一 研究目標
本研究試圖在GIS和遙感軟件支持下，綜合野外調查、遙感及定位數(shù)據，結合專家系統(tǒng)、數(shù)據庫、多媒體和網絡技術，引入可視化技術、交互技術和虛擬現(xiàn)實技術，建立多維的熱帶亞熱帶植被信息系統(tǒng)，探討3S技術在不同組織層次植被研究中的應用如森林群落的水平和垂直分析、植被的時空動態(tài)模擬和預測、以及森林景觀的格局研究等。
二 研究內容和研究方法
GIS平臺為ESRI ARCVIEW 3.x及其擴展模塊，遙感軟件為PCI GEOMATICA (?), 編程語言為C ，圖形處理用OPENGL。主要的研究方法參見表1。
1 種群 Population：以距離為基礎的種群分布格局、種間聯(lián)結、鄰體效應、種間競爭、母樹-幼苗空間關系等。
2 群落 Community：以面積為基礎的重取樣技術、各種面積曲線、冠層分析等。
3 生態(tài)系統(tǒng) Ecosystem：以地圖為基礎的植被分類、生產力或生物量估算、植被水平或垂直分布等。
4 景觀 Landscape: 以DEM為基礎的景觀格局結構、綴塊分析、生境評價、虛擬3D森林等。
5 植被信息系統(tǒng)：構建多維熱帶亞熱帶植被信息系統(tǒng)(圖1)。
三 擬解決的關鍵問題
1遙感生物信息提取
遙感影象的光譜特征、空間特征、極化特征和時間特性是我們鑒別各種物體和現(xiàn)象的依據。如何從遙感圖象中識別植被、昆蟲種群、大型動物等生物信息，則是建立多維生物地理信息系統(tǒng)的基礎。通常是用植被不同波段的反射率及其它因子的組合來獲得植被指數(shù)(VI)，并采用非監(jiān)督分類或監(jiān)督分類的方法，區(qū)分不同地物和不同植被類型，但只能用于較大的植被分類階元;較小的植被單位如群叢必須結合實地調查和其它環(huán)境因子，能否直接利用遙感判斷還有待于進一步研究。昆蟲種群和大型動物的判定一般是根據這種昆蟲的生境，也可以考慮標記和電子反射器的辦法來定位。引入專家系統(tǒng)或者決策支持系統(tǒng)，模糊數(shù)學、遺傳算法、神經網絡理論，可以更加有效地和精確地進行識別。
2 時空數(shù)據模型和時空分析
傳統(tǒng)的GIS面向的是只含空間維度和屬性維度的SGIS(Static GIS)，而能夠處理時間維度的GIS則稱為TGIS(Temporal GIS)。時間維度具有和空間維度不一樣的特點，如何將空間數(shù)據模型的概念和方法引申到時空數(shù)據模型，是當前GIS研究的熱點和難點之一。時空一體化的數(shù)據模型必須具有時空二維的拓撲特征，才能有效地提高數(shù)據質量和分析效率，減少數(shù)據存貯的冗余(陳晉等，1995)。生物學中涉及了許多時空分析問題，也發(fā)展了時序分析和生物地理統(tǒng)計的方法，但這些方法的理論和應用都有待完善。而且,現(xiàn)有的GIS軟件均不能很好地完成這些分析。
3 專業(yè)組件設計
現(xiàn)有的許多GIS軟件并不包含生物學專業(yè)模塊;建立獨立的完全面向生物學的GIS費時費力，而且也不必要。因此，組件GIS是不錯的選擇。我們可以用各種計算機語言或GIS軟件附帶的語言，編寫出適用于生物學的控件或模塊，組合到現(xiàn)有的GIS軟件中。
4 其它
不同數(shù)據類型、不同維度數(shù)據的操作和管理，真三維GIS和虛擬景觀的構建等，也是急待解決的問題。
四 可行性分析
1 實驗室具備必須的軟硬件;
2 實驗組具備相關的軟件操作和編程能力;
3 導師組具備相當?shù)闹笇?
4 實驗組具備一定的野外調查和室內分析能力。
五 創(chuàng)新之處
1可能填補GIS在種群/種間空間分析方面的空白。
2 首次進行GIS應用于生態(tài)學不同組織水平的綜合研究。
3 國內首次建立多維熱帶亞熱帶綜合植被信息系統(tǒng)。