3s技术及在生态学的应用

什么是3s技术？及其在生态学的应用？彭玉军汪超李海建张谦什么是3s技术？“3S”技术即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS).它集信息获取、处理、应用于一身,突出地表现在信息获取与信息处理的高速、实时和信息应用的高精度和可定量化方面，由于具有快速、实时(或准时)地采集、存储、管理、更新、分析和应用与地球空间分布有关数据的能力,“3S”技术在生态环境监测与分析、自然灾害动态监测与防治、资源调查与开发等一系列社会可持续发展问题的研究中发挥着越来越重要的作用。在生态学上的应用RS在生态学上的直接应用包括收集数据信息源、生态调查和动态监侧,间接应用包括预测预报和灾害危险等级确定等,如土地利用和土地覆盖变化,湖泊与海洋生态环境污染,生物多样性保护,城市生态变化,全球变化,生态环境灾害预测,森林经营管理与生态恢复等。GIS在生态学上的应用有以下优势:能够分析生态实体与其他生物体或环境的相关空间定位对它自身功能的影响,可以分析多种空间尺度下的数据.GIS具体可解决以下生态学问题:生物群落生存地调查;不同生物群落间的相关性;不同环境因素影响下生物群落的分布;植物群落分布随时间推移而变化的规律;生物群落未来分布的演化规律水域生态研究利用遥感手段对水域生态进行监测与研究,主要是利用水体中的物质,特别是能进行光合作用的飘浮有机物质(如浮游植物)、无机颗粒物与入射光相互作用而产生水色变化进行工作，此外，还可进行赤潮预警、赤潮分布与变化、石油污染等方面的监测工作。生物多样性保护研究结合遥感技术,利用物种分布及植被、气候等的GIS数据库,可以很容易解决地理单元中物种数量变化趋势的分布格局问题,并能建立物种分布和生境因子之间的联系。这种在宏观尺度上研究生物多样性空间格局的手段在动物地理学、动物生态学以及保护生物学上都具有十分重要的意义。大量化石燃料的燃烧使空气中二氧化碳浓度上升,导致温室效应而引起全球变暖、冰川退化、海平面上升,人类不合理排放大量的含氯氟烃物质和含溴化合物导致平流层臭氧减少等全球环境问题一直是当前全球环境研究中科学家所关注的课题。由于研究对象的复杂性,世界科学家一致认为卫星遥感可重复获取多种空间、不同时相和不同波谱分辨率的地球信息,是适宜于调查和研究这些主题的惟一的、最有效的工具。全球变化研究区域可持续发展研究对于区域可持续发展研究来说,最重要的信息应是区域的空间信息。遥感结合GPS技术所获得的图像与数据,成为其重要的信息源。在获取信息的实时性以及信息的准确性上,传统方法是无法比拟的。以GIS为核心的“3S”集成技术的空间数据综合处理能力为这一问题提供了有利的技术支持。从现代生态学发展方向看3S技术的应用前景

与传统生态学相比,现代生态学具有以下几个特点]:在研究层次和尺度上,逐渐由个体-群落-生态系统向区域-国家-全球规模转变;在研究对象上,由传统的以自然生态系统为主逐渐向自然-社会-经济复合生态系统转变;在研究目的上,现代生态学从“象牙塔”走向社会,直接为社会服务。因而其技术含量加大,可操作性和实用性加强;在研究方法和手段上,由传统的收集、观测、描述、统计到现代的全球生态网络和“3S”技术的广泛应用;从研究层面上,现代生态学由有孤立研究转变为大范围多层面的合作研究,全球性和协作性加强。这些特点是由现代生态学日益拓展的时空尺度所要求的。根据现代生态学的上述特点,现代生态学研究具有明显的时代特色,它除保持原有的研究领域外,还涌现了一批新的研究方向和热点问题,包括全球变化、可持续发展、生物多样性、湿地生态学、景观生态学、脆弱与退化生态学、恢复与重建及保护生态学、生态系统健康、生态工程与生态设计、生态经济与人文生态学、生态安全等新兴研究领域。在所有这些领域内,3S技术都存在广泛的应用空间.尤其在景观生态学研究方面,如生态空间理论与景观异质性研究;景观结构的网络分析;景观演变模型与模拟