基于组件式GIS的耕地地力评价信息系统研究
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摘要
本文以系统科学理论为指导，运用软件工程的理论和方法，探讨构建耕地地力评价信息系统的技术和方法。
在耕地地力评价的方法和技术思路方面，将多元统计法、AHP决策分析方法、模糊数学、灰色系统理论等具体应用到评价中，将评价因子定量化，尽量地避免了定性评价中人为因素带来的主观性。在此基础上构建了因素选择、权重计算、单因素分值计算、综合评价和分等定级等评价模型。
耕地地力评价信息系统的设计与实现是本文的主要内容。通过对组件技术的原理和特点、地理信息系统的发展和应用、组件式GIS的特点及产品等的介绍，论述了基于组件式GIS开发应用系统的先进性、可行性。在对耕地地力评价的目标与任务、用户需求进行分析的基础上，进行了评价系统空间数据库和属性数据库的设计、系统功能总体设计，然后以面向对象和组件技术为实现手段，在通用开发平台Visual Basic 6.0中对SuperMap进行二次开发，构建了耕地地力评价信息系统，主要包括空间数据处理子系统、属性数据处理子系统和分等定级子系统三大部分。
针对划分评价单元实际工作中面临的叠置分析数据量大、效率低下的现状，本文提出“格网叠置分析法”来分步进行评价区域的单元划分，从而将整个叠置分析目标“化整为零”，提高了叠置分析的效率。
最后，本文以湖南省宁乡县耕地地力评价为例，应用建立的系统进行实际操作。通过实证研究显示，该系统运行良好、稳定，能够按照实际要求完成县域耕地地力评价工作，从而大大地节省了工作时间、提高了工作效率。
本文的突出之处在于将前沿的GIS技术与耕地评价的理论和方法有机结合，综合集成了多种新技术，解决了传统信息系统中难以解决空间叠置分析难题，为耕地资源的评价和管理提供了一种快捷、有效的工具。
Under the guidance of system science theory, the technique of constructing information system for cultivated land fertility evaluation is approached in this paper, with theory and method of software engineering.
On the side of method and technique of cultivated land fertility evaluation, Statistic analytics, fuzzy mathematics theory, gray system theory, analytical hierarchy process(AHP) are applied and it can quantify selected-factor of evaluation. So we can avoid subjectivity because of intuition in qualitative evaluation as possible as we can. On the basis of these some models of evaluation about choice of evaluating factor, the selected-factor weight calculation, the calculation of the scores for single factor, synthetic evaluation and classification for cultivated land fertility and so on, are built in this paper.
The main content of this paper is designing and realizing the information system for cultivated land. It testifies its priority and feasibility to develop applied system based on ComGIS(component geographical information system) through introducing the principle and characteristic of component technology, the development and application of geography information system, the characteristic and software production of comGIS and so on. Spatial database, attribute database, and collectivity function are designed for evaluation system according to particular analysis of aim and assignment for cultivated land fertility evaluation and demand of user. By using object-oriented and component technology method, the information system for cultivated land fertility based on SuperMap component was developed in the development environment of Visual Basic 6.0, which comprises of management subsystem of spatial data, management subsystem of attribute data and classification subsystem.
In view of current situation of a vast of analytical data and low efficiency in practical work of dividing evaluation units, "Grid-Overlay Analyst Method" is advanced to partition evaluation units step by step, thus breaking up the whole into parts and improving work efficiency in overlay analysis work.
Lastly, the paper takes cultivated land fertility evaluation of Ningxiang county of
Hunan as example and applies planned system into practice. It shows the system is convenient, stable, and it can save working time, improve work efficiency, and accomplish work on the cultivated land fertility evaluation.
This merit of this research is combining forward CIS technique with theory and ways of cultivated land fertility evaluadon. The combination makes it possible to solve the difficult problem of space-overlay that can not be solved with the traditional information system. This system offers an high-speed and efficient tool for the evaluation and management of cultivated land fertility.
在耕地地力评价的方法和技术思路方面，将多元统计法、AHP决策分析方法、模糊数学、灰色系统理论等具体应用到评价中，将评价因子定量化，尽量地避免了定性评价中人为因素带来的主观性。在此基础上构建了因素选择、权重计算、单因素分值计算、综合评价和分等定级等评价模型。
耕地地力评价信息系统的设计与实现是本文的主要内容。通过对组件技术的原理和特点、地理信息系统的发展和应用、组件式GIS的特点及产品等的介绍，论述了基于组件式GIS开发应用系统的先进性、可行性。在对耕地地力评价的目标与任务、用户需求进行分析的基础上，进行了评价系统空间数据库和属性数据库的设计、系统功能总体设计，然后以面向对象和组件技术为实现手段，在通用开发平台Visual Basic 6.0中对SuperMap进行二次开发，构建了耕地地力评价信息系统，主要包括空间数据处理子系统、属性数据处理子系统和分等定级子系统三大部分。
针对划分评价单元实际工作中面临的叠置分析数据量大、效率低下的现状，本文提出“格网叠置分析法”来分步进行评价区域的单元划分，从而将整个叠置分析目标“化整为零”，提高了叠置分析的效率。
最后，本文以湖南省宁乡县耕地地力评价为例，应用建立的系统进行实际操作。通过实证研究显示，该系统运行良好、稳定，能够按照实际要求完成县域耕地地力评价工作，从而大大地节省了工作时间、提高了工作效率。
本文的突出之处在于将前沿的GIS技术与耕地评价的理论和方法有机结合，综合集成了多种新技术，解决了传统信息系统中难以解决空间叠置分析难题，为耕地资源的评价和管理提供了一种快捷、有效的工具。
Under the guidance of system science theory, the technique of constructing information system for cultivated land fertility evaluation is approached in this paper, with theory and method of software engineering.
On the side of method and technique of cultivated land fertility evaluation, Statistic analytics, fuzzy mathematics theory, gray system theory, analytical hierarchy process(AHP) are applied and it can quantify selected-factor of evaluation. So we can avoid subjectivity because of intuition in qualitative evaluation as possible as we can. On the basis of these some models of evaluation about choice of evaluating factor, the selected-factor weight calculation, the calculation of the scores for single factor, synthetic evaluation and classification for cultivated land fertility and so on, are built in this paper.
The main content of this paper is designing and realizing the information system for cultivated land. It testifies its priority and feasibility to develop applied system based on ComGIS(component geographical information system) through introducing the principle and characteristic of component technology, the development and application of geography information system, the characteristic and software production of comGIS and so on. Spatial database, attribute database, and collectivity function are designed for evaluation system according to particular analysis of aim and assignment for cultivated land fertility evaluation and demand of user. By using object-oriented and component technology method, the information system for cultivated land fertility based on SuperMap component was developed in the development environment of Visual Basic 6.0, which comprises of management subsystem of spatial data, management subsystem of attribute data and classification subsystem.
In view of current situation of a vast of analytical data and low efficiency in practical work of dividing evaluation units, "Grid-Overlay Analyst Method" is advanced to partition evaluation units step by step, thus breaking up the whole into parts and improving work efficiency in overlay analysis work.
Lastly, the paper takes cultivated land fertility evaluation of Ningxiang county of
Hunan as example and applies planned system into practice. It shows the system is convenient, stable, and it can save working time, improve work efficiency, and accomplish work on the cultivated land fertility evaluation.
This merit of this research is combining forward CIS technique with theory and ways of cultivated land fertility evaluadon. The combination makes it possible to solve the difficult problem of space-overlay that can not be solved with the traditional information system. This system offers an high-speed and efficient tool for the evaluation and management of cultivated land fertility.
引文
1 北京超图地理信息技术有限公司．SuperMap Objcots开发教程，2003
2 陈逢珍、赖如勤．县级土地评价信息系统的建立，测绘通报，1998(7)：32～35
3 陈述彭、鲁学军、周成虎．地理信息系统导论，北京：科学出版社，1999
4 戴旭．农用土地评价的理论与方法，北京：科学出版社，1995
5 冯玉琳、赵宝华．软件工程，安徽：中国科技大学出版社，1992
6 郭岚．利用GIS进行耕地质量评等定级方法的探讨，西南农业大学学报，2002．24(5)：476～478
7 侯西勇、孙希华．土地资源生产力评价及粮食生产潜力估算—以长清县为例，地球信息科学，2001．3(2)：60～65
8 胡月明、吴谷丰、江华等．基于GIS与灰关联综合评价模型的土壤质量评价，西北农林科技大学学报，2001．29(4)：39～42
9 寇有观、萧鉥．地理信息系统支持的土地资源信息系统研究，中国农业资源与区划，1998(5)：56～60
10 刘友兆、夏敏、杨建海．GIS支持的土壤适宜性评价专家系统的实现，土壤通报，2001．32(5)：193～196
11 刘耀林、范延平、唐旭．最短路径方法在土地定级中的应用，武汉测绘科技大学学报，2000．25(6)：510～515
12 刘光．地理信息系统二次开发教程—组件篇，北京：清华大学出版社，2003
13 李铃．保护耕地是资源国策的重中之重，中国土地，1994(4)：11～12
14 倪绍祥．土地类型与土地评价概论，北京：高等教育出版社，1999
15 邱炳文、周勇、李学垣等．GIS在土地资源和生态环境研究中的应用、问题与展望，华中农业大学学报，1999(4)：348～351
16 邱炳文、周勇、李学垣．地理信息系统支持下的区域土壤资源适宜性动态评价，土壤学报，2002．39(3)：301～307
17 宋关福、钟而顺．组件式地理信息系统研究与开发，中国图像图形学报，1998．3(4)：314～318
18 宋扬，李见为，曾航等．基于组件式地理信息系统的二次开发，重庆大学学报，2000．23(6)：121～123
19 王桂芝．基于GIS的三亚市热带作物土地适宜性模型的建立，测绘与信息工程，1997(2)：23～28
20 武强、陈萍、董东林等．基于GIS的农业土地适宜性评价系统研制技术，中国矿业大学学报，2001．30(4)：379～383
21 邬伦、刘瑜、张晶等．地理信息系统—原理、方法和应用，北京：科学出版
社，2001
22 许海成．GIS应用软件开发方法探讨，蒙自高等师范专科学校学报，2001．3(4)：15～20
23 徐建华．现代地理学中的数学方法，北京：高等教育出版社，2002
24 赵俊三、赵耀龙．GIS发展的最新趋势及其应用前景，测绘工程，2000．9(2)：21～25
25 张犁．GIS系统集成的理论与实践，地理学报，1996．51(4)：306～314
26 周勇、张海涛、汪善勤．农用地分等定级与估价信息系统(ALEIS)研制，水土保持学报，2002．16(3)：64～67
27 张海涛、周勇、汪善勤等．农用土地综合评价的一种新方法，华中农业大学学报，1999(2)：128～133
28 周勇、李倩、魏忠海．RS和GIS支持的农用土地物元综合评价，土壤侵蚀与水土保持学报，1999．5(3)：75～80
29 张红旗．GIS支持的县级区域柑桔土地适应性综合评价，资源科学，1998．20(1)：62～70
30 朱德举．土地评价，北京：中国大地出版社，1996
31 朱德海．土地管理信息系统，北京：中国农业大学出版社，2000
32 Bao Shuming, luc Anselin, Seamless integration of spatial statistics and GIS: The S-PLUS for ArcView and the S+Grassland Links, Geographical systems, 2000(2):287～306
33 Bindraban, P.S., J.J. Stoorvogel, D.M. Jansen, et al., Land quality indicators for sustainable land management: proposed method for yield gap and soil nutrient balance Agriculture, Ecosystems and Environment, 2000.81:103～112
34 Burrough, Matching spatial databases and quantitative models in land resource asscessment, Soil Use Manage, 1989.5
35 FAO, A framework for land evaluation, FAO Soils Bulletin 32, Rome, 1976
36 Kalogiroua, S., Expert systems and GIS: an application of land suitability evaluation, Computers, Environment and Urban Systems, 2002.26:89～112
37 Littleboy, M., D.M.Smith, M.J.Bryant, Simulation Modelling to detemine suitability of agricultural land, Ecological Modelling, 1996. 86: 219～225
38 Michael, F., Goodchild, The current status of GIS and spatial analysis, Geographical systems, 2000(2):5～10
39 Nisar Ahamed, T.R., K.Gopal Rao, J.S.R.Murthy, GIS-based fuzzy membership model for crop-land suitability analysis, Agricultural Systems, 2000.63:75～95
40 Rossiter, ALES: A microcomputer program to assist in land evalution., Land qualities in space and time, ISSS Symp, Wageningen, 1989. p113～116
41 Schultink, The CRIES resource information system: Computer-aided land resource evaluation for development planning and policy analysis, Soil Surv. Land Eval, 1987.7:47～62
42 Stoorvogel, J., Intergration of computer-based models and GIS tools to evalute altermative land-use scenatries as part of an agricultural systems analysis, Agri. system, 1995.49(4):353～367
43 Wanclahwa, P., E.van Ranst, Qualittative land suitability assessment for pyrethrum cultivation in west Kenya based upon computer-captured expert knowledge and GIS, Ecosystems and Environment, 1996.56:187～202
2 陈逢珍、赖如勤．县级土地评价信息系统的建立，测绘通报，1998(7)：32～35
3 陈述彭、鲁学军、周成虎．地理信息系统导论，北京：科学出版社，1999
4 戴旭．农用土地评价的理论与方法，北京：科学出版社，1995
5 冯玉琳、赵宝华．软件工程，安徽：中国科技大学出版社，1992
6 郭岚．利用GIS进行耕地质量评等定级方法的探讨，西南农业大学学报，2002．24(5)：476～478
7 侯西勇、孙希华．土地资源生产力评价及粮食生产潜力估算—以长清县为例，地球信息科学，2001．3(2)：60～65
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12 刘光．地理信息系统二次开发教程—组件篇，北京：清华大学出版社，2003
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14 倪绍祥．土地类型与土地评价概论，北京：高等教育出版社，1999
15 邱炳文、周勇、李学垣等．GIS在土地资源和生态环境研究中的应用、问题与展望，华中农业大学学报，1999(4)：348～351
16 邱炳文、周勇、李学垣．地理信息系统支持下的区域土壤资源适宜性动态评价，土壤学报，2002．39(3)：301～307
17 宋关福、钟而顺．组件式地理信息系统研究与开发，中国图像图形学报，1998．3(4)：314～318
18 宋扬，李见为，曾航等．基于组件式地理信息系统的二次开发，重庆大学学报，2000．23(6)：121～123
19 王桂芝．基于GIS的三亚市热带作物土地适宜性模型的建立，测绘与信息工程，1997(2)：23～28
20 武强、陈萍、董东林等．基于GIS的农业土地适宜性评价系统研制技术，中国矿业大学学报，2001．30(4)：379～383
21 邬伦、刘瑜、张晶等．地理信息系统—原理、方法和应用，北京：科学出版
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22 许海成．GIS应用软件开发方法探讨，蒙自高等师范专科学校学报，2001．3(4)：15～20
23 徐建华．现代地理学中的数学方法，北京：高等教育出版社，2002
24 赵俊三、赵耀龙．GIS发展的最新趋势及其应用前景，测绘工程，2000．9(2)：21～25
25 张犁．GIS系统集成的理论与实践，地理学报，1996．51(4)：306～314
26 周勇、张海涛、汪善勤．农用地分等定级与估价信息系统(ALEIS)研制，水土保持学报，2002．16(3)：64～67
27 张海涛、周勇、汪善勤等．农用土地综合评价的一种新方法，华中农业大学学报，1999(2)：128～133
28 周勇、李倩、魏忠海．RS和GIS支持的农用土地物元综合评价，土壤侵蚀与水土保持学报，1999．5(3)：75～80
29 张红旗．GIS支持的县级区域柑桔土地适应性综合评价，资源科学，1998．20(1)：62～70
30 朱德举．土地评价，北京：中国大地出版社，1996
31 朱德海．土地管理信息系统，北京：中国农业大学出版社，2000
32 Bao Shuming, luc Anselin, Seamless integration of spatial statistics and GIS: The S-PLUS for ArcView and the S+Grassland Links, Geographical systems, 2000(2):287～306
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34 Burrough, Matching spatial databases and quantitative models in land resource asscessment, Soil Use Manage, 1989.5
35 FAO, A framework for land evaluation, FAO Soils Bulletin 32, Rome, 1976
36 Kalogiroua, S., Expert systems and GIS: an application of land suitability evaluation, Computers, Environment and Urban Systems, 2002.26:89～112
37 Littleboy, M., D.M.Smith, M.J.Bryant, Simulation Modelling to detemine suitability of agricultural land, Ecological Modelling, 1996. 86: 219～225
38 Michael, F., Goodchild, The current status of GIS and spatial analysis, Geographical systems, 2000(2):5～10
39 Nisar Ahamed, T.R., K.Gopal Rao, J.S.R.Murthy, GIS-based fuzzy membership model for crop-land suitability analysis, Agricultural Systems, 2000.63:75～95
40 Rossiter, ALES: A microcomputer program to assist in land evalution., Land qualities in space and time, ISSS Symp, Wageningen, 1989. p113～116
41 Schultink, The CRIES resource information system: Computer-aided land resource evaluation for development planning and policy analysis, Soil Surv. Land Eval, 1987.7:47～62
42 Stoorvogel, J., Intergration of computer-based models and GIS tools to evalute altermative land-use scenatries as part of an agricultural systems analysis, Agri. system, 1995.49(4):353～367
43 Wanclahwa, P., E.van Ranst, Qualittative land suitability assessment for pyrethrum cultivation in west Kenya based upon computer-captured expert knowledge and GIS, Ecosystems and Environment, 1996.56:187～202
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