信息生態(tài)學(xué)精品課件

1、信息生態(tài)學(xué)第1頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一目錄1 信息生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)2 生態(tài)系統(tǒng)中的信息流動3 生態(tài)系統(tǒng)信息的采集技術(shù)4 生態(tài)系統(tǒng)的信息處理技術(shù)5 信息系統(tǒng)的建立第2頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一1 信息生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)1.1起源 （1）生態(tài)學(xué)的發(fā)展和對信息的需求 （2）信息技術(shù)的進(jìn)步及其在生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用1.2研究對象和內(nèi)容1.2.1生態(tài)信息學(xué)的概念第3頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 我國首先提出信息生態(tài)學(xué)的是中國科學(xué)院著名科學(xué)家張時(shí)新院士：“信息生態(tài)學(xué)不僅具有信息科學(xué)的高科技與信息理論的優(yōu)勢，而且繼承和發(fā)展了生態(tài)學(xué)的傳

2、統(tǒng)理論，強(qiáng)調(diào)對人類，生態(tài)系統(tǒng)及生物圈生存問題的綜合分析與研究，模擬與預(yù)測，并著眼于未來的發(fā)展與反饋?zhàn)饔谩！?目前，信息生態(tài)學(xué)的一般定義為：信息生態(tài)學(xué)是以現(xiàn)代系統(tǒng)理論和方法，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)來分析，處理日趨膨脹的試驗(yàn)和觀測得到的生態(tài)學(xué)信息，以尋求生態(tài)學(xué)系統(tǒng)整體水平規(guī)律的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。第4頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一1.2.1生態(tài)信息學(xué)的研究內(nèi)容（1）生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)范化及數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)化（2）生態(tài)系統(tǒng)信息分析與模型化（3）生態(tài)系統(tǒng)管理的信息化咨詢與決策第5頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一2生態(tài)系統(tǒng)中的信息流動2.1主要特點(diǎn) （1）生態(tài)系統(tǒng)的信

3、息量與日俱增 （2）生態(tài)系統(tǒng)信息的多樣性 （3）信息通信的復(fù)雜性 （4）信息種類多，物種信息儲存量大 （5）大量信息有待開發(fā)第6頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一2.1過程環(huán)節(jié)（1）信息的產(chǎn)生：信息的產(chǎn)生過程是一種自然的過程，是生物系統(tǒng)長期進(jìn)化和適應(yīng)環(huán)境的一種表現(xiàn)。只要有事物的存在，就會有運(yùn)動，有運(yùn)動的狀態(tài)和方式的變化，就是生態(tài)系統(tǒng)中的信息。如植物它感作用（allelopathy)。（2）信息的獲?。褐感畔⒌母兄托畔⒌淖R別。（3）信息的傳遞：包括信息的發(fā)送處理，傳輸處理和接收處理等過程環(huán)節(jié)。 圖 信息傳遞系統(tǒng)模型信源加工/再生信息信宿接受器官信道發(fā)送器官/機(jī)械接收信息傳

4、遞信息傳遞信息發(fā)送信息第7頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一（4）信息處理系統(tǒng)：為了不同目的而實(shí)施的對信息進(jìn)行的加工和變換。（5）信息再生：利用已有的信息來產(chǎn)生信息的過程，在整個(gè)信息過程中起著重要的作用。（6）信息施效：生態(tài)系統(tǒng)中的信息流動多種多樣，相當(dāng)復(fù)雜，對于化學(xué)信息只有同種個(gè)體或者移動的特定類群才能破譯。人類只有破譯了這些化學(xué)信息的“密碼”，才談得上認(rèn)識生物間通信的機(jī)制，才能利用這些規(guī)則為人類服務(wù)。第8頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一3生態(tài)系統(tǒng)信息的采集技術(shù)3.1概述 概念：信息采集是指根據(jù)特定的目標(biāo)和要求，將分散在不同時(shí)空域的有關(guān)信息，通過

5、特定的手段和措施進(jìn)行采掘和匯聚的過程。 原則：（1）可靠性原則：采集的生態(tài)信息必須是真實(shí)對象或環(huán)境所產(chǎn)生的，必須保證信息來源是可靠的，必須保證采集的生態(tài)信息能反映生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)狀況。 （2）完整性原則：采集的生態(tài)信息在內(nèi)容上必須完整無缺。 （3）實(shí)時(shí)性原則：能及時(shí)獲取所需的生態(tài)信息，主要是指時(shí)間尺度問題。 （4）準(zhǔn)確性原則 （5）易用性原則第9頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一3.2生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查技術(shù)1.基于人工手段的生態(tài)信息采集2.基于智能化的生態(tài)信息采集技術(shù)3.基于“3S”技術(shù)的生態(tài)信息采集“3S”技術(shù)是以遙感（RS），地理信息系統(tǒng)（GIS），全球定位系統(tǒng)（GPS）為基

6、礎(chǔ)與其他高新技術(shù)（如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信技術(shù)等）有機(jī)整合而形成的一項(xiàng)新的綜合技術(shù)。4.地面臺站檢測的網(wǎng)絡(luò)化（長期生態(tài)定位觀測技術(shù)）3.3實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)（同位素示蹤技術(shù)）1.穩(wěn)定性同位素技術(shù)2.放射性同位素技術(shù)3.4信息采集的文獻(xiàn)檢索方法3.5信息采集的網(wǎng)絡(luò)方法第10頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 4生態(tài)系統(tǒng)的信息處理技術(shù)概念：廣義的理解，一切為了更好地利用生態(tài)信息而對其本身所施加的操作過程，都可稱為生態(tài)系統(tǒng)的信息處理。如對信息的編碼，傳輸，分類，排序，復(fù)制，糾錯(cuò)，加密等處理工作，都可看作信息處理。生態(tài)信息處理過程：生態(tài)信息中心（數(shù)據(jù)庫）目標(biāo)數(shù)據(jù)集預(yù)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果處理結(jié)果知識

7、選擇信息預(yù)處理轉(zhuǎn)換分析處理解釋評價(jià)第11頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一選擇信息時(shí)考慮的問題包括：1.屬性選擇的客觀性，某些重要的知識 可能隱藏在那些與學(xué)習(xí)過程不相關(guān)的屬性中。2.數(shù)據(jù)的同構(gòu)性，由于數(shù)據(jù)可能來自不同的系統(tǒng)，需要統(tǒng)一可能各種不相同的數(shù)據(jù)模型。3.數(shù)據(jù)的動態(tài)性，有些數(shù)據(jù)在處理過程中可能會發(fā)生變化。4.采樣策略，如采用隨機(jī)策略還是分層策略。5.樣本數(shù)目，樣本規(guī)模過大，將影響信息處理的效率，規(guī)模過小，處理過程的有效性難以保障。信息分析預(yù)處理時(shí)考慮的問題：1.確定信息處理類型，是為用戶產(chǎn)生信息（發(fā)現(xiàn)型），還是對用戶提出的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證（驗(yàn)證型）。2.方法選擇，根據(jù)信

8、息處理的任務(wù)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā?.運(yùn)行效率，發(fā)現(xiàn)過程是有效的 ，對大型數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行時(shí)間是可預(yù)見的，可接受的。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一5信息系統(tǒng)的建立會同森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研建會同森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究是在長期固定集水區(qū)中設(shè)置固定樣地,對森林生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、生物生產(chǎn)力、養(yǎng)分循環(huán)、水循環(huán)和能量利用等在自然狀態(tài)下或某些人為活動干擾下的動態(tài)變化格局與過程進(jìn)行長期監(jiān)測. 它是闡明森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展、演替的內(nèi)在機(jī)制和森林生態(tài)系統(tǒng)自身的動態(tài)平衡,以及參與生物地球化學(xué)循環(huán)過程等不可替代的研究方法。5.1會同森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(簡稱Eco

9、-DBM S)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)涉及面廣、工作量大、探索性強(qiáng)的系統(tǒng)工程項(xiàng)目,為了獲得好的效果,本次系統(tǒng)開發(fā)采用了管理信息系統(tǒng)的研制方法. 開發(fā)過程包括五個(gè)階段: 系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)評價(jià)和維護(hù)。第13頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 5.1.1系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析是在系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目確定之前,對系統(tǒng)開發(fā)的必要性和可能性進(jìn)行分析和評價(jià). 技術(shù)方面包括開發(fā)者人員的組織、培訓(xùn)以及原始數(shù)據(jù)的收集等;經(jīng)濟(jì)方面包括項(xiàng)目實(shí)施的經(jīng)費(fèi)預(yù)算、支出等.通過收集外業(yè)調(diào)查資料,對系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析,提出設(shè)計(jì)方案,并在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上確定系統(tǒng)的功能。它包括系統(tǒng)開發(fā)流程分析

10、、數(shù)據(jù)分析、功能分析、目的分析和系統(tǒng)定義等組成部分。系統(tǒng)分析的目的實(shí)際上就是解決“做什么”的問題。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 5.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)編碼設(shè)計(jì)、輸入輸出設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫和圖形庫設(shè)計(jì)和模塊設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的實(shí)際上是解決“怎么做”的問題。5.1.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要包括軟件、硬件的準(zhǔn)備、程序編制和調(diào)試、原始數(shù)據(jù)的錄入、系統(tǒng)測試及完善等部分. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是解決“具體做”的問題,它是系統(tǒng)付諸實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐階段,也是系統(tǒng)開發(fā)的重要階段。第15頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 5.1.4系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)

11、調(diào)試是要求將編寫的程序在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn),然后輸入數(shù)據(jù). 原始數(shù)據(jù)錄入完成后,對系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能等進(jìn)行進(jìn)一步完善,并要求進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù),使系統(tǒng)具有永久的生命力.當(dāng)系統(tǒng)不能很好的滿足要求時(shí),就能根據(jù)要求進(jìn)行修改或研制新系統(tǒng)的新要求.5.1.5系統(tǒng)評價(jià)和維護(hù)對研制系統(tǒng)的改進(jìn)評價(jià)是必不可少的一個(gè)過程,通過評價(jià),檢查系統(tǒng)是否達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)用性等第16頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 5.2 Eco-DBM S的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容根據(jù)會同森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站歷年來收集的基本觀測數(shù)據(jù)的特點(diǎn),共設(shè)計(jì)4個(gè)數(shù)據(jù)庫: 標(biāo)準(zhǔn)地?cái)?shù)據(jù)庫；水文數(shù)據(jù)庫；氣象數(shù)據(jù)庫：氣象數(shù)據(jù)庫主要有天氣現(xiàn)象數(shù)據(jù)表、降雨強(qiáng)度計(jì)算數(shù)據(jù)表、降水蒸發(fā)月統(tǒng)計(jì)表、近地0 20 cm溫度月統(tǒng)計(jì)表、地下溫度月統(tǒng)計(jì)表、林內(nèi)外空氣溫度和濕度月統(tǒng)計(jì)表等。養(yǎng)分循環(huán)數(shù)據(jù)庫：養(yǎng)分循環(huán)數(shù)據(jù)庫分植物、土壤和水分養(yǎng)分循環(huán)三大部分,主要采用原子吸收或鹽酸、硫酸亞鐵滴定法測定,具有數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)容多等特點(diǎn)。第17頁，共19頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)57分，星期一 5.3 Eco-DBM