《管理信息系统》基于 GIS 的专家系统和决策支持系统在林业中的应用研究.docVIP

基于 GIS 的专家系统和决策支持系统在林业中的应用研究 随着全球信息化的发展，各行各业都不可避免地面临数字化问题。同样，在林业上也提出了数字化林业的概念。林业数字化是将各行业、各领域以及林业系统各部门的信息通过数字化、计算机处理和网络传输，最大限度地集成和利用各类信息源，快速、完整、便捷地提供各种信息服务，实现林业系统内部之间及其他部门行业之间经济、管理和社会信息的互通与共享，为林业及整个社会的发展建设提供理论依据和决策基础。随着林业和计算机技术的发展，地理信息系统( GIS) 、专家系统( ES) 、决策支持系统( DSS) 在林业上的应用研究也正在兴起。 1.三者关系概述 GIS 与 ES 的结合，实际上是 ES 在 GIS 中的一种应用: 一是 ES 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 进行空间分析二是 ES 主要负责系统的启发式推理分析和控制整个系统的运行; 三是 GIS 主要负责空间信息操作，管理和提供空间分析功能。二者的结合能够加强和完善 GIS 及ES 的系统功能，拓宽 GIS 的适用范围，即为 GIS 的应用提供科学的决策和咨询，也为 ES 的应用提供完善的空间数据信息。 GIS 和 DSS 都基于数据库原理，相同点是数据处理过程相近，设计方法近似; 不同点是应用层次、对应对象不同。具体不同表现为以下几个方面: 一是信息处理功能的侧重面不同。GIS 处理空间数据能力较强，但数据的组织应用能力较差; DSS 不但可处理空间信息，还可处理各种数值信息，具有较强的数据组织应用能力。二是应用范围不同。DSS 的应用范围较 GIS更为广泛，凡是与信息处理技术有关的各种行业部门均不同程度地使用了 DSS。三是发展程度不同。GIS目前发展较为成熟，特别是 3S 集成已经成为目前发展的一大热点。GIS 与 DSS 的结合使得决策向空间信息处理发展，在林业中的应用更加实用、智能和高效，提高了林业现代化的科学性和工作效益。 DSS 与 ES 的结合形成智能决策系统 ( IDSS) ，综合了 ES 以知识推理形式定性分析问题以及 DSS 以模型计算为核心的定量分析问题两大特点，提高和扩大了解决问题的能力和范围。基于 GIS 的 DSS 和 ES应用研究，将极大地提高了我国林业信息化水平。 2.GIS，ES 和 DSS 在林业中的应用 针对我国林业的特点，GIS，ES 和 DSS 在林业中的综合应用主要从森林防火、营造林、森林病虫害防治和森林资源管理四个方面进行阐述。 （1）森林防火 随着世界各国对森林资源保护力度的加大，对森林火灾预防和扑救工作的重视，结合 GIS，DSS 和 ES的森林火灾扑救指挥系统逐渐被广泛开发和应用。这些系统一方面能对可能发生火灾的时间和区域进行预测预报，另一方面能为消防指挥员作出灭火决策提供重要依据，还能为指挥员提供辅助决策支持，从而使火灾损失减到最少。 在国外，加拿大于 1987 年就已建立起了加拿大森林火险等级系统( Canadian Forest Fire Danger Ration System) 和地理信息模拟系统( Geographical Information and Modeling System) ，用以实时模拟火场状况来帮助林火管理人员制定最佳灭火方案。美国于1972 年研制出国家级火险预报系统 ( NFDRS) ; 1988年又在微型机上研制出了野外火灾管理辅助决策系统; 上世纪 90 年代开始推广使用森林防火高级系统技术( Forest Fire Advanced System Technology，FFAST) ，取得了良好效果; 2003 年 International Fire Sciences Laboratory又设计并完成了模拟林火空间蔓延动态的Farsite 软件。 2010 年，Kaloudis S T 等提出了 FMP － ES( Forest Management Planning-Expert systems) 。该系统使用了模糊逻辑理论和基于规则的知识库，主要应用于低地松树林，为森林管理和防火提供智能决策支持。Krishna Prasad Vadrevu 等针对印度热带落叶林，在GIS 框架中结合模糊集合理论和决策算法，绘制森林火灾危险区域，并预测可能会发生火灾的区域，量化火灾危害等级，设计实现了能预测森林火灾“何时何地”发生的专家决策支持系统，对森林火灾预防与扑救具有重要的指导意义。2011 年，美国农业部落基山研究站的 Robert E． Keane 等在研究报告中指出，今后的森林将面临气候变化、火灾、荒漠化和城市发展等诸多因素更深远的影响，如何发现森林的潜在危险和准确预测森林的各种情况是当前研究的一大热点和难