吴 宁 刘 煜赵明宇

(1云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500)

(2中国科学院云南天文台昆明650011)

天文选址中的地理信息处理∗

吴 宁1刘 煜2†赵明宇2

(1云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500)

(2中国科学院云南天文台昆明650011)

地理信息是地面望远镜天文选址研究中的重要内容.尤其是对现有地理信息系统(Geographic Information System,GIS)的有效利用,已成为现代选址中远程分析阶段最重要的手段之一.天文址点的考虑在地理条件上应遵循以下原则:相对落差较大、交通可行、尽量远离人口集中的区域.从未来建站维护和人员长期驻站的角度考虑,天文址点以海拔处于3000～5000 m的范围、距离城镇大本营1 h左右车程为最佳.以云南省大姚县百草岭地区为选址研究对象,展示了GIS数据处理能够为全面了解一个候选区域3维地形地貌、江川河流、道路村落、电力分布以及预测该地区未来人口和城市化发展趋势等方面内容提供准确、直观、定量的参考数据.通过基于GIS数据的科学分析,发现海拔3 600多米的大百草岭山顶平坦而又干旱、周围人口稀少、道路便利、无工厂污染源,是地方政府重要自然保护区;它与直线距离10 km外的乡镇之间的相对落差超过了1 500 m,与50 km外的县城的相对落差达到1 800 m,是滇中彝州坝区一座名副其实的孤峰.因此,GIS数据分析对于远程选址十分有益,GIS技术是现代天文选址不可或缺的重要手段.

选址,技术:图像处理,方法:数据分析,方法:统计

1 引言

天文学是一门以实测为基础的学科,无论是天体探测、理论检验还是技术储备都离不开先进的望远镜和优良的地面台址.由于快速发展的城市化进程,日益增强的天空背景亮度会导致空气透明度降低,日益增多的环境尘埃也会加重精密设备的污损程度.一方面许多传统的地面观测台址正面临着“无天可观”的危机,另一方面科学家选址的速度远比不过城市膨胀的速度[1−2].纵观国际上一些目前还在使用的优秀台址,它们要么是位于大洋内部,如美国夏威夷群岛和西班牙加那利群岛;要么是处于人烟稀少的山巅,如智利拉西拉天文台和乌兹别克兀鲁伯天文台[3].因此,如果我们在选址中能够采用跨越式的思维方式和先进的探索手段,是完全有可能在中国西部挑选出可供未来30 yr或更长时间使用的优良址点.夏威夷的天文址点自上世纪60年代首架专业天文望远镜正式安装运行以来,至今已为人类天文学研究和空间监测提供了50多年的优质服务,目前未见任何衰落迹象,仍有许多大型天文望远镜希望安装落户在该地,足见一流的天文资源是十分宝贵的.另一方面这也告诫我们,潜在的优秀天文址点是需要提前发现并加以利用的[4−5].

在地理和地质条件分析方面,现代选址与过去选址的不同之处在于:现代选址可以利用更多来自地面和空间(卫星)的数字化信息,这些信息为候选区域的划定以及选址策略的选择提供了重要的参考依据[6].目前,云南天文台的太阳选址小组正在利用这些数据对西部址点可能的候选区域进行深入的分析和研究.除了基本地理与地质等条件数据,道路交通和后勤条件也可通过地理信息系统(Geographic Information System, GIS)获取,节约了人力和经费,提高了区域判断的准确性,也为选址方法和选址步骤的革新创造了条件.举例来说,过去为了获得当地准确的地理参数,常常要花费几年乃至十几年对潜在区域进行人工实地测量;现在,利用高分辨率(分辨率可小于1 km)的卫星遥感图像结合当地实测资料即可排除许多候选点,将最佳候选区域减小到原来的几十分之一.GIS和数字地图的广泛运用免去了以前必须进行的大面积地形踏勘工作;更有意义的是,地形分析可以和气象以及地质分析结合进行,丰富的数据以及数据的连续性为综合选址提供了极大的便利和科学依据.因此,我们有必要研究如何结合丰富的GIS手段对这些数据进行综合系统的分析,以得到全面而又可靠的址点信息,尽量减少初选阶段的人力和时间耗费,同时剔除不理想候选址点.

本文以云南省大姚县百草岭地区选址为例,详细介绍我们如何收集各种GIS系统提供的信息、对这些信息进行综合分析判断的方法以及最终确定是否符合最初候选址点的标准.该步骤完成之后,我们将建立一套天文址点初步筛选的科学办法和标准,并在将来推广运用于所有初步筛选的候选址点.本文所使用的资料和信息主要来自于国家及地方遥感遥测部门以及以谷歌地球为代表的GIS系统.

2 GIS系统简介

GIS是以测绘学和地图学为基础,集地理科学、计算机科学、测绘学和遥感学为一体的一门综合性学科.GIS的主要特点就是它是以地理空间数据为基础,在计算机软硬件环境的支持下,对与地理空间相关的数据进行采集、存储、管理、操作、分析、模拟和显示,同时采用地理模型对这些标准数据进行综合分析、并适时提供多种空间和动态的地理信息的方法.GIS区别于其他信息系统的核心就是它的强大的空间分析功能.它是基于地理目标的位置和形态特征的空间数据分析技术.这个过程并不是对数据的简单查询和检索,而是通过对地理数据的深加工,获取新的地理信息.它能够及时而准确地向地学工作者、其他科研工作者、各类管理和生产部门提供有关区域分析、方案优选、战略决策等方面科学可靠的地理空间信息.采用地理信息系统的空间分析手段,不仅可以节省大量的人力、物力和时间,更为重要的是它可以提供实时而准确的空间信息.

空间选址,是指在一定地理区域内为一个或多个选址对象选定位置,通过对各种影响因子的综合分析,在待选对象中找出某一指标或综合指标达到最优的区域、或是对已选目标对象进行综合评估的过程[7].传统的选址方法是选址人员通过搜集和分析待选区域内有关地理条件、气象气候条件等各方面的数据进行适当分析,然后根据初步的分析结果,再到实地进行勘测,最后经过反复分析和比较选定一个比较合理的位置.这种选址的方法在很大程度上取决于选址人员的实际经验和技术水平,既费时又费力,同时还有可能掺杂进选址人员的个人因素.GIS的优势在于它能将不同源、不同类型的大量数据按照地理空间结构分门别类并有效地整合在一起,利用空间定位搜索和查询功能、强大的图形处理和表达功能、空间分析和模拟功能等,提供常规方法难以获得的重要信息和空间决策支持[8].

天文选址的过程也是一个科学性、综合性决策的过程,既需要定性考虑,又需要定量分析.本文以云南省楚雄州大姚县百草岭为例,利用GIS强大的空间分析功能和绘制图工具,对相关数据实施GIS空间分析显示和分析,为目前和今后开展的天文选址工作提供科学、准确的参考信息.

在本文以下所进行的空间选址分析中,我们以美国环境系统研究所(ESRI)的ArcGIS作为操作平台.该款软件具有强大的数据管理、分析、可视化和空间分析功能.空间分析中所使用的矢量数据主要来源于国家基础地理信息系统网(http://nfgis.nsdi. gov.cn)1:400万数据库;地震数据来源于中国地震信息网(http://www.csi.ac.cn);30 m数字高程模型数据(DEM)来源于地理空间数据云(http://www.gscloud.cn);其余部分影像数据和特征点数据从谷歌地球提取并转换成ArcGIS兼容格式;而大姚县基本概况及统计数据则来自《大姚县志》[9].

3 大姚县基本概况及GIS地图显示

大姚县位于云南省北部偏西,楚雄彝族自治州西北部,范围在北纬25°33′到26°24′、东经100°53′到101°42′之间.东邻永仁、元谋县,南与牟定、姚安县毗邻,西接大理白族自治州祥云、宾川县,北与丽江地区永胜、华坪县隔金沙江相望.东西最大横距79.3 km,南北最大纵距93.5 km.总面积4 146 km2.县城金碧镇位于县南部.由县城至楚雄州府100 km,至省会昆明312 km(图1),距四川省攀枝花市178 km[9].

3.1 大姚县地质结构及地理特征

从地质构造上看,大姚县位于滇中块体上的楚雄中生代盆地,其北部凹陷表层褶皱构造发育;从地理位置上看,它东临元谋-绿汁江南北向大断裂,南接姚安山字型构造带,西处鱼泡江南北向断裂带,境内构造线基本呈南北走向;从大姚县及附近区域来看,断裂并不发育,只有小规模的北西向断裂出露,如果只从大姚县境内来看,仅龙街乡内有两条断裂.但是,由于楚雄州的地理位置正处于中、新生代盆地发生改造转换的转折部位,是一个新构造活动差异性较强的条带[10].作为现代地壳运动表现形式之一的浅源(5～30 km)地震,在这里发生的频率较高,是云南省地震多发和地震灾害比较严重的地区之一(图2).从图2可以看出,在楚雄州的周边大姚县外围分布着4条地震带,它们分别是中甸下关地震带、九龙永胜地震带、楚雄通海地震带和小江地震带.在过去的50 yr间,大姚一共发生了3次5级以上的地震,分别为1964年2月13日的5.4级、2003年7月21日的6.2级以及2003年10月16日的6.1级.

近年来,由于遭受连续干旱,大姚县的大部分地质土表已处于比较疏松状态.2012年进行的一次排查共发现地质灾害隐患点200多处,涉及全县12个乡镇,主要表现为崩塌、滑坡、泥石流.这些隐患无疑会对建站带来不利影响.但是,如何评估相应的影响,如何避开这些有隐患的区域需要另作深入细致的分析和研究.有关工作我们将在后续的文章当中详细阐述.

图1 大姚县的地理位置及到周边市县的直线距离Fig.1 The geographical location of Daoyao county and the straight-line distances to the surrounding towns

图2 大姚县附近的地震带Fig.2 The seismic zones around Dayao county

大姚县地势南低北高、山高谷深、沟壑纵横、地貌复杂.最高点是大百草岭主峰帽台山,海拔3 657 m;最低点是位于大百草岭北坡金沙江边的灰拉表村,海拔1 023 m(图3).

由于西北两侧受金沙江及其支流鱼泡江的切割侵蚀,境内的西北侧山谷多呈“V”型狭谷,谷壁挺拔陡峭,坡度大于35°;而东南部变化较缓,逐步下降为低山区或部分丘陵区,河流切割不深,小盆地(坝子)分布较为多见,平均海拔在2 000 m以下.

图3 大姚县地势分布Fig.3 The relief map of Dayao county

全县1 500 m以上山峰共186座,其中:海拔高度在3 600 m以上的2座;3 000 m至3 400 m之间的有18座;2 500 m至3 000 m之间的有52座;2 000 m至2 500 m之间的有91座;1 500 m至2 000 m之间的有13座.1 500 m以下皆为山丘.

境内最高点是北部的大百草岭(图3),海拔3 657 m,位于桂花乡境内,是三台、桂花和湾碧3乡交界点,位于三台乡过拉地村公所驻地自务村东北8 km,面积147 km2;境内次高点是小百草岭(图3),海拔3 647 m,距离三台乡政府驻地西北25 km.大百草岭位于北部东侧,小百草岭位于西侧,两山雄踞于县境之北,被多底河谷分割开.两山脉向南延伸,地势逐渐降低,直至中部的昙华山(图3).昙华山主峰位于昙华村公所驻地松子园以北2 km,面积约20 km2,海拔高度3 117.8 m,系百草岭南延主要山脉.

为了更加细致地刻划和考察大、小百草岭附近的地势变化以及各个参考点之间的直线距离,我们可以做沿不同参考点之间连线的剖面图(图4左).首先,从大百草岭至灰拉表村作一剖面图(图4右上),再从小百草岭至大百草岭一线作一剖面图(图4右中),我们可以看出相对高差的变化和河沟对山脉的切割状态,以及该区域中的最高点与最低点之间的直线距离.最后,沿着距离大百草岭最近的有道路通过的居民点(桂花乡),经迷你乍村与大百草岭最高峰的连线,作一剖面图(图4右下),可以看出3点之间的地势分布情况和相对高差.类似地,我们还可以做出小百草岭附近的剖面图(未在图上标出),供以后对小百草岭周围区域的分析所用.

从图中我们还可以看出,大姚县境内海拔在3 000 m以上的山峰均集中在北部的百草岭山脉一带,昙华山以南大部分地区海拔高度基本上都下降至2 000 m以下.深入探讨之后,我们注意到,作为距离大百草岭较近的居民点,迷你乍村与大百草岭的直线距离只有大约5 km,而且与大百草岭的相对落差与其它几个参考点的相对落差相比最小,只有不到1 km.用周边几幅剖面图相比较可以清楚地看出从大百草岭经迷你乍村至桂花乡一线的地势比其它任何方向都平缓.如果最后确定将址点选在大百草岭,可以考虑将大本营建在桂花乡附近.

图4 大、小百草岭附近重要参考点分布(左)及周边地势剖面图(右)：大百草岭－灰拉表村剖面图(右上),大－小百草岭剖面图(右中),大百草岭－桂花乡剖面图(右下).Fig.4 Main reference points near the Great/Small Baicao mountain ridges(left)and pro fi le map of nearby terrain(right):the Great Baicao mountain ridge-Huilabiao village(right top),the Great-Small Baicao mountain ridge(right middle),and the Great Baicao mountain ridge-Guihua town(right bottom).

3.2 大姚县的气候特征

大姚县位于亚热带季风气候区,雨热同季,干湿分明,雨水偏少、雨季开始的月份偏晚.由于地势高差大,立体气候特征明显,光热量资源丰富.随着海拔高度增加,空气层变得稀薄,大气中的水气、尘埃等杂质的含量也随之减少,致使太阳辐射各分量随海拔高度的不同而发生很大的变化,另外,降水量在垂直方向的分布也极不均匀.

多年统计资料显示,县内多年平均气温为15.7°C,6月份最热,平均气温为20.7°C, 12月份最冷,平均气温为8.8°C,有记录的极端最高气温为33.0°C,极端最低气温为零下6.1°C.全县年平均降水量786.8 mm,年平均蒸发量2 714.4 mm,约为全年降水量的3.4倍[9],年平均干旱指数(蒸发量与降水量之比)为3.4;雨季(5～10月)降水量占全年降水量的92.4%,而干季(11～4月)降水量仅占全年降水量的7.6%,其干旱指数值在1和2.2之间,其中百草岭最小,为1;靠近元谋地区的赵家店乡黄羊岭最大,为2.2.

大姚县是云南省日照时数最多的县份之一,年平均日照时数2 518.4 h,平均每天有6.9 h.冬春季较夏季日照时数多.每年11月份到次年5月份的7个月中,每个月平均总日照时数都在210 h以上,平均每天为7 h以上,尤以3月最为可观,月平均总日照时数达271.2 h,每天高达8.7 h.

由于夏秋季阴雨天气多,日照较冬春大为减少.从6月份到10月份,月平均总日照时数在180 h以下,每天平均时数都不到6 h,其中以7月份为最少,月平均总日照时数为141.8 h,平均每天只有4.6 h.

4 GIS空间分析

本文采用GIS的空间分析手段,对大百草岭及周边地区的地形地貌以及人文地理进行了分析和概括.我们采用的是分辨率为30 m的覆盖大姚全县的数字高程模型数据, 1:5万大姚县地形图,以及从谷歌地球上提取的部分空间坐标数据.以此为基础数据,利用ArcMap生成山顶位置、居民点位置、河流和道路的矢量图层,同时利用DEM数据在ArcMap环境下用3D空间分析工具,提取等高线和坡度坡向、地形剖面、地势起伏度等地形因子,从而对大姚县百草岭一带的环境作出综合评估,为天文选址提供科学参考和依据.

4.1 山顶及周围地势和坡度分析

以DEM为基础数据通过ArcGIS的3D分析工具,我们对大百草岭山顶和周边的山体表面进行分析,提取到大百草岭山顶没有植被覆盖区域的范围大概在0.15 km2左右.在这个范围内所提取的坡度,如果按照1°为间隔,整个山顶0.15 km2的范围内,70%的面积坡度在15°以下,再采用栅格计算方法又将整个区域的坡度划分为两个级别,以25°为界.从图5中可以清楚地看到大百草岭山顶周围的总体坡度均小于25°,虽然山体海拔悬殊大,沟壑纵横,但在山顶周围地势相对较为平坦.同样,小百草岭山顶面积为0.85 km2,坡度也在25°之内且无植被分布.

在第3节的图3中给出了整个大姚县的地势分布.我们把地势按照实际的海拔高度进行了分级和3维立体显示,从分级的色阶上能够清晰地看出整个大姚县的地势是北高南低,海拔在3 000 m以上的山脉主要都集中在大、小百草岭一带.利用ArcGIS对DEM数据处理即可生成3维景观图,可以提供一些平面地图上无法直接获得的信息,图3中的3D附图(右)清楚地显示了沟谷对地表的切割程度和地形的形态.而图4显示的则是沿着大、小百草岭、大百草岭至灰拉表村和大百草岭经迷你乍村至桂花乡所做的3个剖面图,以此来进一步显示地势的起伏程度和河谷的切割深度以及一定的水平距离上相对高程的变化.

4.2 大姚县各乡镇的基本情况和分析结果

大姚县总面积为4 146 km2,2004年的人口统计全县总人口28万人,少数民族人口占31%,其中彝族人口8.4万,县辖区3个镇、9个乡.各乡镇的情况如表1所示.从表1中我们可以看出,所有乡镇的总人口数均未超过10万.

图5 大、小百草岭山顶坡度示意图(a)和大百草岭山顶影像截图(b)Fig.5 The gradient map of the top of Great/Small Baicao mountain ridge(a)and the photograph of the top of Great Baicao mountain ridge(b)

表1 大姚县各乡镇面积及人口数(2004年)Table 1 The areas and populations of the towns nearby the Dayao county in 2004

由于北部的百草岭山脉周边地势险峻,乡镇分布不密集,这对于天文观测来说非常有利.利用ArcMap的空间分析工具中的邻域分析功能,可以把大百草岭周围的乡村按照距大百草岭的直线距离算出并在图上显示出来.同样用邻域分析,还可以以大百草岭为中心,按照直线距离划分出一定的辐射范围,从这个辐射范围能够清楚地显示出距离大百草岭一定直线距离的公路和其它地形地物(见图6).最近的村庄是大百草岭东北部的大羊窝子,它们之间的直线距离在2 km左右.大百草岭主峰距县内最大的居民区大姚县城也有70 km,直线距离在50 km以上(图6(a)).

图6 大百草岭至周边乡镇的辐射直线距离Fig.6 The radial distances from the Great Baicao mountain ridge to nearby towns

4.3 大姚县主要交通情况和分析结果

大姚县内过县的主要公路有省道217、县道322、拉瓦公路、三小段等,距离大百草岭最近公路的直线距离在10 km处的茨冷公路,位于大百草岭的东北部,还有一段公路位于大百草岭西南的三小段,距离大百草岭的直线距离也在10 km左右.由于山高坡陡,大部分公路弯曲程度都较大(图6),实际距离应该是直线距离的1.4～1.5倍左右.使用ArcGIS的临近分析工具,我们可以计算出以大百草岭为中心,向周边延伸的直线距离,表2是由GIS分析所得到的直线距离.从表中可以看出,山顶距昆明的直线距离都在200 km以上,距攀枝花市的距离近80 km(攀枝花市辖区人口70万左右),距离其它人口上万的乡镇的直线距离也均在10 km以上,夜间城市灯光不多,几乎没有城市灯光的污染.

5 总结

选址是保证大气宁静度良好的重要措施之一,是提高太阳观测分辨率的有效途径之一.同时,选址的结果也是确定仪器结构的重要依据[11].地理信息是地面望远镜天文选址研究中的重要内容,对现有GIS的有效利用已成为现代选址中远程分析阶段最重要的手段之一.我们曾结合GIS和全国地面气象资料对大香格里拉地区的日照时数开展了研究,在考虑三维地形的影响因素下,对现有日照时数统计资料进行了可靠的修正[12],从而为我国下一代大口径太阳望远镜选址提供重要参考.

一般来讲,天文址点的考虑在地理条件上应遵循以下原则:相对落差较大、交通可行、尽量远离人口集中的区域.从未来建站维护和人员长期驻站的角度考虑,天文址点以海拔处于3000～5000 m的范围、距离城镇大本营1 h左右车程为最佳.本文以云南省大姚县百草岭地区为选址研究样本,展示了GIS资源能够为我们全面了解一个候选区域3维地形地貌、江川河流、道路村落以及预测该地区未来人口和城市化发展趋势等方面的内容提供准确、直观、定量的参考数据.

表2 百草岭周边乡镇县市的经纬度和直线距离Table 2 The geographic coordinates and straight-line distances from Baicao mountain ridge to nearby cities/towns/villages

我们利用GIS分析手段,参考了云南省《大姚县志》部分统计资料,结合其它渠道搜集来的资料,对该地区百草岭的天文资源从人文、交通、地理、地质、地震和气候等多角度进行了综合分析和评估,得出以下结论:

(1)大百草岭主峰海拔3 600 m以上,为当地最高峰,相对落差大、通视条件好,不易受周围环境干扰;

(2)山顶坡度较缓且有0.15 km2的面积无植被分布,建站不会对周边植被造成破坏,同时有足够的建筑空间设置望远镜;

(3)大姚县四周有4条地震带,距离较近的有3条,近50 yr来发生的5级以上地震有3次,地震点在大百草岭的西边和南边,距离大百草岭的直线距离分别是15 km和20 km,在建基站时应该考虑避开这些位置;

(4)县内最大的居民点是南部的大姚县城,离百草岭直线距离是49.2 km,人口不超过10万人,距离大百草岭最近的乡镇是桂花乡,人口约7千多人,直线距离有13 km,可以说对大百草岭不会造成太大的灯光污染;

(5)大姚县是云南省日照时数最多的县份之一,年平均总日照时数2 518.4 h.可见,该区域可满足为中国巨型太阳望远镜选址所要求的每年2 500 h日照的条件[13].

(6)大姚县境内地势险峻,公路蜿蜒曲折且主要集中在南部,桂花乡有主要公路通过,周边地势相对较平缓,可以考虑在此建立基本天文因子监测站.

影响天文选址的因素很复杂,本文使用GIS的空间分析手段和制图工具,以大姚县百草岭为研究样本,对其除气象、天文因子之外的地形地貌特征、人口分布、交通状况等作了综合研究,得出了有效参考结论.通过样本分析我们得到的经验是:使用GIS地图制图,生成研究区域的区域位置图、居民点分布图、高程分布图、地质地震带分布以及3维地形图,能够快速地把整个区域的地形特点、地质条件、居民区的分布、道路位置清楚地显示出来,从而对目标区域有一个整体的认识;针对坡度和曲面面积问题,我们使用了GIS栅格数据3维空间分析,此方法能够从数据中快速获取信息而且精度较高;对于距离和邻近度计算,我们用谷歌地球采集所需地点的经纬度数据,再用GIS转换成矢量数据图层来显示和分析,采用的是GIS临近分析和缓冲区分析手段.将来我们还可以考虑采用卫星云图数据,可以全面了解一个地区的降雨、降雪等气象规律.

这是一次全新的尝试,与传统远程天文选址手段相比,我们使用的方法得到的结果更客观、更真实、更能排除研究人员的主观因素;同时,能为初期的选址工作节省了大量的人力、物力和时间.GIS的空间分析功能有着巨大的潜力和优势,在选址的过程中,使用GIS快速获取所需信息,并以多种方式进行分析操作,包括距离、密度制图、表面生成、表面分析、统计分析、栅格计算等,可以为下一代的大天文装置选址提供全面、科学、综合、客观的定量依据,从而尽可能地保证在现有条件下选出最符合科学和现实要求的优良址点.因此,我们计划利用本文针对百草岭发展的GIS分析手段,对我们西部太阳选址中获得的重要天文候选址点,如位于青藏高原的纳木错、阿里地区班公湖、稻城无名山等区域,立即开展类似处理,为太阳观测设备的选址提供重要的参考依据.

致谢感谢审稿人的悉心指正.

[1]黄寅亮,毛节泰.天体物理学报,1994,14:379

[2]缪元兴.天文研究与技术,2007,4:86

[3]Krisciunas K.Mercury,1989,18:34

[4]仇朴章,刘忠.天文学进展,1993,11:55

[5]谭徽松,岑学奋.天文学进展,2002,20:1

[6]Chang K T.地理信息系统导论.陈健飞,译.北京:科学出版社,2003

[7]刘小林,温程杰.测绘与空间地理信息,2010,33:19

[8]李晓翠,张跃鹏.测绘科学与工程,2006,26:29

[9]刘凤春,符印,李福祥,等.大姚县志.昆明:云南大学出版社,1999

[10]李金臣,潘华.震灾防御技术,2013,8:135

[11]钱铜铃,李秋莎,刘之煌,等.天文学报,1984,25:309

[12]云南天文台选址组.天文学报,1999,40:327

[13]Liu Y,Zhao L.MNRAS,2013,434:1674

Geographic Information Processings for Astronomical Site Survey

WU Ning1LIU Yu2ZHAO Ming-yu2
(1 School of Tourism and Geographical Sciences,Yunnan Normal University,Kunming 650500)
(2 Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650011)

The geographic information is of great importance for the site survey of ground-based telescopes.Especially,an e ff ective utilization of the geographic information system(GIS)has been one of the most signi fi cant methods for the remote analysis of modern site survey.The astronomical site survey should give consideration to the following geographical conditions:a large relative fall,convenient traffic conditions,and far away from populated areas.Taking into account of the convenience of construction and maintenance of the observatories as well as the living conditions of the scientists-inresidence,the optimum candidate locations may meet the conditions to be at a altitude between 3000 m and 5000 m and within one-hour drive from villages/towns.In this paper,as an example,we take the regions of the Great Baicao mountain ridge at Dayao county in Yunnan province to research the role of the GIS for site survey task.The results indicate that the GIS can provide accurate and intuitive data for us to understand the three dimensional landforms,rivers,roads,villages,and the distributions of the electric power as well as to forecast the tendency of the population and city development around.According to the analysis based on the GIS,we fi nd that the top of the Great Baicao mountain ridge is fl at and droughty.There are few inhabitants to distribute around the place while the traffic conditions are convenient.Moreover, it is a natural conservation area protected by the local government,and no industry with pollution sources exists in this region.Its top is 1500 m higher than the nearby village 10 km away,and 1800 m higher than the town center 50 km away.The Great Baicao mountain ridge is de fi nitely an isolated peak in the area of the Yi nationality of Yunnan.Therefore,the GIS data analysis is a very useful for the remote investigation stage for site survey,and the GIS is the indispensable source for modern astronomical site survey.

site testing,techniques:image processing,methods:data analysis,methods:statistical

P183;

A

10.15940/j.cnki.0001-5245.2015.01.009

2014-06-04收到原稿,2014-07-21收到修改稿

∗国家自然科学基金项目(10933003,11078004,11073050)、973项目(2011CB811400)资助†lyu@ynao.ac.cn