GPS与GIS技术集成在湿地中的应用研究

摘要

利用全球定位系统与地理信息系统技术集成进行湿地资源调查和研究具有客观、准确、高效等特点,能够准确获取总体数据从而克服历史文献匮乏的不足,为湿地保护和管理提供科学依据,是目前湿地研究和发展的一个趋势.本文以黑龙江省扎龙湿地为例,对全球定位系统与地理信息系统技术集成在湿地应用中的关键问题和方法进行研究.主要包括:全球定位系统与地理信息系统技术集成的方式方法、湿地生态地理信息系统数据库的建立、全球定位系统测量数据坐标与地理信息系统地图数据坐标的转换、全球定位系统的数据采集和数据处理以及测量信息显示和航迹回放.建立湿地生态地理信息系统数据库是全球定位系统与地理信息系统技术集成应用于湿地研究的一项基础性工作.本文通过进行湿地生物多样性分析确立建库目标,并进行数据库总体设计从而建立数据库.由于技术手段限制,全球定位系统测量数据坐标与地理信息系统地图数据坐标的传统转换方法存在建模复杂、模型误差和投影误差不可避免以及参数具有局部性的问题.本文利用前馈神经网络能够实现高度非线性函数逼近的特点,构建全球定位系统测量数据坐标与地理信息系统地图数据坐标的三层前馈神经网络转换模型.在学习过程中在线调整最优学习速率以提高网络的学习速度,并对性能函数进行改进研究以提高网络的泛化能力从而解决过学习问题.仿真结果表明:改进学习算法的三层前馈神经网络方法能够克服传统方法的不足,有效建立非线性复杂转换模型;改进的学习算法有较好的收敛性并有效地提高了网络的泛化能力.进一步,本文对全球定位系统的数据采集和数据处理以及测量信息显示、电子地图操作和通用性扩展进行研究,实现数据通信和数据访问、接收数据的提取和处理、静态数据显示和空间信息显示、航迹回放和目标点导航等.全球定位系统与地理信息系统技术集成在扎龙湿地的应用研究表明:集成技术能够实现高精度空间定位并快速发现变化区域信息,在为湿地动态分析和保护研究提供技术支撑方面具有一定的意义.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状及分析

1.2.1国内外GPS与GIS技术集成的发展和现状

1.2.2国内外GPS与GIS技术集成在湿地研究中的开展

1.3本文主要研究内容

2 GPS与GIS技术集成的关键问题和方法

2.1 GPS与GIS技术集成的方式方法

2.2 GPS测量数据坐标与GIS地图数据坐标的转换方法

2.2.1坐标基准问题和表示方法

2.2.2 GPS测量数据坐标和GIS地图数据坐标

2.2.3坐标转换过程和方法

2.3结语

3神经网络坐标转换方法

3.1神经网络坐标转换方法模型结构

3.2神经网络坐标转换方法学习算法

3.2.1权值调整算法

3.2.2性能函数的改进

3.2.3算法流程

3.3扎龙湿地神经网络坐标转换

3.3.1扎龙湿地概况

3.3.2训练与泛化样本的选取

3.3.3训练和泛化

3.3.4结果分析和比较

3.4结语

4 GPS与GIS技术集成在湿地研究中的应用

4.1湿地生态GIS数据库的建立

4.1.1湿地生物多样性分析

4.1.2建库目标和数据库总体设计

4.1.3数据库的建立

4.2 GPS数据采集和数据处理

4.2.1数据通信和数据访问

4.2.2数据格式和NMEA 01 83标准

4.2.3接收数据的提取和处理

4.2.4测量数据坐标转换

4.3 GPS测量信息显示

4.3.1静态数据显示和空间信息显示

4.3.2卫星信号和几何参数显示

4.3.3航迹回放和目标点导航

4.4电子地图操作

4.5通用性扩展

4.6结语

5结论与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

课题资助情况

攻读硕士学位期间发表论文

致 谢

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