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第48卷第1期农业工程与装备2021年2月V ol.48 No.1 AGRICULTURAL ENGINEERING AND EQUIPMENT Feb. 2020 浅谈利用ＧＩＳ技术完成农业气象灾害监测预警系统的分析 张 研1，王晓楠1，李晓晨1，张立军2，吴振明2，李文枫1，李金霞1，黄峰华1(1．黑龙江省农业科学院农业遥感与信息研究所，黑龙江哈尔滨 150086，2. 黑龙江省农业科学院黑河分院，黑龙江黑河 164300)摘要：我国是农业大国，为了保证农业产业的健康、稳定发展，做好气象灾害的监测、预警工作就显得尤为重要。
当前，随着科技的发展，一种由多种学科交叉、采用地理空间为基础、以地理模型分析法为核心、可以完成多种空间动态地理信息提供的多学科交叉产物GIS技术，在应对农业气象灾害中得到了广泛的运用。
因此，将着重利用GIS技术对农业气象灾害监测预警系统进行分析，以供参考。
关键词：GIS技术(地理信息系统)；农业气象灾害；监测预警系统中图分类号：S162.2；S127文献标志码：A 文章编号： 2096–8736(2021)01–0012–03Analysis on the application of GIS technology to agricultural weatherdisaster monitoring and early warning systemZHANG Yan1, W ANG Xiaonan1, LI Xiaochen1, ZHANG Lijun2,WU Zhenming2, LI Wenfeng1, LI Jinxia1, HUANG Fenghua1(1.Institute of Agricultural Remote Sensing and Information, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin, Heilongjiang150086, China; 2. Heihe Branch, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Heihe, Heilongjiang 164300, China)【Abstract】 China is a big agricultural country. In order to ensure the healthy and stable development of the agricultural industry, it is very important to do well in the monitoring and early warning of meteorological disasters. With the development of science and technology, GIS technology has been widely used in the response to agro-meteorological disasters. GIS technology is a multi-disciplinary cross product that is based on the intersection of multiple disciplines, uses geographic space, and takes geographic model analysis as the core. It can complete a variety of spatial dynamic geographic information. As a result, the article focused on the use of GIS technology to complete the agricultural meteorological disaster monitoring and early warning system analysis.【Keywords】 GIS technology (GIS); agro-meteorological hazards; monitoring and early warning systems随着全球气候变暖和北极冰川消融现象的发生，由此引发的气候异常现象成为了全球关注的焦点。
基于GIS的生态环境敏感性评价与生态保护研究基于GIS的生态环境敏感性评价与生态保护研究摘要：生态环境敏感性评价是指对于自然环境中各种因素对生态环境影响程度的评价和分析，是科学合理地进行生态环境保护的前提与基础。
本文以GIS技术为支撑，对生态环境敏感性评价与生态保护进行研究，并探讨了如何利用GIS技术实现精细化的生态环境保护措施。
1. 引言生态环境是人类生存与发展的重要基础，但随着经济社会的快速发展，生态环境遭受到了严重破坏和压力。
生态环境敏感性评价是科学合理地制定生态环境保护政策与措施的关键。
GIS技术具有数据处理与空间分析的优势，可以为生态环境评价和保护提供有效支撑。
2. 生态环境敏感性评价方法2.1 生态环境敏感性评价指标体系的构建生态环境敏感性评价指标体系由生态环境敏感性评价的关键因素构成，包括地理因子、自然环境因子、人文社会经济因子等。
通过对指标体系的构建，可以全面、系统地评价生态环境的敏感性。
2.2 GIS技术在生态环境敏感性评价中的应用GIS技术可以对大量的空间数据进行处理和分析，为生态环境敏感性评价提供了有效的工具。
通过对各类数据的整合和分析，可以计算出不同区域的敏感性评价指数，从而指导生态环境保护决策的制定。
3. 生态环境保护措施3.1 生态环境敏感性评价结果的应用利用GIS技术进行生态环境敏感性评价后，可以得到不同区域的敏感性等级和分布情况。
根据评价结果，可以制定相应的生态环境保护措施，包括土地利用调整、生态补偿政策、环境监测与预警等。
3.2 GIS技术在生态环境保护中的应用GIS技术可以用于生态环境保护的各个环节，例如生态监测与评估、环境规划与管理、生态保护区划等。
通过将GIS技术与生态环境保护相结合，可以实现对生态系统的精细化管理与保护。
4. 实例分析本文以某市为例，利用GIS技术对该地区的生态环境敏感性进行评价，并根据评价结果提出了相应的生态环境保护措施。
实例分析结果表明，GIS技术在生态环境敏感性评价与保护中具有很高的应用价值与推广潜力。
基于GIS的生态环境监测与评估研究在当今社会，生态环境保护已经成为全球关注的焦点。
随着科技的不断进步，地理信息系统（GIS）作为一种强大的工具，为生态环境监测与评估提供了全新的思路和方法。
GIS 是什么呢？简单来说，它是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
在生态环境领域，GIS 可以将各种生态环境数据与地理空间位置相结合，从而实现对生态环境的全面、动态、精准监测和评估。
首先，GIS 在生态环境监测方面发挥着重要作用。
通过整合来自卫星遥感、地面监测站、无人机等多源数据，GIS 能够构建出详细的生态环境信息数据库。
比如，利用卫星遥感技术，可以获取大面积的土地利用类型、植被覆盖度、地表温度等数据；地面监测站则能提供更精确的空气质量、水质、土壤成分等信息；无人机则可以在小范围区域进行高分辨率的监测。
这些数据在 GIS 平台上进行整合和分析，能够让我们清晰地了解生态环境的现状和变化趋势。
以森林生态系统为例，GIS 可以结合遥感数据和实地调查，精确绘制森林的分布范围、树种组成、林龄结构等信息。
通过对不同时期数据的对比分析，还能监测到森林面积的增减、森林火灾的发生范围以及病虫害的扩散情况等。
对于水域生态系统，GIS 可以整合水质监测数据、河流湖泊的地理信息以及周边土地利用情况，从而评估水域生态系统的健康状况，为水资源保护和管理提供科学依据。
其次，GIS 在生态环境评估中也具有不可替代的优势。
它能够综合考虑多种生态环境因素，建立科学的评估模型。
例如，在评估一个地区的生态脆弱性时，GIS 可以将地形地貌、气候条件、土壤类型、植被覆盖等因素纳入模型，通过空间分析计算出生态脆弱性指数。
这样的评估结果不仅能够直观地展示出不同区域的生态脆弱程度，还能为制定针对性的生态保护策略提供有力支持。
此外，GIS 还能用于生态环境影响评价。
在大型工程项目的规划和建设过程中，如道路修建、矿山开采、水电开发等，需要对项目可能产生的生态环境影响进行评估。
基于PSR与模糊物元模型的r吉林省西部农牧用地生态安全评价刘家福;王强;单利博【摘要】为掌握吉林省西部农牧用地的生态安全状态,以2005—2015年吉林省统计年鉴作为评价数据,并结合PSR(Press-State-Response,PSR)模型,构建吉林省西部农牧用地生态安全评价指标体系,通过利用均方差法确定各个指标权重,结合模糊物元综合评价模型计算生态安全指数,最后进行综合评价分级.整体上,吉林省西部自然灾害频发、自然环境恶劣的地方生态安全状态也得到了一定程度的缓解.【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)002【总页数】7页(P128-134)【关键词】PSR模型;生态安全指数;农牧用地;模糊物元评价模型【作者】刘家福;王强;单利博【作者单位】吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000;吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000;吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】F301.20 引言土地是生存之根本，是人们生产生活的必要保障.随着城市化进程的加快，工业污染严重和土地利用的矛盾等因素，导致农牧用地面积减少、土地退化、荒漠化、耕地盐碱化、土壤污染和水土流失严重.土地的生态安全已经成为不可回避的问题之一[1].生态安全问题反映了生态系统的完整性和健康状况.土地的生态安全问题是由美国科学家提出，研究一直持续不断[2].20世纪90年代，随着国内对自然与社会关系探索的不断深入，土地生态安全成为环境保护关注的重点问题.目前，土地安全评价理论主要由生态学理论、可持续发展理论、景观生态学理论等作为理论指导.在对土地进行评价时，评价体系是对土地生态安全评价不可缺少的一环，评价体系的科学性是定量评价的基础.目前，土地生态安全评价体系的构建主要有EES(Environment Economy Society)模型和PSR模型两种[3-4].EES模型忽视了自然与社会之间的联系以及为应对危机时所采取的响应手段.RSR模型从自然、社会和经济三方面进行评价，通过模糊综合评价模型、物元模型和神经网络模型等方法构建评价体系.本文以吉林省西部为研究地区，为了解吉林省西部及各个县市的土地生态安全状态，分析吉林省西部土地生态安全变化的原因，为其土地利用提供科学建议[5-6].1 研究区域概况及数据来源1.1 研究区吉林省西部主要包括两个地级市松原市与白城市，南与松嫩平原，东与科尔沁草原接壤.气候类型属于温带大陆性气候，多年平均降雨量在400 mm左右，年平均日照3 000 h左右，自然地理环境恶劣，旱涝灾害频繁.水资源短缺，以针阔混交林和干草原为主，土壤主要是黑土、黑钙土和栗钙土.区域经济发展较缓慢，交通较为便利，是吉林省重要的商品粮种植基地.图1 吉林省西部研究区Fig.1 Western research area of Jilin province1.2 数据源数据主要来源于2005—2015年吉林省统计年鉴、2005—2015年白城市统计年鉴、2005—2015年松原市统计年鉴和2005—2015年间的专题土地的基础之上，并对缺失数据进行演绎与处理作为基础原始数据，并对2005、2010和2015年收集吉林省西部各个县市指标作为基础数据.2 研究方法2.1 指标体系的构建按照“压力-状态-响应”框架结合吉林省西部实际情况[7-8]，构建吉林省西部农牧用地生态安全评价指标体系.将农牧生用地态安全评价指标体系分为三个方面：(1)压力指标：人口密度、城市化水平、人均国民生产总值、人口自然增长率等；(2)状态指标：人均耕地面积、复种面积、土地垦殖率、耕地粮食单产、农牧产业总产值占比、森林覆盖率、有效灌溉面积指数等；(3)响应指标：化肥投入指数、劳力投入指数、环境保护投入指数等.表1 吉林省西部农牧用地生态安全评价指标Table 1 Ecological security assessment indicators of agricultural and pasture land in Western Jilin类别指标解释变量单位压力(Press)城市化水平(P1)一定地域内城市人口与总人口比例来表示%人口密度(P2)是单位面积土地上居住的人口数人/km2人均国民生产总值(P3)一个国家或地区,在核算期内实现的生产总值与所属范围内的常住人口的比值元人口自然增长率(P4)指在一定时期内人口自然增加数之比%状态(State)森林覆盖率(S1)是指森林面积与土地面积之比%人均耕地面积(S2)是一定地区内,人口数量与耕地面积之比人/hm2复种指数(S3)是指一定时期内播种面积与耕地面积之比%土地垦殖率(S4)指一定区域内耕地面积占土地总面积的比例%耕地粮食单产(S5)是指一定时期内耕地面积与粮食产量的比值t/hm2农牧产业GDP占比(S6)农牧产业与总产值之比%有效灌溉面积指数(S7)有效灌溉面积与耕地面积的比值%响应(Response)化肥投入指数(R1)种植业投入化肥总量与耕地总面积之比t/hm2劳力投入指数(R2)种植业就业人口数与总耕地面积之比人/hm2环境保护投入指数(R3)环境保护投入资金占比%2.2 多层次模糊物元综合评价模型的构建模糊物元分析是模糊数学与物元分析相结合的一门交叉学科.物元分析是我国学者创建的介于数学与实验学科之间的学科，是将事物用“事物、特征、量值”三个要素来描述.如果量值要素具有模糊性，则这样的物元就是模糊物元.符号表示为：式中M表示事物；C表示事物的特征；μ(x)表示与事物特征C相应量值x的隶属度.2.2.1 确定农牧土地生态评价物元农牧土地生态安全评价M，土地生态评价特征C和特征值X，共同构建土地生态评价物元.若土地生态评价M有n个特征，它以n个特征C1，C2，…，Cn和相应的量值X1，X2，…，Xn描述，则表示为(1)式中为n维土地生态评价物元，简记为R=(M，C，X).2.2.2 若有m个事物，并建立m个事物n维复合物元土地生态评价矩阵表示为(2)2.2.3 将复合物元矩阵变换为隶属度矩阵变换的公式为(3)建立隶属度矩阵(4)2.2.4 通过均方差法确定特征权值(5)2.2.5 加权计算生态安全指数(6)2.3 吉林省西部农牧用地生态安全评价标准的确立2.3.1 农牧用地生态安全经典域的取值范围确立依据农牧用地生态安全物元的可拓性，结合《生态县、生态市、生态省建设指标(修订稿)》以及国家、企业以及相关国际标准、前人研究结果[7-8]以及吉林省西部地区自然、人文环境特征，将各个物元分为五个等级，即为Ⅰ(差)、Ⅱ(及格)、Ⅲ(中)、Ⅳ(良)、Ⅴ(优)，各个物元的经典域取值详见表2[9].以人均国民生产总值为例，Ⅰ(差)、Ⅱ(及格)、Ⅲ(中)、Ⅳ(良)、Ⅴ(优)的取值范围分别为[10-13]50 000～38 000、38 000～24 000、24 000～11 000、11 000～3 800、3 800～0. 表2 吉林省西部农牧用地生态安全经典域的取值范围Table 2 The scope of the classical domain of ecological security of agricultural and pasture land in Western JilinIndexⅠⅡⅢⅣⅤ经典域范围P11～0.80.8～0.60.6～0.40.4～0.20.2～01.0～0P21 000～500500～300300～150150～10050～01 000～0P350 000～38 00038 000～24 00024 000～11 00011 000～3 8003 800～050 000～0P410～55.0～2.52.5～1.02.5～0.50.25～010～0S10～0.030.05～0.10.1～0.180.18～0.450.45～1.001.0～0S20～0.150.15～0.350.35～0.50.5～0.650.65～0.800.8～0S30～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～2.52.5～0S40～0.10.1～0.30.3～0.60.6～0.750.75～1.01.0～0S50～22～44～66～810～2020～0S60～0.170.17～0.390.39～0.560.56～0.790.79～1.001.00～0S70～0.10.1～0.30.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～0R11 000～600600～400400～200200～10050～01000～0R20～0.20.2～0.40.4～0.60.6～0.80.8～1.01.0～0R30～0.010.01～0.020.02～0.030.03～0.0350.035～0.0500.050～0注：表中用字母代表各个指标与表1中指标一一对应，如P1代表城市化水平，依次类推.2.3.2 农牧用地生态安全指数综合评价标准用均方差法计算各个指标权重，结合多元模糊物元模型对吉林省西部各个指标加权计算得出生态安全指数.利用前人对生态系统安全和景观生态学功能的判别的研究，将当地实际情况将区域的生态安全状态为六个等级[14-16]，即为Ⅰ(极差)、Ⅱ(差)、Ⅲ(及格)、Ⅳ(中)、Ⅴ(良)、Ⅵ(优)，并对每个等级解释其等级特征，详情见表3.表3 吉林省西部农牧用地生态安全指数综合评价标准Table 3 Comprehensive evaluation index of ecological security index of agriculture and pasture land in Western Jilin安全等级安全指数生态等级描述Ⅰ0～0.15生态系统结构单一、受到人类活动影响较大、生态功能缺失、自然恢复力较差、生态问题严重Ⅱ0.15～0.30生态结构较单一、生态功能较差Ⅲ0.30～0.40受外界干扰影响较少、生态功能较完善Ⅳ0.40～0.50生态结构较丰富、基本无生态问题Ⅴ0.50～0.75生态系统结构较合理,自然恢复力强Ⅵ0.75～1.00物种丰富度高,生态结构合理、受干扰后快速恢复、系统处于稳定状态、生态功能完整3 结果分析由图2中可得，2005—2015年，压力指标生态安全指数在0.05～0.20之间.其变化有两个阶段：(1)2005—2012年间，吉林省西部压力生态指数呈上升趋势.国民生产总值的迅速增长，人口密度逐年增加，城市化速度加快等使农牧用地的面积快速减少，人口自然增长率增加，生态安全等级没有明显变化.(2)2012年后，随着可持续发展理念、生态省的和政府出台各种相应环保政策，使压力指标逐渐在0.08～0.10之间.随着环保和可持续发展政策不断加强、政府投入的环境保护和土地治理资金的增加，压力指标逐渐趋于稳定.2005—2015年，状态指标的生态安全指数提高了0.15.其中以土地垦殖率和耕地面积的生态安全指数变化明显，从Ⅱ级上升至Ⅲ级.说明吉林省西部农牧用地的治理上取得了一定的成果.响应指标趋于下降，2005—2010年略有提升，2010年以后平均下降0.04，说明吉林省西部重视经济发展对农牧土地生态安全产生的影响.2005—2012年，为了提高土地生产力增加化肥投入量.2010年以后，环境保护投入的增加、农业政策的偏移和科技水平的提高，使化肥投入量下降.人口增加却导致劳动力数量和质量的下降，对农牧用地的产生了巨大压力.2013年后，吉林省西部农牧生态环境保护的投入资金占比减少，使农牧用地生态状态保持稳定.图2 2005—2015年一级指标生态指数变化曲线图Fig.2 Change curve of ecological index of first level index from 2005 to 2015采用均方差法计算指标权重，详见表4.表4中可以得出，压力指标中二级指标权重所占较大，得出压力指标对吉林省西部农牧用地的影响较大.状态指标中人均耕地面积比较大，说明耕地面积变化对农牧用地生态安全影响大.表5中可以看出，压力指标除了人均国民生产总值外其他指标的等级变化不明显.2012年以后，压力指标处于Ⅳ级.对自然环境并不占优，以粮食和畜牧业为主的吉林省西部，对实现小康社会和发展经济产生较大阻力.吉林省西部生态环境在经济发展的过程中被破坏，环境污染严重，引起大规模的环境问题.状态指标的等级的变化明显，从2011年开始其变化明显由Ⅱ级上升为Ⅲ级，说明吉林省西部农牧用地的生态状态正在处于好转，水土流失得到缓解，耕地面积稳定，草地退化面积减少.响应指标的生态指数在2005—2012年期间生态安全等级处于Ⅱ级，对整体生态系统的改善明显，盐碱地面积减少.2012年后由Ⅱ级下降为Ⅰ级，政府对农牧用地的环境保护资金投入比例相对减少.表4 吉林省西部农牧生态安全指标权重结果Table 4 Weights of ecological security indicators of agriculture and pasture land in Western Jilin Province 一级指标权重二级指标权重压力指标0.308 6城市化水平P10.081 7人口密度P20.059 6人均国民生产总值P30.082 0人口自然增长率P40.109 0状态指标0.455 9森林覆盖率S10.059 6人均耕地面积S20.084 1复种指数S30.077 1土地垦殖率S40.082 3耕地粮食单产S50.054 3农牧产业GDP占比S60.056 1响应指标0.235 5化肥投入指数R10.048 5劳力投入指数R20.084 7环境保护投入指数R30.047 3表5 2005—2015年吉林省西部农牧用地生态安全评价结果Table 5 Evaluation results s of ecological security of agricultural and pasture land in Western Jilin Province from 2005 to 2015年份P1P2P3P4S1S2S3S4S5S6S7R1R2R32005ⅣⅢⅣⅠⅣⅡⅢⅡⅠⅡⅢⅡⅣⅠ2006ⅣⅢⅢⅠⅣⅡⅢⅡⅠⅡⅢⅡⅣⅠ2007ⅣⅢⅢⅢⅣⅡⅢⅡⅠⅡⅢⅠⅣⅠ2008ⅣⅢⅡⅠⅣⅡⅢⅡⅡⅡⅢⅠⅣⅠ2009ⅣⅢⅡⅠⅣⅡⅢⅡⅠⅡⅢⅠⅣⅠ2010ⅣⅢⅡⅡⅣⅡⅣⅡⅠⅡⅢⅠⅣⅠ2011ⅣⅢⅡⅡⅣⅡⅣⅡⅡⅡⅢⅠⅣⅠ2012ⅣⅢⅡⅣⅣⅡⅣⅢⅡⅡⅢⅠⅣⅠ2013ⅣⅢⅡⅣⅣⅢⅣⅢⅡⅡⅢⅡⅣⅠ2014ⅣⅢⅡⅣⅣⅢⅣⅢⅢⅡⅢⅡⅣⅡ2015ⅣⅢⅡⅣⅣⅢⅣⅢⅢⅡⅢⅡⅣⅣ注：表中用字母代表各个指标与表1中指标一一对应，如P1代表城市化水平，依次类推.由表6可知，2005—2015年生态安全等级Ⅲ提升至Ⅴ级，农牧生态系统结构趋于合理，自然环境得到改善，生态问题基本解决，生态服务功能得到改善.以各个县市作为基本的研究区域，对其进行生态安全指数的计算结合吉林省西部生态安全评价标准进行评价得图3.由图3可知，2005—2015年，吉林省西部各个县市生态安全等级普遍提升0.10左右.从空间上来看，松原比白城农牧用地生态安全指数高0.15.前郭尔罗斯蒙古族自治县和洮南市的生态环境在吉林省西部最佳，其无论是资金头投入还是当地自身地理环境均较好于其它地区，生态等级分别从Ⅲ级和Ⅳ级提升为Ⅵ级和Ⅴ级.相比之下，大安和镇赉两地由于其当地自身环境限制和当地经济发展的有限，生态安全的变化仅有0.05.2012年后，随着对环保的重视，大安市嫩江湾国家湿地公园的保护力度增加和镇赉莫莫格国家级自然保护区建设的完善，两地的农牧用地生态安全有了进一步的提升，地区生态等级为Ⅲ.洮北区生态安全状态变化却与大多数地区有所不同，其在2005—2010年的生态安全状态有所下降，之后有所回升.在改革开放后，吉林省西部经济发展迅速，也造成工业污染仍需要解决，一度农牧用地的生态安全状态下降迅速.2010年以后，随着对环境保护投入的资金增加，农牧土地利用正趋于合理，在经济发展的同时重视当地的生态环境.因此，为了使吉林省西部的农牧用地的生态环境得到更进一步的改善，增加环境保护和土地治理的投入资金是现阶段必要手段之一.同时，提高科学技术水平和制定合理农牧土地轮作方式是解决方法之一.表6 吉林省西部农牧用地生态安全评价结果Table 6 Ecological security assessment results of agriculture and animal husbandry land in west of Jilin Province年份20052006200720082009201020112012201320142015指数0.3480.3410.3110.420.4710.4890.5150.5080.5450.5110.523等级ⅢⅢⅢⅣⅣⅣⅤⅤⅤⅤⅤ图3 2005、2010、2015年吉林省西部生态安全状态Fig.3 Ecological safety status of Western Jilin in 2005，2010 and 20154 结论(1) 土地利用是自然与社会共同影响的结果.21世纪以来，吉林省西部的人口总数逐渐趋于稳定，人口老龄化，城市化加速，对以农牧用地为主要经济来源的吉林省西部产生巨大压力，已经产生了一系列生态问题.利用PSR理论构建指标体系，结合人文与自然因素对吉林省西部的生态状态进行综合评价，避免了由于缺少人为因素指标，导致评价结果的缺失，为合理利用农牧用地提供建议.(2) 通过2005—2015年统计年鉴数据进行处理提取指标因子数据，采用均方差法计算权重值，构建模糊物元综合评价模型进行分级评价，最后加权计算生态指数，结合生态安全评价标准进行综合评价.由定性到定量反映吉林省西部农牧用地生态安全特征，并对其进行生态评估.研究结果表明2005—2015年期间，吉林省西部农牧用地的生态安全正在趋于好转.生态安全指数在2005—2010年间由0.348增加到0.532.增加环境保护的资金，限制污染，实行轮作制，减少化肥使用，进行绿色发展，使吉林省西部的土地生态状态得到进一步提升.参考文献【相关文献】[1]高春泥，程金花，陈晓冰.基于灰色关联法的北京山区水土保持生态安全评价[J].自然灾害学报，2016，25(2)：69-77.[2]黄辉玲，罗文斌，吴次芳，等.基于物元分析的土地生态安全评价[J].农业工程学报，2010，26(3)：316-322.[3]汪慧玲，朱震.我国生态安全影响因素的实证研究[J].干旱区资源与环境，2016，30(6):1-5.[4]王耕，王嘉丽，龚丽妍，等.基于GIS-Markov区域生态安全时空演变研究——以大连市甘井子区为例[J].地理科学，2013，33(8)：957-964.[5]李中才，刘林德，孙玉峰，等.基于PSR方法的区域生态安全评价[J].生态学报，2010，30(23)：6495-6503.[6]张琴琴，瓦哈甫·哈力克，麦尔哈巴·麦提尼亚孜，等.基于SD模型的吐鲁番市生态-生产-生活承载力分析[J].干旱区资源与环境，2017，31(4):54-60.[7]李玲，侯淑涛，赵悦，等.基于P-S-R模型的河南省土地生态安全评价及预测[J].水土保持研究，2014，21(1)：188-192.[8]司慧娟，付梅臣，袁春，等.青海省土地利用结构信息熵时空分异规律及驱动因素分析[J].干旱区资源与环境，2016，30(6)：38-42.[9]张茹，戴文婷，刘兆顺，等.我国北方农牧交错区土地生态安全评价——以白城市为例[J].水土保持研究，2017，24(2)：259-266.[10]余敦，陈文波.基于物元模型的鄱阳湖生态经济区土地生态安全评价[J].应用生态学报，2011，22(10)：2681-2685.[11]JIA J S，ZHAO J Z，DENG H B，et al.Eco-logical 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基于GIS 技术的吉林省西部农业生态安全预警系统设计李闯，刘吉平*（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林四平136000）摘要简述了建立预警系统的意义和研究区概况，利用GIS 技术的MO 组件和VB 语言建立了吉林省西部农业预警信息系统，这有助于查明吉林省西部农业生态环境退化现状以及区域生态状况和动态变化趋势，为吉林省政府部门相关的宏观管理和决策提供信息支持，实现区域农业的可持续发展。
关键词农业生态安全；吉林省西部；预警信息系统；GIS 技术中图分类号S126文献标识码A 文章编号0517－6611（2011）16－09980－02Design of the Early-warning based on GIS in West Jilin Province LI Chuang et al （Institute of Geography and Tourism ，Jilin Normal University ，Siping ，Jilin 136000）Abstract The significance of establishing early warning system and general situation of study area were introduced．Early-warning informationsystem of agriculture was set up by using GIS-MO components and VB language．It was a useful tool for the consultation of agriculture eco-en-vironment regression status ，agricultural production and dynamic trend in west of Jilin Province．Key words Agricultural ecological security ；West of Jilin Province ；Early-warning system ；GIS Technology基金项目吉林省科技支撑计划项目（20080207）；吉林师范大学研究生科研创新计划项目（S0*******）。
作者简介李闯（1978－），女，吉林四平人，硕士，实验员，从事资源与环境信息系统研究。
*通讯作者，副教授，博士，硕士生导师，从事资源与环境信息系统研究，E-mail ：liujpjl@163．com 。
收稿日期2011-03-11近些年来世界生态环境日益恶化，出现了许多生态安全问题，如环境污染、农产品污染、生物入侵、自然灾害等。
生态安全与经济安全、政治安全一样，是国家安全的重要基石，我国的生态安全已经在国土、水、人民健康和生物4个方面问题显著［1］。
国务院于2006年1月8日发布了《国家突发环境事件应急预案》，要求各地完善预测预警机制，建立预测预警系统。
为此许多学者在不同的领域进行了生态安全预警评价和研究，主要包括生态安全预警概念的探讨、预警评价方法及预警体系的构建等［2］。
笔者借鉴相关研究成果，基于GIS 技术，阐述了吉林省西部农业生态安全预警系统，以期为吉林省政府部门相关的宏观管理和决策提供信息支持，实现区域农业的可持续发展。
1建立预警系统的意义吉林省西部位于松嫩平原的西部，是耕地集中分布区和商品粮主产区之一，同时地处生态环境较脆弱的农牧交错带。
20世纪50年代时，该地区生态环境较好，但长时间、高强度的土地开发极大地改变了区域内的土地利用结构，使区域内天然生态系统的安全性遭到严重破坏，导致了区域内的生态环境逐渐恶化，自然灾害的次数增加。
恶化的生态环境严重影响了该区域的生态安全水平和可持续发展能力，因此对该区域农业进行生态安全评价并建立这一区域的生态安全预警信息系统，具有重要的理论意义与现实价值。
2研究区概况吉林省西部地处44ʎ57' 45ʎ46'N ，123ʎ09' 124ʎ22'E ，位于松嫩平原的西部，行政区划上在1992年以前隶属于白城地区，包括白城、镇赉、洮南、大安、通榆、乾安、前郭、扶余、长岭9个县（市），1992年经国务院批准成立松原市，行政区划上隶属于白城和松原2个地级市，由原来的9个县（市）增加到10个，总面积46800km 2，占吉林省总土地面积的25．5%。
该区域属半干旱半湿润的大陆性季风气候区，四季变化明显，年均降水量400 500mm ，年均蒸发量1600 2000mm ，平均相对湿度60% 65%，无霜期140 160d 。
由于农业气候条件和土地生态条件的差异，形成了典型农业区和农牧交错区2种农业生产形态［3］。
该区地表由第四纪冲积物构成，土壤以黄土状亚沙土、砂土和粉细砂为主，土壤结构松散，保水保肥的能力低［4］。
因此在遇到干旱和内涝等自然灾害时，自然结构破坏明显，肥力也随之下降，再加上不合理的土地利用结构，导致土地质量急剧下降。
3吉林省西部农业生态安全预警信息系统设计3．1系统总体设计3．1．1系统的开发环境及建立的目标和原则设计。
吉林省西部农业生态安全预警信息系统的建立采用VB 开发工具结合Esri 公司的Map Objects 开发平台，利用计算机语言进行二次开发，该系统的建立是基于C /S 结构下的开发，利用Map Objects 开发包进行二次开发实现地图的图形浏览和显示，并结合数据库技术形成对吉林西部地区的生态安全预警和动态分析［5］。
传统的分析模式是基于一些对离散的、割裂数据的分析而且缺乏整体性和可视化的分析手段，而系统借助GIS 在建立了一体化的空间数据模型的基础上结合GIS 相关的空间分析和模型分析，可以利用安全系数的参数信息，并且帮助挖掘通过其他数据处理手段很难发现的农业安全生态系统的时空演变规律和统计分析规律，实现以GIS 作为工具和技术支撑，实现“数据整合—模型设计—一体化分析—可视化表达”，最终结合模型获得该地区的生态安全指数数值；凭借生态安全指数对该地区的生态安全进行预测，得到该地区的生态安全形势，得到要求的分析结果完成预警预测功能。
3．1．2用户界面设计。
吉林省西部生态安全预警信息系统采用目前图形用户界面（GUI ，Graphic User Interface ），操作界面简单、清晰。
具体包括以下步骤：（1）数据选择。
数据选择采用的过滤器包括空间和非空间的属性，以及两者的结合。
（2）数据表现。
数据表现形式有利于用户直接操作已进行下一步的分析，实现点选查询、线状地物查询、面状区域查责任编辑马卫鹏责任校对卢瑶安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sci．2011，39（16）：9980－9981询，对选择的查询区域以高亮显示。
（3）数据处理。
由一系列空间和非空间基本操作组成，实现地图数据与属性数据的显示，并制作专题地图，包括河流专题图、道路专题图、土地利用专题图等。
3．1．3系统整体代码设计。
①地图加载代码；②地图浏览功能，包括地图的放大、缩小、漫游、全副显示；③地图的编辑，包括在地图中添加点、添加线、添加矩形、添加面图层、添加文本功能；④添加图层，包括添加shapefile 图层、coverage 图层、database 数据库等。
3．1．4地图输出设计。
通过该预警信息系统实现对地图放入格式、方式进行编辑和排版设计，能够制作各种专题地图，并保存成jpeg 格式、bmp 格式等图片形式方便存储输出。
3．1．5系统集成方案设计。
系统开发环境为VB Esri 提供的Map Objects 等技术结合开发工具实现图形数据和属性数据与各个应用模块和程序之间的数据传递和图形表现，构成统一的无缝界面（图1）。
图1系统流程Fig．1The flow chart of the system3．2系统的功能设计3．2．1基本操作功能模块设计。
3．2．1．1地图操作。
实现地图的缩放、漫游、全副显示、刷新、长度量测、面积量算、多元数据叠加显示、遥感影像显示。
3．2．1．2编辑。
实现对数据库中的数据进行录入、修改和删除更新等一系列数据库操作，此外也包括地图的文本设计、图形设计编辑。
3．2．1．3辅助决策支持。
包括地图的打印输出、系统维护、用户管理和数据管理及数据安全性维护、数据库的备份和恢复、帮助文档、辅助决策支持等功能。
3．2．2生态环境监测模块设计。
随着我国农业现代化的不断发展和人口的持续增长，我国农业生态安全问题愈来愈突出，农业的发展能否实现可持续发展对国民经济的发展起到至关重要的作用，所以现在需要能大范围、实时监测农业生态安全的预警系统，并能有效管理和迅速处理所面临的问题。
农业生态安全实时数据采集系统由各种传感器和GPS 数据接收机组成。
传感器采集到的数据经过简单的加工处理后读取到数据库中进行存储，并且添加到记录文件中，再与GPS 实时测定的地面坐标数据一起输入到GIS 数据库中。
此外，GIS 通过不同时期的专题图层进行空间分析，可以得到该专题地图在这段时间内动态变化的空间分布情况，通过GIS 的强大图形分析功能和地图编辑功能可以得到预测结果，再以地图的形式展现出来，并打印输出。
3．2．3数学模型库模块设计。
设计该系统的数学模型包括层次分析模型、指标项计算模型、相关系数模型、压力预测模型、单阈值模型、加权综合评价模型等多个模型。
这些模型设计很多的参数，而且计算量较大，计算过程复杂。
要通过数据库结合GIS 集成扩展功能将这些模型程序化并集成到该系统中，一方面与数据库在一个系统平台中，用户可以从数据库中检索或者提取到支持模型运行的参数，进行各指标项的计算过程；另一方面，由于模型复杂而且相关性较强，通过模型的程序进行重用和组合可以自动完成复杂的计算过程。
4结论通过运用GIS 技术提取吉林省西部农业生态状况的空间信息，进行农业生态现状和时空动态变化分析，根据相应数据生成数据库系统，再采利用VB Esri 公司的Map Objects 开发平台相结合，利用计算机语言进行二次开发，建立吉林省西部农业生态安全预警信息系统，进行合理预测。
通过建立这一区域的生态安全预警信息系统，有助于查明吉林省西部农业生态环境退化现状以及区域生态状况和动态变化趋势，揭示资源开发、农业可持续利用之间的相互关系和矛盾，应对由于生态环境的破坏导致可能出现的生态环境灾害和社会事件，建立必要的预警、预防和应急措施，可为政府部门相关的宏观管理和决策提供信息支持，具有重要的理论与现实意义。
参考文献［1］王耕，王利，吴伟．区域生态安全概念及评价体系的再认识［J ］．生态学报，2007，27（4）：1627－1637．［2］李万莲．我国生态安全预警研究进展［J ］．安全与环境工程，2008（9）：78－86．［3］王志强，于磊，张柏，等．吉林省西部土地利用变化及其农业生态安全响应［J ］．资源科学，2006，28（4）：58－64．［4］刘惠清，龙花楼．为生态建设服务的吉林省西部景观类型研究［J ］．地理研究，1998，17（4）：389－397．［5］李满春，任建武，李刚，等．GIS 设计与实现［M ］．北京：科学出版社，檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪2003．（上接第9839页）步通过正交试验确定了枯草杆菌中性蛋白酶的最佳酶解条件，即酶用量0．55%，酶解时间60min ，料水比1ʒ3（gʒg ）。
