据库；由专业经验及领域知识建立了决策库；由相 关模型建立模型库，将这4 个库通过程序代码有机的整合在一起，形成4 库一体化专家系统 结构。实现了在牧草种植地区草种信息咨询服务。 关键词：牧草种植管理；地理信息系统；专家系统 地理信息系统(Geographic Information System)是以地埋空间数据库为基础，在计算机软硬 件技术的支持下，用于对地理空间数据的获取、存储、管理、传输、检索、分析和显示，以 提供对空间对象进行决策和研究的人机系统。它是计算机和信息系统技术在地理科学中运用 发展的产物，是空间数据和属性数据的综合体[1] 。 近年来我国畜牧业持续快速发展，形成了世界最大的养殖生产体系，加之原有的家畜饲 草需求，我国奶牛、肉牛及肉羊每年对草产品的需求量 2800～3000 万t 。加入WTO后，我 国凭借发展牧草产业的优势，与美国、加拿大等国竞争占领亚洲市场，将草业发展成新的出 口创汇产业，由此构成了庞大的国内外草产品需求市场。将以往种植牧草所积累的知识和经 验模式化、条理化，结合地理信息系统(GIS) 的必威体育精装版技术成果，建立相应的实用性系统，更 科学、更有效地利用有限的土地资源，优化牧草的种植结构，提高优质牧草的产量，是一项 很有意义的工作。基于以上的现实要求，引入专家系统的思路，汲取广泛的专业知识，运用 知识和推理技术建立了基于GIS 的牧草种植管理专家系统[2] 。这个系统将完成3 项工作：1) 依据退耕还草的原则，在GIS 的支持下，确定需要退耕还草的空间分布及其面积；2)对于某 牧草种，通过适当的推理评价其适宜的地区；3)对于牧草种植地区，通过模型计算得到牧草 [6] 种植的优化栽培方法并估测牧草的产量、产值 。 1. 系统的设计思路和结构体系 1.1 系统的设计思路[3] GIS经过近 30 年的发展己逐渐走向成熟，但它的应用还主要停留在建立数据库、数据 库查询、空间分析和成果输出显示上，还无法为空间复杂问题如自然资源的规划与管理、区 域规划和生产力布局等提供足够的决策支持，因为这些问题的解决过程包含大量的人为经验 和专家知识。GIS作为空间数据分析和处理的工具，缺乏知识处理和进行启发式推理的能力。 [3] 因此，与擅长此项的牧草种植管理专家系统(ES)结合则是解决这些问题的重要途径 。 1.2 系统的结构体系[4] GIS与ES 的结合，实际上是ES技术在GIS 中的一种应用：其一，为GIS提供智能型界面， 即按功能需要，设计有效的操作程序，以驱动GIS进行空间分析；其二，进行启发式推理， 这也正是ES 的主要功能。同时，GIS具有反映地理空间关系及综合、统计各种空间和属性信 息能力的特性，也为各行业专家系统开发、建设、管理、规划及决策提供了先进技术手段。 基于此理论基础，将ES技术与GIS技术紧密结合，以基本属性数据和地理图形数据为依托， -1- 应用分析模型来进行管理决策的设计思想，实现数据库(DB) 、模型库(MB) 、图形库(GB)和 决策库(DMB)有机结合为一个整体[4] 。该系统的工作过程为：系统接受用户的指令请求后， 以用户的指令请求为输入条件，通过程序内部运算将指令条件导入模型，通过模型的判断、 运算后将结果反馈给用户[4] 。系统的总体结构如图l[4]所示。用户通过