如何理解地理信息系統(tǒng)的概念精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的如何理解地理信息系統(tǒng)的概念主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

關(guān)鍵詞：GIS；地理教學(xué)；應(yīng)用

在中學(xué)地理教學(xué)當(dāng)中，初中教師現(xiàn)在仍偏重于讓學(xué)生記憶，這種教學(xué)方式不能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)，這門課需要理解的內(nèi)容更多，在教學(xué)中如何幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)內(nèi)容，是所有地理老師面臨的問(wèn)題。地理信息系統(tǒng)可輔助地理教學(xué)。隨著地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）的日漸成熟和廣泛應(yīng)用，把它引進(jìn)地理課堂優(yōu)化教學(xué)將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)，GIS作為一項(xiàng)具有廣闊發(fā)展前景的信息技術(shù)將會(huì)對(duì)中學(xué)地理教學(xué)起到巨大的推動(dòng)作用。

一、GIS的概念與特征

GIS的最大、最基本的特征在于它將空間和屬性信息有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，從空間和屬性兩個(gè)方面對(duì)現(xiàn)實(shí)對(duì)象進(jìn)行查詢、檢索和分析，并將結(jié)果以各種直觀的形式準(zhǔn)確、形象地表達(dá)出來(lái)，即地理數(shù)據(jù)可視化。GIS采用層的概念組織管理數(shù)據(jù)，這樣可以做到一圖多用。同時(shí)，根據(jù)需要可將不同的層進(jìn)行疊加分析，對(duì)某一區(qū)域可做緩沖區(qū)分析等等，即地理空間分析。

二、將GIS融入中學(xué)地理教學(xué)的必要性

1.中學(xué)地理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

2003年4月，國(guó)家教育部修訂、頒布了《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》），《標(biāo)準(zhǔn)》將普通高中地理課程劃分為3個(gè)必修模塊和7個(gè)選修模塊。必修模塊中的地理信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容在必修模塊3中，專設(shè)了“地理信息技術(shù)的應(yīng)用”標(biāo)題。7個(gè)選修模塊由“宇宙與地球”“海洋地理”“旅游地理”“城鄉(xiāng)規(guī)劃”“自然災(zāi)害與防治”“環(huán)境保護(hù)”和“地理信息技術(shù)應(yīng)用”組成?！稑?biāo)準(zhǔn)》正是看到了GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的重要性，因此在《標(biāo)準(zhǔn)》中提出了對(duì)GIS的教學(xué)要求。

2.GIS自身的強(qiáng)大功能

GIS的基本功能是地理數(shù)據(jù)可視化，它將地理事物和現(xiàn)象的空間分布在地圖上最直觀地反映出來(lái)。隨著時(shí)代的發(fā)展，GIS與Internet、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，這使得它對(duì)空間數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力越強(qiáng)，將其引入中學(xué)地理教學(xué)必將提高教學(xué)效果。GIS采用層的概念組織管理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。在實(shí)際教學(xué)中教師可通過(guò)點(diǎn)擊圖層的某一區(qū)域獲取其屬性信息，也可通過(guò)輸入某個(gè)屬性條件而了解其空間分布，即實(shí)現(xiàn)雙向地理查詢。通過(guò)展示GIS的空間分析功能，不僅讓學(xué)生對(duì)空間概念有了直觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，充分認(rèn)識(shí)到地理信息系統(tǒng)作為決策工具的作用。

三、GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用

1.自制教學(xué)用圖

由于傳統(tǒng)教學(xué)掛圖有時(shí)不能很好地反映教師所要講授的問(wèn)題，且容易損壞。教師可利用GIS的強(qiáng)大制圖功能，自制地圖，突出教學(xué)主體，方便插入到多媒體課件中。

2.空間查詢

利用GIS可實(shí)現(xiàn)雙向查詢，如學(xué)習(xí)34個(gè)省級(jí)行政區(qū)時(shí)，為了方便學(xué)生記憶每個(gè)省級(jí)行政區(qū)的名稱、簡(jiǎn)稱、位置、輪廓界線，可以逐個(gè)以動(dòng)態(tài)閃爍的方式顯示，而且分別賦予相應(yīng)的屬性，可以即時(shí)查詢每個(gè)行政單位的面積、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等內(nèi)容。同時(shí)，GIS的可視化增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的高速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）作為地理學(xué)第三代語(yǔ)言的重要性不言而喻。在實(shí)際教學(xué)中要求教師熟練應(yīng)用GIS解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)還要把這種能力傳授給學(xué)生，這給中學(xué)地理教師提出了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄔倫.地理信息系統(tǒng)：原理、方法和應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.

第2篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

【關(guān)鍵詞】巖土工程勘察；數(shù)字化；GIS；數(shù)據(jù)庫(kù)

0 引言

巖土工程地質(zhì)勘察是工程設(shè)計(jì)的先決條件，但傳統(tǒng)的巖土工程地質(zhì)勘察資料一般都局限于二維、靜態(tài)的表達(dá)，這種表達(dá)描述場(chǎng)地地質(zhì)空間構(gòu)造起伏變化的直觀性差，不能充分揭示場(chǎng)地地質(zhì)空間變化的規(guī)律，難以使人們直接、準(zhǔn)確、完整的理解和感受場(chǎng)地土的物理力學(xué)性質(zhì)變化情況，也越來(lái)越不能滿足巖土工程的空間分析要求，因此不能很好的服務(wù)于工程設(shè)計(jì)。如何突破傳統(tǒng)巖土工程勘察的技術(shù)缺陷，如何利用巖土工程勘察資料來(lái)推斷場(chǎng)地土的區(qū)域分布規(guī)律，如何利用巖土工程勘察資料來(lái)預(yù)測(cè)場(chǎng)地土的巖土工程性質(zhì)，是巖土工程界一個(gè)古老而又有新意的問(wèn)題。巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化主要解決的是巖土工程勘察中場(chǎng)地方域的數(shù)字化、場(chǎng)地物性指標(biāo)的數(shù)字化、場(chǎng)地地層的數(shù)字化和巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。本文在分析、總結(jié)前人理論的基礎(chǔ)上，提出了巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化的體系和具體的實(shí)現(xiàn)方法。

1 場(chǎng)地方域的數(shù)字化―地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、地理學(xué)等多門學(xué)科為一體的新興學(xué)科，它是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對(duì)規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。一個(gè)典型的GIS系統(tǒng)應(yīng)包括四個(gè)基本的組成部分：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（硬件、軟件）、空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用人員與組織機(jī)構(gòu)和應(yīng)用模型。

1.1地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

作為地理信息自動(dòng)處理和分析系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)的功能與應(yīng)用貫穿數(shù)據(jù)采集、分析、決策應(yīng)用的全部過(guò)程，具體可概括為以下幾個(gè)方面：

（1）數(shù)據(jù)采集與編輯。即在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容上與空間上的完整性、數(shù)據(jù)值邏輯一致性等。目前可用于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法和技術(shù)很多，如跟蹤數(shù)字化、掃描數(shù)字化、遙感等。

（2）數(shù)據(jù)操作。包括數(shù)據(jù)的格式化、轉(zhuǎn)換、概化。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)間變換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括格式轉(zhuǎn)換（如矢、柵格式的轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)比例尺的變換、投影變換等；數(shù)據(jù)概化包括數(shù)據(jù)平滑、特征集結(jié)等。

（3）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與組織。這是一個(gè)數(shù)據(jù)繼承的過(guò)程，也是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織，其關(guān)鍵是如何將二者融合為一體。

（4）查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算功能。這是地理信息系統(tǒng)應(yīng)具備的最基本的分析功能。

（5）空間分析功能。這是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其它計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。地理信息系統(tǒng)的空間分析可分為三個(gè)不同的層次。一是空間檢索，包括從空間位置檢索空間實(shí)體及其屬性和從屬性條件集檢索到空間實(shí)體。第二是空間拓?fù)浏B加分析，空間拓?fù)浏B加實(shí)現(xiàn)了輸入特征的屬性的合并以及特征屬性在空間上的連接。第三是空間模擬分析，包括外部的空間模擬分析 （將地理信息系統(tǒng)作為一個(gè)通用的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，而空間模擬分析功能則借助于其它軟件）、內(nèi)部的空間模擬分析（利用地理信息系統(tǒng)軟件來(lái)提供空間分析模塊）和混合型的空間模擬分析（盡可能利用地理信息系統(tǒng)所提供的功能，同時(shí)充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)使用者的能動(dòng)性）。

（6）輸出功能。以報(bào)表、圖形、地圖等形式顯示輸出全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)。

1.2 地理信息系統(tǒng)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)雖屬于兩個(gè)不同研究領(lǐng)域，但巖土的工程力學(xué)性質(zhì)具有地理信息的屬性，即二者之間存在著一個(gè)重要的相似之處，即它們都蘊(yùn)含著與空間坐標(biāo)有關(guān)的信息。巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化側(cè)重于在空間信息基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果做出分析、評(píng)價(jià)和決策。它離不開(kāi)全面的空間信息的支持。而地理信息系統(tǒng)側(cè)重于對(duì)各種空間信息的采集、管理和分析。如將地理信息系統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計(jì)，利用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、管理能力和空間查詢、空間分析能力，對(duì)巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、施工中獲取的大量的、形式多樣的信息進(jìn)行有效地管理和分析，并為設(shè)計(jì)方案的生成、分析、評(píng)價(jià)和決策提供全面的信息支持，將為巖土工程勘察設(shè)計(jì)走向一體化開(kāi)辟一條有效途徑。

將地理信息技術(shù)用于巖土工程勘察設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的巖土工程勘察設(shè)計(jì)技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理能力，使巖土工程勘察數(shù)據(jù)來(lái)源更加廣泛，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量更高、速度更快。

（2）勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)具有內(nèi)容上的復(fù)雜性和形式上的多樣性等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)其處理顯得無(wú)能為力。能夠描述和表達(dá)復(fù)雜的空間實(shí)體且對(duì)于圖形、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)高度集成的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全面管理勘察設(shè)計(jì)信息提供了可能，從而為建立完善的專業(yè)設(shè)計(jì)模型、分析模型、評(píng)價(jià)和輔助決策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空間分析功能，如拓?fù)浏B加、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析等，為建立完善的專業(yè)設(shè)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)、輔助決策模型提供了強(qiáng)有力的分析工具。

（4）GIS強(qiáng)大的可視化操作能力，為巖土工程勘察提供一個(gè)可視化操作平臺(tái)。

2 場(chǎng)地地層的數(shù)字化―巖土工程建模

所謂模型，就是根據(jù)實(shí)物、設(shè)計(jì)圖、構(gòu)想，按比例、生態(tài)或主要特征（屬性）做成相似的物體或圖件，用以顯示、展示、揭示一類事物和問(wèn)題。在巖土工程學(xué)科中，巖土工程地質(zhì)模型，就是依據(jù)工程性狀，將重要的巖土工程條件，亦可稱要素，按實(shí)際狀態(tài)，簡(jiǎn)明醒目地用圖形表示出來(lái)，簡(jiǎn)言之，即工程與地質(zhì)條件相互依存關(guān)系的圖示。這種地質(zhì)與工程結(jié)合形式一一模型，能較好地解決了地質(zhì)與工程的脫節(jié)，便于設(shè)計(jì)人員充分認(rèn)識(shí)與真正應(yīng)用好巖土工程工作成果，它深化了巖土工程條件的研究，更抓住了影響工程巖土變形或破壞的關(guān)鍵條件，與此同時(shí)，還促進(jìn)地質(zhì)與工程結(jié)合后的巖土變形規(guī)律、效應(yīng)與法則的理性化，在理論與實(shí)用的兩方面均會(huì)得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

2.1 巖土工程地質(zhì)模型的特點(diǎn)

（1）確定性

巖土工程地質(zhì)模型的應(yīng)用特點(diǎn)是針對(duì)工程所涉巖土實(shí)體，它一般表現(xiàn)為場(chǎng)地

或地基。巖土工程工作者解釋研究的對(duì)象是確定的巖體，相應(yīng)的它的地質(zhì)模型應(yīng)

具有確定性，不應(yīng)當(dāng)只局限在有限個(gè)剖面上。

（2）可視性

可以有多種方式對(duì)巖土工程地質(zhì)模型進(jìn)行可視化表述，常見(jiàn)的有以下5種：

①三維景觀方式。它容許人們從不同角度、不同方位、不同距離觀看三維工程地質(zhì)模型的表面。為了增強(qiáng)模型的真實(shí)感，還要加上光照、紋理等效果，給人以逼真的感覺(jué)。但它還是只能看到模型的表面。

②掀蓋層三維景觀方式。在三維景觀方式的基礎(chǔ)上，想象掀開(kāi)上覆的蓋層看到下伏工程地質(zhì)界面，其實(shí)是第一種方式的變形。

③透視三維景觀方式。假象穿透地質(zhì)體的一些部分，看到內(nèi)部的工程地質(zhì)界面，這也可以看做是掀蓋層三維景觀方式的一種變形。

④切面方式。假象切開(kāi)工程地質(zhì)模型，看到地質(zhì)模型內(nèi)部的水平或垂直切面上的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。由于在二維切面上能方便地進(jìn)行量算、修改等操作，還可以采用平行切出一系列切片的方式來(lái)形象地反映工程地質(zhì)模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而它是用二維方式來(lái)表達(dá)三維模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種理想方式，地質(zhì)工作中常用的剖面圖就是這種方式的原形。在三維模型的支持下，用切面方式能產(chǎn)生很好的二維與三維聯(lián)動(dòng)效果，即在二維剖面上的修改將影響到三維模型的形態(tài)。

⑤投影等值線方式。將工程地質(zhì)界面的等高線或界面交線垂直地投影到水平面上形成等值線圖，地震勘探層位構(gòu)造圖、礦床標(biāo)高或厚度等值線圖等就是投影方式的原形。使用者可以根據(jù)工程地質(zhì)界面的等高線圖對(duì)工程地質(zhì)界面的空間形態(tài)有著非常好的把握能力，因此，該方法是傳統(tǒng)的用二維方式表達(dá)三維模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地質(zhì)模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的實(shí)施獲取了新的數(shù)據(jù)資料，需要對(duì)己經(jīng)建立的地質(zhì)模型進(jìn)行細(xì)化；二是隨著研究的深入，巖土工程師對(duì)地質(zhì)模型有了新的認(rèn)識(shí)，需要修改地質(zhì)模型；三是利用已建立的地質(zhì)模型指導(dǎo)進(jìn)一步的勘探工作?？尚薷男允谷藗兡軐?duì)地質(zhì)模型進(jìn)行修改和處理，使設(shè)想中的東西變成虛擬現(xiàn)實(shí)。

2.2 巖土工程地質(zhì)建模的實(shí)現(xiàn)方法

巖土工程地質(zhì)建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫數(shù)字表面模型）的歷史較早，它的基本內(nèi)容就是通過(guò)精確的表示出工程地質(zhì)體的外表面來(lái)表示均質(zhì)地質(zhì)體的建模方法。也是目前廣泛使用的建模方法。

表面模型法的數(shù)據(jù)來(lái)源是通過(guò)測(cè)點(diǎn)獲得的一系列離散的測(cè)點(diǎn)資料，包括測(cè)點(diǎn)的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)。然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面?？梢猿橄鬄榘岩幌盗型瑢傩缘狞c(diǎn)按照一定的規(guī)則連接起來(lái)，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進(jìn)而確定整個(gè)地質(zhì)體的空間屬性。有很多方法用來(lái)表示表面，常用的方法主要有數(shù)學(xué)模型法和圖示模型法。

（1）圖示模型法

常用的圖示模型法有邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等。

①邊界表示法：通過(guò)面、線、點(diǎn)等簡(jiǎn)單幾何元素的屬性來(lái)表示工程地質(zhì)體的位置、形狀、屬性，這種方法用來(lái)表示簡(jiǎn)單物體時(shí)十分有效。但對(duì)于很不規(guī)則的地質(zhì)實(shí)體則很不方便，只有再降低精度要求的情況下，才可以使用。

②規(guī)則格網(wǎng)法（Grid ）規(guī)則網(wǎng)格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)值。數(shù)學(xué)上可以表示為一個(gè)矩陣，在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中則是一個(gè)二維數(shù)組。每個(gè)格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個(gè)元素，對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性值。

③等值線模型：等值線通常被存成一個(gè)有序的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)序列，可以認(rèn)為是一條帶有屬性值的簡(jiǎn)單多邊形或多邊形弧段。由于等值線模型只表達(dá)了區(qū)域的部分屬性值，往往需要一種插值方法來(lái)計(jì)算落在等值線外的其它點(diǎn)的屬性值，又因?yàn)檫@些點(diǎn)是落在兩條等值線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只使用外包的兩條等值線的屬性值進(jìn)行插值。

④不規(guī)則格網(wǎng)法（TIN ） ： TIN模型根據(jù)區(qū)域內(nèi)有限個(gè)點(diǎn)將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點(diǎn)落在三角面的頂點(diǎn)、邊上或三角形內(nèi)。如果任意點(diǎn)不在頂點(diǎn)上，則該點(diǎn)的數(shù)字屬性值通常通過(guò)線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的高程，在三角形內(nèi)則用三個(gè)頂點(diǎn)的高程）。所以TIN是一個(gè)三維空間的分段線性模型，在整個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。

3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

巖土工程勘察數(shù)據(jù)具有多源性和空間性特點(diǎn)，常規(guī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已不能滿足人們對(duì)這些數(shù)據(jù)處理的需要，并且?guī)r土工程勘察數(shù)據(jù)顯著的空間特征和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)屬性，使巖土工程勘察成為計(jì)算機(jī)科學(xué)可視化的一個(gè)既非常重要又十分復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域。如何有效地在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)據(jù)的時(shí)空分析、并開(kāi)展定量結(jié)構(gòu)刻畫和空間建模，是擺在當(dāng)今巖土工程勘察工作者面前的一道難題。值得慶幸的是，隨著計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)飛速進(jìn)步而迅猛發(fā)展起來(lái)的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一體，以其對(duì)空間地理數(shù)據(jù)強(qiáng)大的儲(chǔ)存查詢和分析處理功能、鮮明地區(qū)別于普通管理信息系統(tǒng)，它將空間數(shù)據(jù)處理、屬性數(shù)據(jù)處理、空間分析與模型分析等技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，展示了極強(qiáng)的空間表現(xiàn)力，它能夠?qū)?fù)雜的地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模，從而為我們開(kāi)展相關(guān)研究提供了一個(gè)不可多得的、多學(xué)科集成的基礎(chǔ)平臺(tái)。因此，建立以處理空間數(shù)據(jù)為特征的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和高效、快捷地巖土工程勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模等功能的GIS平臺(tái)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

3.1 基于GIS的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

地理信息系統(tǒng)集數(shù)據(jù)庫(kù)、制圖、空間分析功能為一體，它的出現(xiàn)為地質(zhì)領(lǐng)域繁雜的數(shù)據(jù)管理、多源的成果表達(dá)形式和空間數(shù)據(jù)分析提供了快速、方便、準(zhǔn)確的手段。建立正確有效的信息數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)疑是地質(zhì)數(shù)據(jù)分析、研究的重要基礎(chǔ)，一個(gè)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將使系統(tǒng)的功能得到最大限度的發(fā)揮。

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型設(shè)計(jì)

巖土工程勘察信息處理系統(tǒng)是一個(gè)信息處理系統(tǒng)，信息或數(shù)據(jù)及其作用在信息或數(shù)據(jù)之上的處理是系統(tǒng)需求分析的主要任務(wù)，即要弄清需要有哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間有何聯(lián)系，數(shù)據(jù)本身有何性質(zhì)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些處理，每個(gè)處理有什么邏輯功能。因此，為了把用戶的數(shù)據(jù)要求明確地表達(dá)出來(lái)，首先在較高的抽象層面上，使用一種面向問(wèn)題的數(shù)據(jù)模型（概念性數(shù)據(jù)模型），按照用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)建立實(shí)現(xiàn)

巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及最終數(shù)據(jù)。

原始數(shù)據(jù)由測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)組成，而測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)又由測(cè)點(diǎn)幾何屬性數(shù)據(jù)（位置）和測(cè)點(diǎn)信息屬性數(shù)據(jù)（地層厚度、地層頂面標(biāo)高、含水率、孔隙度、抗壓強(qiáng)度等物性參數(shù)）。

中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進(jìn)行各種信息查詢操作。

最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料（如單孔柱狀圖、連線剖面圖等）和文檔資料（如地質(zhì)勘察報(bào)告等）。由于巖土工程的復(fù)雜關(guān)系，對(duì)于巖土工程的數(shù)據(jù)庫(kù)管理必須嚴(yán)格遵循時(shí)間序列，即遵循原始數(shù)據(jù)―中間數(shù)據(jù)―最終數(shù)據(jù)的關(guān)系。

3.2 基于GIS的巖土工程數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能

（1）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候關(guān)鍵是需要注意數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)和規(guī)范化處理。確保進(jìn)庫(kù)數(shù)據(jù)滿足實(shí)際需要的精度和誤差范圍。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)檢索

某一實(shí)體的信息包括空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分，相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫(kù)檢索就可以依據(jù)實(shí)體的空間位置檢索或依據(jù)實(shí)體的屬性進(jìn)行檢索?？臻g檢索包括 “圖示點(diǎn)檢索”、“圖示矩形檢索”和“區(qū)域檢索”，而“條件檢索”和“交叉條件檢索”則屬于屬性檢索。利用數(shù)據(jù)庫(kù)檢索這一功能檢索和提取數(shù)據(jù)中的地質(zhì)信息。

（3）空間分析

空間分析包括以下3個(gè)內(nèi)容：

①疊加分析。包括區(qū)對(duì)區(qū)疊加分析，區(qū)對(duì)線疊加分析，區(qū)對(duì)點(diǎn)疊加分析，點(diǎn)對(duì)線疊加分析等。

②緩沖區(qū)（Buffer）分析。包括點(diǎn)緩沖區(qū)分析，線緩沖區(qū)分析，區(qū)緩沖區(qū)分析。

③多層立體疊加。

（4）屬性分析

包括為單屬性統(tǒng)計(jì)分析、單屬性累計(jì)直方圖、單屬性累計(jì)頻率直方圖、單屬

性分類統(tǒng)計(jì)、單屬性基本初等函數(shù)變換、雙屬性累計(jì)直方圖、雙屬性累計(jì)頻率直

方圖、雙屬性分類統(tǒng)計(jì)、雙屬性四則運(yùn)算等。

（5）數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)庫(kù)中單表、雙表、多表的單項(xiàng)數(shù)據(jù)、雙項(xiàng)數(shù)據(jù)、多項(xiàng)數(shù)據(jù)的單向和多向輸出和多組合輸出。這項(xiàng)功能的完成有賴于上述各項(xiàng)任務(wù)的完成程度，其目的是使用數(shù)據(jù)庫(kù)中裝載的數(shù)據(jù)來(lái)完成某項(xiàng)任務(wù)或?yàn)槟稠?xiàng)任務(wù)提供數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與建議

本文主要論述了基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)涉及到的相關(guān)理論知識(shí)，如地理信息系統(tǒng)理論、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、土性相關(guān)距離理論、地質(zhì)建模技術(shù)、巖土工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出以下建議：

1、在巖土工程建模中沒(méi)有考慮斷層、透鏡體等地質(zhì)現(xiàn)象的影響，巖土工程

地質(zhì)模型有一定的局限性。為解決此問(wèn)題，其中重要的環(huán)節(jié)是獲取研究區(qū)域關(guān)于

這方面的實(shí)際資料，通過(guò)知識(shí)反饋不斷來(lái)修正工程地質(zhì)模型。

2、將研究區(qū)域當(dāng)成一個(gè)統(tǒng)一體來(lái)看待的，沒(méi)有區(qū)分不同地質(zhì)單元的差別，如河流、湖泊與陸地的差別，這個(gè)問(wèn)題的解決，應(yīng)當(dāng)通過(guò)劃分區(qū)塊，將不能統(tǒng)一對(duì)待的區(qū)域從研究區(qū)剔除出來(lái)。但這樣做，會(huì)引起另外一個(gè)問(wèn)題，就是研究區(qū)域在平面上就不是連續(xù)的，在插值計(jì)算時(shí)會(huì)有突變現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)此問(wèn)題的研究有待加強(qiáng)。

3、在地質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算中是將研究區(qū)域作為一個(gè)區(qū)域體來(lái)看待的，而實(shí)際上往往是一個(gè)大區(qū)域在物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)上可以劃分為幾個(gè)小區(qū)域。對(duì)此問(wèn)題的解決首先確定小分區(qū)的邊界，然后對(duì)每個(gè)小分區(qū)單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

作者簡(jiǎn)介：趙斌，男，1982年生，2006年7月畢業(yè)于沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，畢業(yè)后于遼寧省第五地質(zhì)大隊(duì)工作，現(xiàn)主要從事巖土勘察工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘登華，劉東海.工程可視化輔導(dǎo)設(shè)計(jì)理論方法與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[2]包惠明，胡長(zhǎng)順.GIS支持下巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002，2：74-74.

[3]沈芳，黃潤(rùn)秋.地理信息系統(tǒng)與地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2000，27（2）：6-10.

[4]方海東，施斌，王寶軍.GIS在環(huán)境巖土工程中應(yīng)用的回顧與展望[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21（4）：371-375.

[5]肖斌，趙鵬大.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)新進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2000，15（3）：293-295.

[6]譚曉惠，王建國(guó).土性相關(guān)距離計(jì)算方法的分析探討[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（11）：1420-1421.

[7]李永兵，陳旭瑞，胡俊峰.基于GIS的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2002，24（3）：122-129.

[8]欒駿，唐新軍，嚴(yán)和平.工程地質(zhì)勘查信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25（1）：56-56.

第3篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

[關(guān)鍵詞]：地理信息系統(tǒng)；水土保持；空間數(shù)據(jù)庫(kù)

[Abstract]:The geography information system (GIS) is the analysisand the processing magnanimous geography data general technology.Itdiscussed the geography system research main content, and beforeopposition geography information system essential technical measure in conservation of water and soil plan system application, specificallyhad to sum goal in view of conservation of water and soil management,analyzed one based on the relational database model conservation ofwater and soil plan information system in the GIS application basicfunction.

[keywords]:Geography information system;Conservation of waterand soil;Spatial database

中圖分類號(hào)：S157.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）02-0020-02

1前言    地理信息系統(tǒng)（Geoqrphic Information  System, 簡(jiǎn)稱GIS）管理空間信息和數(shù)據(jù)庫(kù)屬性數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)、城市規(guī)劃、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域；目前國(guó)產(chǎn)GIS軟件種類很多（如： MAPGIS、VTEWGIS）在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與推廣，極大激勵(lì)了GIS技術(shù)的發(fā)展，被列入各國(guó)高科技重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，已成為各領(lǐng)域數(shù)字信息化建設(shè)首選的高科技軟件。

2  GIS技術(shù)的概述及其研究?jī)?nèi)容

    2.1  GIS的概念

GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，其核心是計(jì)算機(jī)科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)，地圖可視化及空間分析，而GIS是計(jì)算機(jī)科學(xué)，地理系統(tǒng)測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)、空間學(xué)、信息科學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù)。

GIS狹義的概念可以理解為：1基于數(shù)據(jù)庫(kù)的定義：GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有空間次序，并且提供一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的操作集合，用來(lái)回答對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中空間實(shí)體的查詢；2基于功能的定義：GIS是采集、存儲(chǔ)、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)；3基于應(yīng)用的定義：由于GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不同， GIS可分為土地信息系統(tǒng)、水土保持規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等。

2.2  GIS研究的內(nèi)容

GIS是一種決策支持系統(tǒng),它與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別是其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過(guò)地理編碼的,地理位置及與位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。一個(gè)完整的地理信息系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)(或空間數(shù)據(jù)) 、系統(tǒng)操作人員4 個(gè)部分組成。

    2.2.1  輸入系統(tǒng)：地理數(shù)據(jù)如何有效地輸入到GIS中是一項(xiàng)瑣碎、費(fèi)時(shí)、代價(jià)昂貴的工作，大多數(shù)的地理數(shù)據(jù)是從低質(zhì)地圖輸入GIS。掃描輸入則面臨另一個(gè)問(wèn)題，掃描得到的柵格數(shù)據(jù)如何變換成GIS數(shù)據(jù)庫(kù)通常要求的點(diǎn)、線、面、拓?fù)潢P(guān)系屬性等形式，一般采用交互式的地圖識(shí)別是矢量化方法的一種較為現(xiàn)實(shí)的理想輸入方法，而全自動(dòng)的智能地圖識(shí)別方法采用較少。

    2.2.2  存儲(chǔ)系統(tǒng)：GIS中的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩類，如何在計(jì)算機(jī)中有效存儲(chǔ)和管理這兩類數(shù)據(jù)是GIS的基本問(wèn)題。大多數(shù)的GIS系統(tǒng)中采用了分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征，把它分成若干層，整張地圖是所有層疊加的結(jié)果，可同時(shí)高效地處理上萬(wàn)幅的海量地圖庫(kù)。在與用戶的交換過(guò)程中只處理涉及到的層，而不是整幅地圖，因而能夠?qū)τ脩舻囊笞龀隹焖俜磻?yīng)和處理。

    2.2.3  地理數(shù)據(jù)的操作：GIS對(duì)圖形數(shù)據(jù)(點(diǎn)、線、面)和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作中對(duì)數(shù)據(jù)的操作提供了對(duì)地理數(shù)據(jù)有效管理的手段，GIS并使圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合在一起，形成對(duì)地物的描述。

    2.2.4  空間分析： GIS的空間分析分為矢量數(shù)據(jù)空間分析和柵格數(shù)據(jù)空間分析兩類：矢量數(shù)據(jù)空間分析通常包括：空間數(shù)據(jù)查詢和屬性分析，多邊形的重新分類、邊界消除與合并，點(diǎn)線、點(diǎn)與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加，緩沖區(qū)分析，網(wǎng)絡(luò)分析，面運(yùn)算，目標(biāo)集統(tǒng)計(jì)分析；柵格數(shù)據(jù)空間分析功能通常包括：記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴(kuò)展領(lǐng)域操作、區(qū)域操作、統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.5  輸出：數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以合適的形式輸出是GIS問(wèn)題求解方程過(guò)程的最后一道工序，輸出形式通常有在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示或通過(guò)繪圖儀輸出。

3  地理信息系統(tǒng)模塊在水土保持中的應(yīng)用分析

   在水土保持領(lǐng)域,有鐵路工程水土流失監(jiān)測(cè)與管理、黃土丘陵溝壑區(qū)小流域侵蝕產(chǎn)沙的地貌分帶研究、土壤侵蝕與土地利用關(guān)系研究、區(qū)域水土流失快速定量評(píng)價(jià)、巖溶地區(qū)水土流失遙感定量監(jiān)測(cè)研究、土壤侵蝕與其背景的空間分析,建立了小流域水土保持規(guī)劃信息系統(tǒng)、區(qū)域水土流失評(píng)價(jià)模型、土壤侵蝕背景數(shù)據(jù)庫(kù)、水土流失遙感定量模型、水土保持土壤侵蝕信息系統(tǒng)。

3.1  水土保持規(guī)劃系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)均采用專門設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。例如，Arc/Info采用AML或C++語(yǔ)言，加上龐大的函數(shù)、命令庫(kù)，使得開(kāi)發(fā)技術(shù)人員掌握難度較大，遞延了應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

3.2  水土保持規(guī)劃系統(tǒng)與GIS組件設(shè)計(jì)理論

   對(duì)于GPS應(yīng)用，除了需要地圖顯示、信息查詢等一般的GIS功能外，還需要特定的應(yīng)用功能，如動(dòng)態(tài)目標(biāo)顯示、目標(biāo)鎖定等。這些GPS行業(yè)性應(yīng)用功能組件被封裝起來(lái)后，開(kāi)發(fā)者的工作就可簡(jiǎn)化為設(shè)置顯示目標(biāo)的圖例以及調(diào)用、接受數(shù)據(jù)的方法等。

    3.3  水土保持系統(tǒng)在GIS使用中的優(yōu)點(diǎn)

    將GIS的功能適當(dāng)抽象，以組件形式提供開(kāi)發(fā)者使用，會(huì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)GIS工具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

    3.3.1  GIS功能強(qiáng)大、系統(tǒng)處理速度快。

    目前市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)使用的GIS組件都是基于128位系統(tǒng)平臺(tái)的，采用InProc直接調(diào)用形式，所以無(wú)論是管理大數(shù)據(jù)的能力還是處理速度方面均不比傳統(tǒng)GIS軟件遜色。GIS組件完全能夠提供拼接、裁剪、疊合、緩沖區(qū)等空間處理能力和豐富的空間查詢與分析能力。

    3.3.2  靈活方便、價(jià)格適宜。

組件化的GIS平臺(tái)集中提供空間數(shù)據(jù)管理能力，并且能以靈活的方式與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接這樣，用戶便能以較好的性能價(jià)格比獲得或開(kāi)發(fā)最優(yōu)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

    3.4   水土保持規(guī)劃系統(tǒng)中的GIS系統(tǒng)基本功能

建立水土保持規(guī)劃信息系統(tǒng)的目標(biāo)是高效地管理海量的多時(shí)態(tài)水土保持利用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水土資源的科學(xué)管理，及時(shí)提供科學(xué)、詳實(shí)、直觀的數(shù)據(jù)，為水土保持工程的實(shí)施決策提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)水土保持生態(tài)資源總量動(dòng)態(tài)平衡，最終達(dá)到區(qū)域水土保持可持續(xù)發(fā)展。

    3.4.1  查詢功能:水土保持規(guī)劃系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化，因此圖形和屬性之間相互查詢比較方便。查詢包括對(duì)圖形和屬性的雙向查詢、圖形定位等查詢功能。

    3.4.2  統(tǒng)計(jì)分析功能:水土保持統(tǒng)計(jì)分析是水土保持規(guī)劃信息系統(tǒng)的重要組成部分。通過(guò)水土保持統(tǒng)計(jì)了解土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)、利用狀況的區(qū)域分布特征。

    3.4.3  變更編輯功能：水土保持規(guī)劃系統(tǒng)變更是指水土保持利用狀況發(fā)生的變化，即地類、面積發(fā)生的變化。系統(tǒng)提供各種圖形和屬性變更工具，圖形變更能夠直接輸入精確坐標(biāo)進(jìn)行變更操作，圖形變更時(shí)自動(dòng)生成新實(shí)體編號(hào)（如圖斑編號(hào)），避免重號(hào)的發(fā)生。

3.4.4  制圖顯示功能:制圖顯示功能包括常規(guī)的地圖操作，如放大、縮小，地圖圖層控制管理等；創(chuàng)建默認(rèn)水土保持規(guī)劃(現(xiàn)狀)利用圖，創(chuàng)建各種專題圖如單一值規(guī)劃圖、等級(jí)符號(hào)圖、統(tǒng)計(jì)專題圖等。利用等高線和高程點(diǎn)生成DEM和數(shù)字正射影像，并與水土保持利用圖疊加顯示，生成形象直觀的水土保持土地利用圖，可以很直觀地看出地類在地形上的分布情況。

3.4.5   輸出功能:根據(jù)用戶具體要求可以輸出多種形式的數(shù)據(jù)、報(bào)表、圖表，按小流域或者區(qū)劃可以輸出一定比例的水土保持土地利用圖、水土保持規(guī)劃圖、水土流失現(xiàn)狀圖等。

4GIS的應(yīng)用前景

目前，GIS的研究和應(yīng)用都處在一個(gè)高速發(fā)展的階段。未來(lái)空間數(shù)據(jù)采集和GIS技術(shù)將會(huì)有新的更大的發(fā)展，由于GIS本身的特點(diǎn)，過(guò)去建立起來(lái)的城市GIS系統(tǒng)的實(shí)際效益在未來(lái)幾年將會(huì)逐步顯示出來(lái)，人們的認(rèn)識(shí)會(huì)進(jìn)一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，并將會(huì)發(fā)揮應(yīng)有的、符合其特點(diǎn)的作用，GIS也將真正走向產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。

[參考文獻(xiàn)]:

[1] 孫九林. 國(guó)土資源信息系統(tǒng)的研究與建立[M] . 北京:能源出版社,19861

[2] 吳信才.地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)與發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].省略.2005.2.5

第4篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

【關(guān)鍵詞】GIS;專業(yè)英語(yǔ);教學(xué)實(shí)踐

測(cè)繪地理信息是涉及地球表面數(shù)據(jù)收集、處理、分析、制圖與可視化的學(xué)科。目前該學(xué)科處于高速發(fā)展階段，很多新興技術(shù)不斷產(chǎn)生，需要從業(yè)者能夠從英語(yǔ)材料上獲取最新技術(shù)進(jìn)展，靈活應(yīng)用。因此，在該專業(yè)開(kāi)設(shè)專業(yè)英語(yǔ)課程十分必要。筆者所講授的專業(yè)方向?yàn)榈貓D學(xué)與地理信息系統(tǒng)，專業(yè)英語(yǔ)課程安排在大三上下兩個(gè)學(xué)期。該課程的目標(biāo)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)完通識(shí)英語(yǔ)后能夠直接轉(zhuǎn)入英語(yǔ)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用階段，提高英語(yǔ)的綜合使用能力;在知識(shí)層次上偏重于核心概念和原理的理解，摒棄過(guò)于晦澀的技術(shù)細(xì)節(jié)。同時(shí)，為使地圖學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)整個(gè)測(cè)繪系統(tǒng)體系有一個(gè)全面的認(rèn)知，在學(xué)科內(nèi)容上安排了相鄰專業(yè)通識(shí)內(nèi)容，包括大地測(cè)量，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，攝影測(cè)量等內(nèi)容的介紹。在地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)方向上，課程內(nèi)容適當(dāng)深入。

在課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，筆者始終思考的兩個(gè)問(wèn)題：（1）如何提高學(xué)生對(duì)專業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí)興趣？（2）如何保證學(xué)生的持續(xù)注意力？在教學(xué)實(shí)踐中，筆者的經(jīng)驗(yàn)是通過(guò)多種教學(xué)手段結(jié)合，控制課堂節(jié)奏兩個(gè)方面來(lái)把握，具體介紹如下。

一、課程設(shè)置

1授課階段劃分與組織

筆者把每一次課的結(jié)構(gòu)劃分為預(yù)熱階段、知識(shí)回顧、內(nèi)容講授、課堂互動(dòng)、多媒體教學(xué)階段。其中知識(shí)回顧、內(nèi)容講授、課堂互動(dòng)為必選階段。

1）預(yù)熱階段：從學(xué)科趣聞?shì)W事，近期發(fā)生的重大新聞事件等方面尋找英文原文報(bào)道或新聞視頻，與同學(xué)一起學(xué)習(xí)交流。材料內(nèi)容一般與當(dāng)天課程內(nèi)容具有一定相關(guān)性，以起到課程導(dǎo)引目的，同時(shí)增加趣味性。重大新聞事件材料往往在上課前幾天的備課階段尋找與課程內(nèi)容相關(guān)的、能夠激起學(xué)生討論熱情的材料。比如2014年馬航失聯(lián)航班事件涉及到地圖、定位、GPS等內(nèi)容，與本專業(yè)內(nèi)容結(jié)合密切，被選入預(yù)熱階段的學(xué)習(xí)材料。

2）知識(shí)回顧：根據(jù)艾賓浩斯記憶曲線，記憶專業(yè)術(shù)語(yǔ)最好的方式就是通過(guò)重復(fù)。因此，我在這門課程中的知識(shí)和語(yǔ)言回顧分幾個(gè)階段。首先，聯(lián)系較為緊密的知識(shí)講授完畢后，進(jìn)入小結(jié)性回顧。其次，每周上課時(shí)對(duì)上周內(nèi)容進(jìn)行回顧。最后，第二學(xué)期對(duì)上學(xué)期內(nèi)容做簡(jiǎn)單回顧。此外，學(xué)科中較為普遍的原理會(huì)在課程講授中進(jìn)行適時(shí)闡述和提問(wèn)，以深化理解。

3）內(nèi)容講授：所有核心概念以及專業(yè)詞匯都在這個(gè)階段介紹。

4）課堂互動(dòng)：主要通過(guò)課堂問(wèn)答，學(xué)生討論，臨場(chǎng)翻譯等形式開(kāi)展。這一階段主要訓(xùn)練學(xué)生的詞匯發(fā)音，口語(yǔ)表達(dá)。此外，由于學(xué)生從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)思考，左右腦發(fā)生轉(zhuǎn)換，可是緊張的大腦得到休息，為再次集中注意做好準(zhǔn)備。

5）多媒體教學(xué)：本課程每周課程中都會(huì)安排多媒體內(nèi)容，形式多為視頻報(bào)告。本學(xué)科屬于新興發(fā)展的交叉學(xué)科，需要涉及多個(gè)學(xué)科交叉的內(nèi)容學(xué)習(xí)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲得的學(xué)科最新發(fā)展?fàn)顩r，有利于開(kāi)闊學(xué)生眼界。此外可訓(xùn)練學(xué)生對(duì)專業(yè)內(nèi)容的聽(tīng)力能力，通常播放兩遍，第一遍獲得內(nèi)容梗概，第二遍抓取細(xì)節(jié)信息，在關(guān)鍵時(shí)刻老師暫停視頻，進(jìn)行講解。

2靈活調(diào)節(jié)課堂節(jié)奏

控制課堂節(jié)奏旨在保證學(xué)生有效注意力的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。每周課程通常安排為兩節(jié)或三節(jié)連上，不光老師吃不消，學(xué)生高效學(xué)習(xí)的時(shí)間也不能保證。因此，合理調(diào)節(jié)課堂節(jié)奏至關(guān)重要。預(yù)熱階段往往能夠使學(xué)生較為輕松的進(jìn)入到上課狀態(tài)，課堂互動(dòng)和多媒體教學(xué)可以起到很好的調(diào)節(jié)作用，因此通常視學(xué)生狀態(tài)而定。當(dāng)老師和學(xué)生都覺(jué)得注意力渙散時(shí)，可轉(zhuǎn)入課堂互動(dòng)或多媒體教學(xué)階段。這兩種手段往往能夠激起學(xué)生討論，使大腦重新充電，往往效果不錯(cuò)。

二、與中文課程的協(xié)調(diào)

非母語(yǔ)教學(xué)環(huán)境下并不適合從一開(kāi)始就學(xué)習(xí)全新的內(nèi)容，所以在初期筆者將內(nèi)容鎖定在已經(jīng)學(xué)過(guò)的專業(yè)內(nèi)容，如果選擇與本學(xué)期正在進(jìn)行的課程同步，一般在課程時(shí)間安排上比同步課程相對(duì)滯后較好。這樣有兩點(diǎn)好處：（1）學(xué)生對(duì)于知識(shí)內(nèi)容和知識(shí)體系較為熟悉，只是對(duì)相應(yīng)的英語(yǔ)表述較為陌生，這樣能降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，較快的建立專業(yè)術(shù)語(yǔ)和現(xiàn)有知識(shí)體系的對(duì)應(yīng)關(guān)系;（2）通過(guò)英語(yǔ)語(yǔ)言對(duì)習(xí)得專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，溫故而知新，且英文材料能夠從不同角度對(duì)同一知識(shí)進(jìn)行闡述，能夠鞏固加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。

三、重視閱讀與聽(tīng)力訓(xùn)練

加大語(yǔ)言刺激的輸入量，語(yǔ)言輸出會(huì)變得順其自然。從筆者的海外留學(xué)經(jīng)歷來(lái)看，英語(yǔ)口語(yǔ)和寫作（語(yǔ)言輸出）就是在大量練習(xí)中不斷積累和逐步成長(zhǎng)的。然而，孤立的說(shuō)和寫很難取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，一種輸出需要對(duì)應(yīng)一種輸入，如口語(yǔ)對(duì)應(yīng)聽(tīng)力，寫作對(duì)應(yīng)閱讀?？谡Z(yǔ)的提升一定是伴隨著聽(tīng)力的刺激，當(dāng)聽(tīng)力刺激達(dá)到一定量時(shí)，學(xué)習(xí)者就會(huì)想要主動(dòng)進(jìn)行口語(yǔ)表達(dá)。類似的，寫作的提升則依賴大量的閱讀輸入，在閱讀科技文獻(xiàn)的時(shí)候，盡量選擇母語(yǔ)國(guó)家作者的文章，內(nèi)容上適合選擇難度適中、具有較廣讀者群的科技文章，借鑒其謀篇布局，起承轉(zhuǎn)合，特定表述，固定搭配等，然后在自己寫作的時(shí)候盡量應(yīng)用學(xué)到的用法，使英語(yǔ)寫作越來(lái)越地道。

四、口語(yǔ)練習(xí)中的認(rèn)知層次與認(rèn)知支持

在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)的問(wèn)答從認(rèn)知層次上分為低階思維技巧（如what，when，where，which問(wèn)題）和高階思維技巧（如why，how問(wèn)題）。后者需要用到更為復(fù)雜的語(yǔ)言技巧，認(rèn)知負(fù)荷較大，根據(jù)國(guó)際同行的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該在課程初期就盡快讓學(xué)生進(jìn)入發(fā)展高階思維技巧階段。當(dāng)然，老師應(yīng)該提供一定的認(rèn)知支持，比如提供學(xué)生語(yǔ)言元素，讓學(xué)生組織因果或邏輯關(guān)系。此外，筆者推薦使用概念圖來(lái)輔助語(yǔ)言組織，概念圖能夠?qū)⑺鰞?nèi)容可視化的展現(xiàn)在紙面上，并指明概念間的關(guān)系，能夠記錄非線性語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，在講述時(shí)只用對(duì)概念圖上的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行正常語(yǔ)言組織，能夠豐富對(duì)一個(gè)內(nèi)容的口語(yǔ)描述。

五、結(jié)語(yǔ)

目前各大高校都在提升學(xué)校和學(xué)科專業(yè)在全國(guó)乃至全世界的影響力，專業(yè)英語(yǔ)課程首當(dāng)其沖。為了提高學(xué)生在專業(yè)業(yè)務(wù)方面的英語(yǔ)綜合應(yīng)用能力，提高專業(yè)英語(yǔ)課程的教學(xué)效果也十分必要。本文以測(cè)繪類專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐為例，探討了教學(xué)目的，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法，注意事項(xiàng)等方面，以供相關(guān)專業(yè)老師討論，共同進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]Coyle，D.Theory and planning for effective classrooms：supporting students in content and language integrated learning contexts.In Masih，J.（Ed.）Learning through a Foreign Language，London：CILT，1999.

[2]吳潔.如何開(kāi)展和改進(jìn)專業(yè)英語(yǔ)教學(xué)[J].廣西教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（2）：34-37.

第5篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

這首單曲是Beyond樂(lè)隊(duì)考察非洲難民區(qū)后有感而作的一首膾炙人口的歌曲，現(xiàn)在想來(lái)之所以歌曲寫得這么好，是因?yàn)辄S氏兄弟從小也成長(zhǎng)在類似的環(huán)境中。從小七個(gè)兄弟姐妹的黃家駒和黃家強(qiáng)成長(zhǎng)在勞工家庭，當(dāng)他們看到非洲的難民后，大腦中的藝術(shù)細(xì)胞空前活躍，于是便鑄就了這首不朽的歌曲。

黃家駒能寫這么好的一首曲子，是因?yàn)樗兄c非洲難民類似的成長(zhǎng)經(jīng)歷，而我之所以聽(tīng)到這首歌淚流滿面，是因?yàn)槲夷菚r(shí)正巧有著初闖深圳、到處躲避城管和四處尋找免費(fèi)住處的切實(shí)感受。用皮亞杰教育學(xué)原理來(lái)講，我們具有共同的“圖式”；用建構(gòu)主義理論來(lái)解釋，我們頭腦中有了相同的建構(gòu)。

只是，在1991年時(shí)，大家都認(rèn)為人之所以具有類似的情感和經(jīng)驗(yàn)是由于大腦經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，從來(lái)不會(huì)有人想到，事實(shí)上這和大腦的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。

2014年，諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)委員會(huì)宣布，將當(dāng)年的諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家：約翰?奧基弗、梅-布里特?莫澤和愛(ài)德華?莫澤，以表彰他們對(duì)大腦定位系統(tǒng)機(jī)理的突破性研究。

How do we know where we are？ How can we find the way from one place to another？ And how can we store this information in such a way that we can immediately find the way the next time we trace the same path？ This year's Nobel Laureates have discovered a positioning system， an "inner GPS" in the brain that makes it possible to orient ourselves in space， demonstrating a cellular basis for higher cognitive function.（我們?nèi)绾沃牢覀冊(cè)谀膬?？我們?nèi)绾螐囊粋€(gè)地方找到另一個(gè)地方？我們?nèi)绾未鎯?chǔ)此類信息，以便于我們下次能夠迅速找到同一條道路？本年度（2014年）的諾貝爾獎(jiǎng)得主發(fā)現(xiàn)了一種大腦定位系統(tǒng)――內(nèi)部GPS，可以指導(dǎo)我們的空間定位，為更高級(jí)的認(rèn)知功能提供了細(xì)胞基礎(chǔ)。）

約翰?奧基弗的貢獻(xiàn)在于，他早在1971年就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受訓(xùn)過(guò)的老鼠經(jīng)過(guò)一個(gè)特定的迷宮時(shí)，老鼠大腦不同部分的神經(jīng)細(xì)胞活躍度與迷宮的地圖位置有確定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。而梅-布里特?莫澤和愛(ài)德華?莫澤在20年后的實(shí)驗(yàn)中，找到了這種活躍的神經(jīng)細(xì)胞，即網(wǎng)格細(xì)胞。也就是說(shuō)，動(dòng)物的定位原理在于，大腦中這種處于不同大腦位置的網(wǎng)格細(xì)胞映射了動(dòng)物接收到的地理位置系統(tǒng)，如鴿子之所以不迷路，是因?yàn)轼澴哟竽X中有一條由網(wǎng)格細(xì)胞組成的路。

約翰?奧基弗、梅-布里特?莫澤和愛(ài)德華?莫澤的發(fā)現(xiàn)解決了哲學(xué)家和科學(xué)家?guī)讉€(gè)世紀(jì)以來(lái)一直爭(zhēng)論不休的問(wèn)題，即大腦如何對(duì)我們周圍的空間產(chǎn)生地圖，以及如何通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境中導(dǎo)航。如果我們的想象力再豐富一些，就會(huì)發(fā)現(xiàn)三位科學(xué)家還解決了建構(gòu)主義理論中的“圖式”，以及再往深一些研究的“思維模式”。人們能否學(xué)會(huì)一些東西，以及智商相同的人學(xué)習(xí)同一知識(shí)效果迥異，取決于他們大腦中已有的圖式是否能夠映射到新知識(shí)。

春秋時(shí)期，相馬大師伯樂(lè)將相馬經(jīng)寫成書，并通過(guò)幾個(gè)特征來(lái)識(shí)別好馬。結(jié)果伯樂(lè)的兒子找了一個(gè)完全符合好馬條件的“瘌蛤蟆”。于是，哭笑不得的伯樂(lè)說(shuō)“這馬太愛(ài)跳了，不好駕馭”，這就是成語(yǔ)“按圖索驥”的由來(lái)。人們學(xué)習(xí)知識(shí)，如果不經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，在大腦中就不能形成立體的圖式，從而導(dǎo)致就事論事，拿著概念套，這就是我們常說(shuō)的書呆子。這也說(shuō)明，很早人們就意識(shí)到，如果按照?qǐng)D紙找馬就不會(huì)有很大的偏差。而為什么不同的人對(duì)同一個(gè)概念有完全不同的理解呢？生物學(xué)家揭示，人的大腦和計(jì)算機(jī)完全不同，人們是按照自己大腦中的歷史經(jīng)驗(yàn)（神經(jīng)突觸）的回路以及不同功能的大腦細(xì)胞的映射來(lái)理解問(wèn)題的，因而如果加入“圖”就能夠非常容易地矯正人腦的概念。這里所說(shuō)的圖，不僅僅是地理意義上的圖。

宋代的“禹跡圖”清晰地記載了大禹治理水的華夏版圖，可惜的是，事實(shí)上大禹并沒(méi)有發(fā)明橫縱直角坐標(biāo)的地圖（圖是宋代的），大禹年代所處的時(shí)期是通過(guò)河流流域的線坐標(biāo)（如山海經(jīng)中的往東、往西幾百里的表述），以及制作九鼎的方位坐標(biāo)來(lái)定位的，這樣就造成了后世的一個(gè)遺憾，即《山海經(jīng)》中所描述的地理位置與現(xiàn)實(shí)中國(guó)版圖很難匹配。但馬王堆漢墓中出土的中國(guó)目前最早的地圖，由于標(biāo)注了河流和山脈，歷史地理學(xué)家則很快就能夠發(fā)現(xiàn)平南王府就在湖南藍(lán)天縣。

人們對(duì)《尚書?禹貢》中的“禹傅土、墮山、刊木、奠高山大川”有著不同的理解。聯(lián)系歷史，有的學(xué)者給出了現(xiàn)代的解釋：大禹視察了全部國(guó)土，治理了洪水，勘定了九州疆界，命名了高山大川。而現(xiàn)代的有關(guān)信息的詞匯表達(dá)，就是大禹畫出了中國(guó)第一個(gè)地理信息系統(tǒng)。

事實(shí)上，地圖和大腦中的邏輯圖一樣，都是現(xiàn)實(shí)的邏輯投射到大腦不同位置的網(wǎng)格細(xì)胞而已。中國(guó)教育鼓勵(lì)人們學(xué)習(xí)的方式是“讀萬(wàn)卷書、走萬(wàn)里路”，其實(shí)這就是在書和路之間做靈魂的旅行，最后找到人腦中的“心中的宇宙”。

各種各樣的圖，在信息社會(huì)逐漸成為大家溝通的語(yǔ)言和數(shù)據(jù)科學(xué)展現(xiàn)的最重要的方式。古代的克里米亞戰(zhàn)爭(zhēng)，著名的統(tǒng)計(jì)學(xué)家和護(hù)士南丁格爾給司令官畫了一張著名的極地圖，很快地說(shuō)服了司令官建立戰(zhàn)地醫(yī)院。而2014年匹茲堡大學(xué)的一位教授，將美國(guó)200多年的所有傳染病畫成一張圖，極有力地說(shuō)明了疫苗在傳染病中的作用，而且通過(guò)改圖能夠查詢到幾百年來(lái)美國(guó)任何一個(gè)流行病細(xì)節(jié)的數(shù)據(jù)。

由于人的聰明程度不同，建構(gòu)不同，要想說(shuō)服別人，語(yǔ)言、文字也許是最蹩腳的使者，圖形才是忠實(shí)的使者。洋洋灑灑幾萬(wàn)字的語(yǔ)言和文字，很可能使人思維混亂，但一張簡(jiǎn)單的圖，即使一字不識(shí)的老人也能馬上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。因此，隨著制圖技術(shù)的發(fā)展，地理信息繪圖系統(tǒng)將會(huì)逐漸成為信息系統(tǒng)最重要的工具。

而教育就是構(gòu)建學(xué)生頭腦中的信息模板和建構(gòu)，但是我們的教育遠(yuǎn)不如現(xiàn)實(shí)吸引學(xué)生。中國(guó)的微信用戶已超過(guò)6.5億，手機(jī)用戶也大致在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。智能手機(jī)中的地理信息系統(tǒng)和位置傳感器大量普及，使得搖一搖就能發(fā)現(xiàn)附近的美女，搖一搖就能找到附近的美食，相信教育很快也會(huì)進(jìn)入到一個(gè)地圖時(shí)代。

目前，暨南大學(xué)藥學(xué)院、上海中醫(yī)藥大學(xué)正在建設(shè)的知識(shí)地圖，已經(jīng)能夠讓學(xué)生通過(guò)智能手機(jī)很快地了解校園中的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和樓層。事實(shí)上，只要經(jīng)費(fèi)允許，我們可以設(shè)想的最終場(chǎng)景是只要搖一搖就能夠發(fā)現(xiàn)附近的教授、知識(shí)點(diǎn)、歷史文化和圖書。如果我們將社會(huì)的歷史、地理、文化和科技數(shù)據(jù)疊加在地圖上，則可以輕松地發(fā)現(xiàn)附近的中考成績(jī)、名師、歷史文化人物、歷史故事等。這樣的地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)D書館堆積的圖書、文化館死去的文字、博物館藏在地下室中的文物、教育考試院躺在庫(kù)房的學(xué)生成績(jī)以及學(xué)校利用率很低的實(shí)驗(yàn)設(shè)備快速鏈接，從而為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)心中宇宙與歷史、地理、科技的鏈接。

第6篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

摘 要：一些經(jīng)典文學(xué)作品中蘊(yùn)含著豐富的地理知識(shí)，如儒勒?凡爾納的科幻小說(shuō)，用于地理教學(xué)，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)經(jīng)典文學(xué)作品的閱讀、理解。這也是地理核心素養(yǎng)綜合思維在地理教學(xué)中的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：文學(xué)作品；地理教學(xué)；學(xué)習(xí)興趣；互動(dòng)

“興趣是最好的老師?！逼鋵?shí)興趣也是學(xué)習(xí)、研究過(guò)程中最重要的必備條件，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教學(xué)過(guò)程中的重要任務(wù)。一些經(jīng)典文學(xué)作品中蘊(yùn)含著豐富的地理知識(shí)，激發(fā)了筆者的閱讀興趣，也引發(fā)了筆者對(duì)文學(xué)作品用于地理教學(xué)的關(guān)注，并探索把文學(xué)作品引入地理課堂。以筆者的閱讀感受來(lái)看，儒勒?凡爾納的科幻小說(shuō)中有很多地理知識(shí)。因此，筆者以儒勒?凡爾納的小說(shuō)為例，進(jìn)行文學(xué)作品與地理教學(xué)的互動(dòng)嘗試。

一、儒勒?凡爾納小說(shuō)輔助地理教學(xué)的優(yōu)勢(shì)分析

儒勒?凡爾納（1828～1905年），是19世紀(jì)法國(guó)著名的科幻小說(shuō)家，代表作為三部曲《格蘭特船長(zhǎng)的兒女》《海底兩萬(wàn)里》《神秘島》，主要作品有《氣球上的五星期》《地心游記》《太陽(yáng)系歷險(xiǎn)記》《從地球到月球》《環(huán)繞月球》《黑印度群島》《漂逝的半島》《八十天環(huán)游地球》等。

儒勒?凡爾納的小說(shuō)中蘊(yùn)含著豐富的地理知識(shí)，另外，他的很多小說(shuō)都成為世界文學(xué)經(jīng)典，其中《格蘭特船長(zhǎng)的兒女》《八十天環(huán)游地球》《海底兩萬(wàn)里》被列入世界少年文學(xué)經(jīng)典文庫(kù)，也在我校學(xué)生推薦閱讀書目之中。因此，大部分高中生讀過(guò)這三本小說(shuō)?！兜匦挠斡洝贰短?yáng)系歷險(xiǎn)記》《神秘島》也是學(xué)生所熟悉的。所以，把儒勒?凡爾納的小說(shuō)引進(jìn)地理課堂，既可以引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以促進(jìn)學(xué)生閱讀世界經(jīng)典文學(xué)作品。

二、文學(xué)作品與地理教學(xué)的互動(dòng)展示

筆者在“氣壓帶和風(fēng)帶”的教學(xué)中，引入了儒勒?凡爾納的小說(shuō)《氣球上的五星期》。該小說(shuō)是儒勒?凡爾納的成名作，描寫了一位英國(guó)探險(xiǎn)家乘坐氣球“維多利亞號(hào)”從東到西，橫穿非洲大陸進(jìn)行探險(xiǎn)的故事。筆者首先請(qǐng)一位閱讀過(guò)該小說(shuō)的學(xué)生簡(jiǎn)要介紹小說(shuō)內(nèi)容，然后引用小說(shuō)中英國(guó)探險(xiǎn)家的話“我希望借助信風(fēng)飛行，信風(fēng)的方向總是不變的?！币鲂棚L(fēng)，引出大氣環(huán)流概念。以氣球“維多利亞號(hào)”的飛行路線導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了地理課堂學(xué)習(xí)的趣味性，因此，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感、態(tài)度、價(jià)值觀的教育，希望學(xué)生能夠利用自己的知識(shí)做有意義的事情。

天文對(duì)中學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，但中學(xué)缺少天文課堂，地理課堂便兼顧了天文科普的功能。面浩渺的星空，廣大地理教師會(huì)因時(shí)間安排或自身天文素養(yǎng)缺乏等原因而很難開(kāi)展天文教學(xué)。所以，儒勒?凡爾納的《太陽(yáng)系歷險(xiǎn)記》《從地球到月球》《環(huán)繞月

球》等作品引入地理課堂，可以激發(fā)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)天文的興趣，有利于順利展開(kāi)地理教學(xué)。筆者就在“宇宙中的地球”教學(xué)中引入了《太陽(yáng)系歷險(xiǎn)記》，該小說(shuō)深入淺出地介紹了彗星、木星、土星等天體的特征和許多有趣的天文知識(shí)，雖然很多知識(shí)在現(xiàn)在看來(lái)是錯(cuò)誤的。筆者請(qǐng)學(xué)生分享讀這篇小說(shuō)的感受，并判斷小說(shuō)中蘊(yùn)含的天文知識(shí)是否正確。很多學(xué)生閱讀過(guò)這篇小說(shuō)，踴躍發(fā)言，課堂氣氛非?；钴S。對(duì)小說(shuō)中天文知識(shí)正誤的判斷，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、鑒別問(wèn)題的能力，使學(xué)生擁有敢于質(zhì)疑的精神，能夠在科學(xué)上深入探究。

文學(xué)作品，尤其是經(jīng)典文學(xué)作品，作為一種地理素材，具有經(jīng)典、接受度高的點(diǎn)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，只要閱讀過(guò)該作品就自然擁有該素材；對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注、分析文學(xué)作品中的地理知識(shí)，激發(fā)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于促進(jìn)學(xué)生閱讀經(jīng)典文學(xué)作品。例如，在筆者所教班級(jí)“氣壓帶和風(fēng)帶”學(xué)習(xí)結(jié)束后，就有很多學(xué)生表示，會(huì)閱讀《氣球上的五星期》。學(xué)科之間是有聯(lián)系的，運(yùn)用文學(xué)作品輔助地理教學(xué)，有效地打破了語(yǔ)文學(xué)科與地理學(xué)科之間的壁壘，帶活了地理課堂，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維與地理實(shí)踐能力，提升地理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙春秀.提高學(xué)生興趣的地理教學(xué)方法[J].教育與人才，2007（19）.

[2]陳慈穎.地理信息系統(tǒng)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用[J].福建地理，2002（3）.

第7篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

引言：物流專業(yè)課程教學(xué)中出現(xiàn)的困難

物流專業(yè)是近年來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)達(dá)而出現(xiàn)的新興學(xué)科，物流的專業(yè)課程涉及到的知識(shí)面非常龐大，是由多種學(xué)科交叉形成的邊緣學(xué)科，教師在課堂教學(xué)的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)如下方面的問(wèn)題：

a）概念、流程難以理解

物流專業(yè)課程涵蓋的知識(shí)點(diǎn)涉及到很多新技術(shù)、新概念和相應(yīng)的流程，例如在《物流信息管理》中有條碼技術(shù)、射頻技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等，在《物流仿真》課程中有時(shí)間推進(jìn)法、事件調(diào)度法、元胞自動(dòng)機(jī)、多智能體仿真以及物流在運(yùn)輸、搬運(yùn)、存儲(chǔ)、處理過(guò)程中遇到的各種流程。這些概念和流程在學(xué)生學(xué)習(xí)和教師授課的過(guò)程中起著重要的作用。但是由于大部分概念包含知識(shí)點(diǎn)龐雜并且有比較高的技術(shù)含量，教師們?cè)谥v授、學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程中都需要大量的時(shí)間來(lái)理解。

b）大數(shù)據(jù)、多媒體以及互聯(lián)網(wǎng)的沖擊

近年來(lái)，由于信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)過(guò)程中越來(lái)越多得出現(xiàn)跟大數(shù)據(jù)、多媒體和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的內(nèi)容，使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法在一是在形式上不夠豐富，還是以單向灌輸為主，不能很好的與學(xué)生互動(dòng)，學(xué)生們?cè)谡n堂上處于被動(dòng)狀態(tài)，不能很好的理解知識(shí)；二是在內(nèi)容上缺少實(shí)用性的技能訓(xùn)練，例如數(shù)據(jù)的收集、處理、分析等，很難滿足的以后工作的需要和學(xué)生們的求知欲。

物流專業(yè)軟件在教學(xué)過(guò)程中的使用

在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，我們嘗試把教學(xué)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到專業(yè)軟件的使用上，這樣做可以有效的將學(xué)生們的注意力集中到一些實(shí)際的可操作的小問(wèn)題上。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中我們以以下三個(gè)軟件舉例來(lái)說(shuō)明如何使用軟件教學(xué)。

a）Excel的使用

Mapinfo是一款輕量級(jí)的流行地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件，我們教會(huì)學(xué)生將地理信息數(shù)據(jù)（如世界地圖）導(dǎo)入到軟件中，在軟件中對(duì)點(diǎn)、線、面等圖形對(duì)象進(jìn)行空間分析，如相交、相離、包含、周長(zhǎng)、面積等分析。GIS軟件還在數(shù)據(jù)的可視化方面有著重要的作用，我們教會(huì)學(xué)生將一些通過(guò)Excel處理過(guò)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入的軟件中，然后使用專題圖的方式可視化的顯示出來(lái)，這樣做既使學(xué)生了解了相關(guān)的知識(shí)也使學(xué)生掌握了軟件的使用。

c）Flexsim軟件的使用

Flexsim是一款比較常用的物流專用仿真軟件，它使用直觀的三維界面來(lái)展示仿真的過(guò)程。Flexsim包含了物流系統(tǒng)中常用的三維物件庫(kù)，用戶可以直接從物件庫(kù)中把相關(guān)物件拖入到場(chǎng)景中，并且通過(guò)鼠標(biāo)的控制旋轉(zhuǎn)、縮放物件對(duì)象，從多個(gè)角度觀察對(duì)象的細(xì)節(jié)。在仿真的教學(xué)過(guò)程中，我們使用Flexsim直觀的界面展示物流系統(tǒng)中的工具，通過(guò)在Flexsim中逼真的三維重現(xiàn)使學(xué)生們了解各種物流過(guò)程，學(xué)生們還可以對(duì)某些物流流程進(jìn)行改進(jìn)，再修改仿真模型并運(yùn)行得到改進(jìn)后的表現(xiàn)。

圖 2 使用Mapinfo軟件制作專題圖

教學(xué)效果的提高

學(xué)生們通過(guò)在課堂和課下對(duì)軟件的操作使用，直觀深入的了解一些物流專業(yè)的概念和流程，使教學(xué)效果獲得了很大的提高。

a）學(xué)生理解能力的提高

學(xué)生通過(guò)專業(yè)軟件在對(duì)數(shù)據(jù)、模型進(jìn)行操作的同時(shí)不經(jīng)意也用到了其他各種相關(guān)的知識(shí)，例如統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)，計(jì)算機(jī)的知識(shí)等等。由于很多操作過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出問(wèn)題，這就要求學(xué)生對(duì)概念和流程的了解達(dá)到一定的深度，促使學(xué)生通過(guò)各方面來(lái)了解概念和流程。當(dāng)所要求的問(wèn)題被解決的時(shí)候，學(xué)生們會(huì)有一定的成就感，并且更加愿意吸收相關(guān)的知識(shí)來(lái)改進(jìn)結(jié)果，從而形成正反饋。

b）學(xué)生課堂注意力的提高

課堂上只使用單方面的知識(shí)灌輸手段來(lái)使學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)會(huì)讓學(xué)生感到枯燥，而使用專業(yè)軟件來(lái)教學(xué)，可以讓學(xué)生產(chǎn)生動(dòng)手試一試的興趣，尤其軟件使用的數(shù)據(jù)跟實(shí)際問(wèn)題相關(guān)時(shí)，學(xué)生們接受信息的意愿和效率是普通課堂教學(xué)方法的數(shù)倍。學(xué)生在課堂上的注意力會(huì)從抽象的概念轉(zhuǎn)移到實(shí)際的軟件操作中，這時(shí)如果能將概念和具體軟件操作結(jié)合在一起講解會(huì)得到非常突出的效果。

c）學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高

學(xué)生在操作專業(yè)軟件的過(guò)程中會(huì)遇到很多需要親自動(dòng)手解決的問(wèn)題，例如處理數(shù)據(jù)出現(xiàn)的瑕疵，輸出圖表的整理等等。在整個(gè)的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生都需要獨(dú)立的思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。這就要求學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題就會(huì)自然的去想如何去解決，怎么樣利用工具來(lái)處理。這在無(wú)形中培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。.

圖 3 使用Flexsim演示物流仿真

結(jié)論

第8篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

關(guān)鍵詞：巖土工程；地質(zhì)勘察；數(shù)字化系統(tǒng)

眾所周知，如今學(xué)科發(fā)展的三大支柱是：理論、實(shí)驗(yàn)和學(xué)科計(jì)算機(jī)技術(shù)。特別是學(xué)科計(jì)算機(jī)的發(fā)展為應(yīng)用學(xué)科的發(fā)展帶來(lái)了巨大的變化。三大支柱帶來(lái)的巨大變化也影響了巖土工程勘察領(lǐng)域。

1我國(guó)巖土工程勘察的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巖土勘察設(shè)計(jì)工作取得了巨大的進(jìn)步，并與國(guó)際差距縮小。但是仍存在有以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.1勘察資料與設(shè)計(jì)脫節(jié)

由于之前部門長(zhǎng)期都是勘察、設(shè)計(jì)、施工都是分散作業(yè)，加之一些新規(guī)范，新技術(shù)應(yīng)用不及時(shí)，造成巖土工程設(shè)計(jì)與勘察脫節(jié)。這不免造成勘察提供的勘察資料讓設(shè)計(jì)人員往往摸不著頭腦。并且就當(dāng)前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，勘察在設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程的參與度還不夠。另外，由于設(shè)計(jì)和勘察的脫節(jié)，設(shè)計(jì)人員往往勘察方面知識(shí)不足，很難深層次理解勘察資料，使勘察資料有效性沒(méi)有得到最大發(fā)揮，造成了不必要的浪費(fèi)和損失。

1.2系統(tǒng)綜合能力差

巖土工程勘察設(shè)計(jì)涉及到方方面面的信息，包括水文、地理等等。然而，現(xiàn)有的巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的綜合采集、分析，因而使得設(shè)計(jì)方案可以獲取的信息量有限，并不能得到全方位的數(shù)據(jù)支持。

1.3巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)的局限性

現(xiàn)有的巖土工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)不具備空間分析能力，這種局限性極大的限制了其功能的發(fā)揮，如難以科學(xué)決策支持現(xiàn)有的勘察設(shè)計(jì)方案，取而代之，現(xiàn)有的勘察設(shè)計(jì)方案很大程度上受到專業(yè)人員主觀因素的影響。另外，現(xiàn)有的很多軟件都是比較落后的，與實(shí)際脫節(jié)。落后的軟件就很難反應(yīng)實(shí)際的情況，解決具體問(wèn)題也非常的不完善。

1.4勘察技術(shù)與國(guó)際水平有較大差距

雖然解放以來(lái)我國(guó)巖土工程勘察技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，但是與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)相比，我們?nèi)杂泻艽蟮牟罹?，主要原因是我們?cè)诟母镩_(kāi)放以來(lái)與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家技術(shù)交流不充分，國(guó)內(nèi)巖土勘察技術(shù)成熟的過(guò)程相對(duì)閉塞，呈現(xiàn)曲折發(fā)展的狀態(tài)。

2數(shù)字化系統(tǒng)方案

2.1巖土工程勘察數(shù)字化

數(shù)字化簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將一些分散的元素整合在一起，從而成為一個(gè)更具有整體性和協(xié)調(diào)性的整體。正是由于數(shù)字化這個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，因而被認(rèn)為是極具有價(jià)值的一個(gè)過(guò)程。如果設(shè)計(jì)到巖土工程勘察設(shè)計(jì)這個(gè)領(lǐng)域，我們可以將巖土工程勘察數(shù)字化解釋為不同學(xué)科的有效組合。這個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于充分整合和利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。尤其是CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，使得信息化采集數(shù)據(jù)，數(shù)字化處理勘察資料，網(wǎng)絡(luò)化硬件系統(tǒng)等成為可能，并隨著其發(fā)展逐步建立起完善的工程勘察設(shè)計(jì)體系。具體說(shuō)來(lái)巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的概略工作流程如圖1所示。

2.2巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成

巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)因承載著采集和整合數(shù)據(jù)信息的任務(wù)，因而對(duì)技術(shù)的要求比較高，它主要涉及多方面的技術(shù)，如地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)建模、AutoCAD和Word自動(dòng)化等。如圖2所示，他們以勘察和設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)形成一個(gè)嚴(yán)密的系統(tǒng)工程：由圖2我們可以清晰明了的看到數(shù)字化系統(tǒng)將這些技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)并形成了一個(gè)體系，這與傳統(tǒng)的各學(xué)科獨(dú)立工作不同，這樣不僅能夠促使各學(xué)科的相互滲透，相互交流，同時(shí)也方便數(shù)據(jù)的整合和集成。實(shí)現(xiàn)巖土設(shè)計(jì)數(shù)字化必經(jīng)階段和前提條件是巖土勘察的數(shù)字化，因而我們應(yīng)加大對(duì)巖土勘察數(shù)字化的建設(shè)。

3數(shù)字化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，主要解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：巖土工程勘察中場(chǎng)地方域的數(shù)字化、場(chǎng)地物性指標(biāo)的數(shù)字化、場(chǎng)地地層的數(shù)字化和巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)呢，可以結(jié)合巖土工程地質(zhì)勘察與地理信息系統(tǒng)（GIS），這樣的好處就在于能夠充分利用GIS的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮其效用。眾所周知，GIS具有強(qiáng)大的信息采集、處理、分析能力以及空間查詢功能?？辈鞌?shù)字化系統(tǒng)與GIS結(jié)合可謂是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，一方面可以精確分析勘察數(shù)據(jù)資料信息，改善傳統(tǒng)勘察系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜多變情況下束手無(wú)策的狀態(tài)。另一方面有利于實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中場(chǎng)地方域的數(shù)字化。因?yàn)榻柚鶪IS的優(yōu)勢(shì)可以創(chuàng)建可視化操作平臺(tái)，而這個(gè)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)字化的前提條件。如何實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中物性指標(biāo)呢？總的來(lái)說(shuō)應(yīng)該通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，理論作為指導(dǎo)，實(shí)際情況作為重要的參考。具體說(shuō)來(lái)，理論主要是指地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、相關(guān)距離的基本理論。而所謂的實(shí)際就是結(jié)合工程情況包括物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、相關(guān)距離和工程場(chǎng)地剪切波速等，然后運(yùn)用理論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析。巖土工程地質(zhì)建模相關(guān)理論詳細(xì)的對(duì)巖土工程勘察參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及虛擬巖土工程剖面、地質(zhì)相關(guān)屬性等計(jì)算的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，其實(shí)，這就表示巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)中的場(chǎng)地地層的數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)。總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要考慮當(dāng)前的現(xiàn)狀，并且適應(yīng)其發(fā)展規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和總結(jié)，并綜合運(yùn)用相關(guān)技術(shù)才得以完成。

巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它跨多個(gè)專業(yè)多個(gè)學(xué)科，因而巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化不是一蹴而就的，而是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。要解決傳統(tǒng)的勘察設(shè)計(jì)情況，就應(yīng)該深入剖析當(dāng)前巖土勘察設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并通過(guò)理論和實(shí)際的研究創(chuàng)建一個(gè)巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化系統(tǒng)，并且這個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)得到現(xiàn)有成熟技術(shù)并尋求或有的先進(jìn)技術(shù)的支持。只有這樣才能夠真正實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)字化。

作者:陳媛媛 單位:四川省川建勘察設(shè)計(jì)院

參考文獻(xiàn)

[1]包世泰，夏斌，蔣鵬，等.基于GIS的地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理與地理信息科學(xué)，2004，20（04）：31-35.

第9篇：如何理解地理信息系統(tǒng)的概念范文

地理信息技術(shù)是以現(xiàn)代信息技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ),以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感(RS)等空間信息技術(shù)為手段,以計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)為技術(shù)支撐,為實(shí)現(xiàn)快速、高保真、大容量地獲取、處理、分析、應(yīng)用、傳輸、存儲(chǔ)和管理與空間位置有關(guān)的數(shù)據(jù)而建立起的一個(gè)技術(shù)體系。地理信息技術(shù)的快速發(fā)展為農(nóng)業(yè)數(shù)字化建設(shè)和自動(dòng)化、智能化管理提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),并逐漸成為以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的核心技術(shù)。然而,國(guó)內(nèi)外關(guān)于地理信息技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究基本上仍是集中于面向大田作物生產(chǎn)的精準(zhǔn)農(nóng)作中的3S技術(shù)應(yīng)用,而沒(méi)有較全面地研究地理信息技術(shù)在整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中的地位和作用。本文旨在探討地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景和問(wèn)題,為3S技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用提供思路。

2地理信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

以GPS/GLONASS,以及歐盟即將通過(guò)“伽利略”計(jì)劃建立起的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)為代表的全球衛(wèi)星定位技術(shù)具有快速、方便地獲取高精度位置信息的優(yōu)勢(shì)。目前,差分定位(DifferentialGPS,簡(jiǎn)稱DGPS)系統(tǒng)的定位精度可達(dá)到亞米級(jí)水平,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分(RealTimeKine-matic,簡(jiǎn)稱RTK)技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)的定位精度,特別是美國(guó)政府取消GPS數(shù)據(jù)精度選用政策(SA),GPS的民間用戶將能夠使定位精度提高10倍。因此,全球衛(wèi)星定位技術(shù)將在很多領(lǐng)域逐漸取代常規(guī)的光學(xué)和電子測(cè)量定位儀器。衛(wèi)星定位技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)的結(jié)合,使空間定位技術(shù)發(fā)生巨大變革,為信息化農(nóng)業(yè)獲取高精度定位信息提供了技術(shù)保障。遙感技術(shù)蓬勃發(fā)展,能夠獲取多傳感器、多時(shí)相、高分辨率(空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率)的直接或間接反映地球表層地物光譜特征的遙感數(shù)據(jù)。極高分辨率的衛(wèi)星遙感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商業(yè)化,能夠滿足大比例尺的農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用,將成為信息獲取的重要數(shù)據(jù)源。高光譜遙感的發(fā)展,展現(xiàn)出遙感在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的蓬勃生機(jī)。在遙感影像處理方面,引入多源信息融合技術(shù)和智能專家系統(tǒng)使遙感信息提取邁上一個(gè)新的臺(tái)階[9]。地理信息系統(tǒng)正向網(wǎng)絡(luò)化、組件化發(fā)展[10],GIS逐步融入IT主流,其應(yīng)用正走向企業(yè)化和社會(huì)化。GIS傳統(tǒng)功能日臻完善,如查詢統(tǒng)計(jì)、空間分析、編輯、地理數(shù)據(jù)可視化、制圖等;系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)全面采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)(OOA&OOD),以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展等都為GIS在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用提供很強(qiáng)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)[11]。所有這些核心地理信息技術(shù)的發(fā)展為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)田間信息獲取、分析、管理和決策,以及系統(tǒng)集成研究與實(shí)踐提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)思想

3.1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)思想

上世紀(jì)80年代初期,根據(jù)農(nóng)田內(nèi)以米為單位的小區(qū)作物產(chǎn)量、生長(zhǎng)環(huán)境條件等具有明顯的時(shí)空差異性,國(guó)外學(xué)者產(chǎn)生了對(duì)農(nóng)作物實(shí)施定位管理(Site-specificManagement)、根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行變量投入(VariableRateTechnology)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理思想,進(jìn)而提出了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)的概念。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的思想實(shí)質(zhì)就是通過(guò)各種技術(shù)手段來(lái)獲取農(nóng)田內(nèi)不同單元小區(qū)的農(nóng)作物具體生產(chǎn)環(huán)境信息,并根據(jù)這些信息確定各個(gè)小區(qū)內(nèi)的最為經(jīng)濟(jì)和科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入,達(dá)到獲得經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面最高回報(bào)的目的,從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理[2,3]。

3.2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益的統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)定位、定量、定時(shí)的最優(yōu)化生產(chǎn)管理,由此可見(jiàn),精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種基于空間信息管理和變異分析的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)管理策略和農(nóng)業(yè)操作技術(shù)體系,以地理信息技術(shù)為主體的信息技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)核心,基于知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)田精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系至少包括以下方面:地理信息技術(shù)(GIS、RS、GPS)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)(ES)、決策支持系統(tǒng)(DSS)、工程裝備技術(shù)等[13]。通常所說(shuō)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的核心是強(qiáng)調(diào)減少種植管理過(guò)程中的農(nóng)業(yè)投入,因此研究將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)分為田間信息獲取、信息分析處理、決策分析、精準(zhǔn)實(shí)施4個(gè)過(guò)程[12]。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)不單是盡量減少投入,更重要的是要獲得經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的最高回報(bào),因此筆者認(rèn)為整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)種植循環(huán)過(guò)程應(yīng)該經(jīng)過(guò)產(chǎn)前規(guī)劃、產(chǎn)中種植管理、產(chǎn)后分析、產(chǎn)后加工和產(chǎn)后銷售等5個(gè)環(huán)節(jié)。其中產(chǎn)中種植管理是體現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想的重要環(huán)節(jié),幾乎涉及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的所有技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)外研究的核心在于種植管理中的時(shí)空變異信息獲取與提取(傳感器、遙感軟硬件研制)技術(shù)、信息處理與分析方法、決策分析集成系統(tǒng),以及攜帶DGPS的智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng),這些正是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施和推廣必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。

3.3精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代以來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家許多學(xué)者著力于研究運(yùn)用高新技術(shù)提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和農(nóng)資利用率,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的最大統(tǒng)一,最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。他們的研究取得了令人矚目的成果,并建立了若干支持精細(xì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范應(yīng)用系統(tǒng)[1,4～7],如美國(guó)CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英國(guó)MasseyFerguson的FieldStar、美國(guó)JohnDeree公司的GreenStar等。在實(shí)踐過(guò)程中,也已經(jīng)獲得較好的效果,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在大農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)中已得到較廣泛的應(yīng)用,并且許多成熟的技術(shù)已經(jīng)形成。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年,美國(guó)約有5%的作物面積上不同程度地應(yīng)用了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)[12],在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)思想也逐漸被農(nóng)場(chǎng)管理人員了解和接受,并且成立了許多以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的服務(wù)機(jī)構(gòu)。近年來(lái)不僅西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的技術(shù)實(shí)踐引起重視,在日本、韓國(guó)、巴西、馬來(lái)西亞等國(guó)亦已開(kāi)始了試驗(yàn)示范研究[8]。在我國(guó),從事農(nóng)業(yè)研究的人員首先開(kāi)始了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究,隨后生物技術(shù)、信息技術(shù)、地理科學(xué)和生態(tài)學(xué)研究人員對(duì)此表示了濃厚的興趣,并且先后開(kāi)展了關(guān)于技術(shù)體系、發(fā)展策略等方面的研究[14～23]。但從總體上我國(guó)對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究還處在引進(jìn)和消化吸收階段,還沒(méi)有形成較為系統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想和技術(shù)體系。目前已經(jīng)在北京和上海建成兩個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范區(qū)。

4地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的前提是及時(shí)采集分析土壤肥力和作物生長(zhǎng)狀況的空間差異信息,生成田間管理處方,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和定量的田間管理,因此,地理信息技術(shù)應(yīng)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中扮演重要的角色。國(guó)外關(guān)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的研究基本上仍是集中于利用3S空間信息技術(shù)和作物生產(chǎn)管理決策支持技術(shù)(DSS)為基礎(chǔ)的、面向大田作物生產(chǎn)的精準(zhǔn)農(nóng)作技術(shù),而沒(méi)有較全面地研究地理信息技術(shù)在整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中的應(yīng)用。

4.1全球定位系統(tǒng)應(yīng)用

GPS技術(shù)為土壤類型、土壤肥力特性、水分、作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況、病蟲草害及農(nóng)作物產(chǎn)量等田間信息采樣和決策方案的田間實(shí)施提供準(zhǔn)確的空間位置信息。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中,GPS作用主要有三點(diǎn):控制測(cè)量、農(nóng)田信息采集定位(采樣定位和遙感信息定位)和控制導(dǎo)航。目前,GPS應(yīng)用研究主要在研制基于移動(dòng)電腦或掌上電腦的農(nóng)田信息采集系統(tǒng)和攜帶GPS接收機(jī)的智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)方面。如美國(guó)FieldWorker公司的基于掌上電腦的信息采集軟件FieldWorker能很好地滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田信息采集的需要;美國(guó)Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能實(shí)現(xiàn)田間成圖、各種作物及其生長(zhǎng)環(huán)境屬性信息記錄、獲取來(lái)自各種田間環(huán)境傳感器的信息。智能農(nóng)業(yè)機(jī)械在田間進(jìn)行農(nóng)作生產(chǎn)時(shí)通過(guò)GPS獲取的精確定位信息實(shí)施導(dǎo)航監(jiān)控,同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)獲得農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)信息和與之相關(guān)的空間位置信息。目前智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用研究最為成功的是帶有GPS定位系統(tǒng)的能夠獲取田間作物產(chǎn)量信息的聯(lián)合收割機(jī)[24]。變量施用機(jī)具是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的田間實(shí)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外的研究均很多,如變量施肥機(jī)、變量播種機(jī)、變量灌溉和噴藥機(jī)等,其中變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)變量施用技術(shù)的第一項(xiàng)內(nèi)容,也是研究最多的項(xiàng)目,但無(wú)論如何,單純用于農(nóng)田信息采集的軟件系統(tǒng)將隨著遙感在農(nóng)田信息獲取應(yīng)用的不斷深入而被淘汰,取代它的將是集成GPS的遙感系統(tǒng)與智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)。可以預(yù)見(jiàn),集成GPS的遙感成像系統(tǒng)將在獲取田間“空間差異”信息方面發(fā)揮巨大作用。

4.2遙感應(yīng)用

田間時(shí)空變異信息獲取方式有傳統(tǒng)田間采樣測(cè)試、GPS田間信息采集、智能農(nóng)機(jī)系統(tǒng)作業(yè)采集和多平臺(tái)遙感信息采集系統(tǒng)。然而遙感能夠以“無(wú)損測(cè)試”方式方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取反映較大面積內(nèi)的“面狀”地物性質(zhì)與狀態(tài)信息。而其它方式獲取的“點(diǎn)狀”信息顯然不足以了解全局,而且人工采樣都會(huì)對(duì)作物造成不同程度上破壞。因此遙感將在實(shí)現(xiàn)大面積情況下作物長(zhǎng)勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷中發(fā)揮不可替代的作用。目前遙感應(yīng)用研究主要集中在對(duì)地面光譜測(cè)量數(shù)據(jù)和采樣測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)的分析,建立遙感數(shù)據(jù)與土壤狀況或作物生物物理化學(xué)參數(shù)(如葉面積指數(shù)、葉綠素含量、土壤特性等)之間的相關(guān)關(guān)系,結(jié)合作物生態(tài)生理過(guò)程間接獲取作物農(nóng)學(xué)特性(作物冠層營(yíng)養(yǎng)水平、籽粒與生物質(zhì)產(chǎn)量、質(zhì)量等信息)。在大面積農(nóng)作物宏觀長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物宏觀估產(chǎn)、農(nóng)情宏觀預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查等方面,遙感已經(jīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用,而且研制出了可行的技術(shù)路線[28,29],如東北玉米、華北小麥和南方水稻估產(chǎn)精度達(dá)到90%以上。高光譜遙感是遙感發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì),光譜分辨率達(dá)到納米級(jí)的高光譜遙感數(shù)據(jù)可以很好地描述作物的“紅邊”特性(紅邊位置、紅邊斜率、“紅移”、“藍(lán)移”),區(qū)分作物葉片生化成分、含量及其變化[27],還可以用來(lái)減弱土壤對(duì)作物光譜的影響,作物具有一些明顯的、獨(dú)特的吸收特征。作物生物物理和生物化學(xué)信息是研究理解植被生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和生理機(jī)制的重要參數(shù),是診斷植物營(yíng)養(yǎng)狀況的重要依據(jù),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)涉足高光譜遙感在植被生物物理信息和生物化學(xué)信息提取方面的研究[25,26]。高光譜遙感以其高光譜分辨率特性所攜帶的豐富光譜信息為遙感應(yīng)用帶來(lái)了強(qiáng)大的活力,通過(guò)分析高光譜植被指數(shù)與農(nóng)作物特征的關(guān)系,選擇表征農(nóng)作物特征的特定波段和光譜參量可以較好地反演作物生物物理和生物化學(xué)信息。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中,遙感(特別是高光譜遙感)將為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施提供大量的田間時(shí)空變化信息,遙感技術(shù)將成為監(jiān)測(cè)土壤和作物養(yǎng)分變化、水分脅迫和病蟲害等的主要數(shù)據(jù)源。由于航空、航天遙感成本較高,而且受信息獲取的滯后性、信息分析處理方法等因素的限制,目前許多學(xué)者開(kāi)始研制基于地物光譜特征,并用于田間低成本間接測(cè)定作物養(yǎng)分和生化參數(shù)的儀器和工具,如NDVI測(cè)量?jī)x、LAI測(cè)量?jī)x、谷物品質(zhì)測(cè)量?jī)x等,這在衛(wèi)星和航空遙感技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和成熟前,正在被發(fā)展為高密度獲取農(nóng)田信息的技術(shù)手段。

4.3地理信息系統(tǒng)應(yīng)用

GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中的地位舉足輕重,其作用不僅在于從田間信息采集、信息處理與管理、信息分析,到田間決策方案實(shí)施的整個(gè)種植管理過(guò)程,而且貫穿規(guī)劃、種植管理、產(chǎn)后分析、產(chǎn)后加工及銷售的整個(gè)種植循環(huán)過(guò)程。這要?dú)w功于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施對(duì)空間信息的依賴性。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中,GIS不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng),而是圍繞精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想而提供較全面的地理信息服務(wù)的平臺(tái),而且該平臺(tái)與其它系統(tǒng)或用戶之間通過(guò)信息交換而緊密聯(lián)系。概括來(lái)說(shuō),這種地理信息服務(wù)主要包括信息管理服務(wù)、信息交換與更新服務(wù)、信息決策分析服務(wù)和信息服務(wù)等4項(xiàng),如圖2所示。

4.3.1農(nóng)田信息管理

農(nóng)田信息具有多源性,具體表現(xiàn)在存儲(chǔ)格式多樣性、多尺度性、獲取方式多樣性,另外還包括系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織的復(fù)雜性。通過(guò)GIS平臺(tái),在融合多源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立農(nóng)田管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)多源、多時(shí)相農(nóng)田信息的有序管理和分析,這是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ),其作用表現(xiàn)在數(shù)據(jù)組織和集成管理、空間分析查詢、空間數(shù)據(jù)更新與綜合處理、可視化分析與表達(dá)。GIS為田間信息采集提供基礎(chǔ)信息,也為田間變量實(shí)施決策分析提供信息源,因此農(nóng)田地理信息系統(tǒng)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的信息管理員。目前GIS在國(guó)外精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中還處在農(nóng)田邊界圖管理、土壤肥力管理、產(chǎn)量分布圖管理分析和GIS制圖階段,并沒(méi)有充分發(fā)揮GIS應(yīng)有的作用,相應(yīng)的管理軟件也不成熟。雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,國(guó)外許多GIS產(chǎn)商開(kāi)發(fā)了諸如ArcGIS產(chǎn)品系列、MapInfo系列等通用GIS軟件,但這些軟件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的功能只是很小一部分,而且它們價(jià)格昂貴。然而,應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是小型廉價(jià)且適用的農(nóng)場(chǎng)信息系統(tǒng)FIS(FarmInformationSystem)。因此根據(jù)農(nóng)業(yè)信息采集、存儲(chǔ)和處理分析的特點(diǎn),研發(fā)功能針對(duì)性強(qiáng)的FIS是農(nóng)業(yè)GIS發(fā)展的一個(gè)方向。

4.3.2信息更新與交換

信息更新與交換服務(wù)是服務(wù)平臺(tái)的重要組成部分。數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的血液,平臺(tái)的生命力在于信息的現(xiàn)勢(shì)性及可更新性。信息更新一般分為兩個(gè)層次:一是不定期的局部數(shù)據(jù)更新;二是周期性的全局?jǐn)?shù)據(jù)更新。信息交換是信息進(jìn)出服務(wù)平臺(tái)的通道,解決服務(wù)平臺(tái)與各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。遙感信息的特點(diǎn)決定了它必將成為農(nóng)田信息獲取的主要手段,然而從遙感獲取的不是直接用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的信息,如土壤水分、作物冠層生化參數(shù)等,而需要通過(guò)分析建立遙感信息與土壤和作物生長(zhǎng)狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)之間的關(guān)系,這是限制遙感信息應(yīng)用與農(nóng)業(yè)信息獲取的“瓶頸”。GIS的參與將為遙感信息提取提供新的思路,提供背景數(shù)據(jù)和分析方法。遙感和地理信息集成研究,脫離龐大昂貴的遙感影像處理系統(tǒng),開(kāi)發(fā)服務(wù)于具體應(yīng)用的遙感和GIS集成系統(tǒng),是GIS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的又一個(gè)重要方向。

4.3.3決策分析

決策分析服務(wù)是整個(gè)地理信息服務(wù)平臺(tái)的核心部分,利用已有的信息,根據(jù)不同應(yīng)用目的,集成相應(yīng)的知識(shí)和模型,分析生成供決策服務(wù)的知識(shí),這是地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的首要目的。信息分析服務(wù)是一個(gè)知識(shí)挖掘的過(guò)程,其關(guān)鍵是GIS與專家系統(tǒng)、模型庫(kù)系統(tǒng)集成,其集成程度決定分析效率和分析結(jié)果的可靠性。決策分析可以歸納為產(chǎn)前規(guī)劃評(píng)價(jià)分析、產(chǎn)中監(jiān)測(cè)與控制分析,以及產(chǎn)后分析與銷售管理。規(guī)劃評(píng)價(jià)主要利用區(qū)域自然要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素、產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)、作物品種特性等進(jìn)行農(nóng)業(yè)區(qū)的規(guī)劃、種植區(qū)劃、作物種植適宜性評(píng)價(jià)和作物品質(zhì)區(qū)劃,這方面的GIS應(yīng)用研究取得了一定的進(jìn)展[32,33]。實(shí)現(xiàn)以高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)和實(shí)時(shí)管理為目標(biāo),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一個(gè)合理、詳細(xì)、完整的農(nóng)田作業(yè)規(guī)劃,它是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)。如通過(guò)分析產(chǎn)量數(shù)據(jù)、肥力水平和作物生長(zhǎng)的適宜性,選擇合適的品種、肥料和農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備,制定合理的耕作計(jì)劃。監(jiān)測(cè)與控制分析是信息分析決策服務(wù)的一個(gè)重要內(nèi)容,是最能體現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)核心思想的內(nèi)容。將GIS作為決策分析的平臺(tái)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施提供決策和控制的依據(jù)是其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的另一個(gè)發(fā)展方向。通過(guò)GIS集成作物栽培管理輔助決策支持系統(tǒng)與作物生產(chǎn)管理與長(zhǎng)勢(shì)預(yù)測(cè)模擬模型、投入產(chǎn)出模擬模型和智能化農(nóng)作專家系統(tǒng),根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)和其背景狀況做出診斷,提出科學(xué)處方,調(diào)控操作。將不同類型的地理數(shù)據(jù),如土壤、作物、氣象和土地歷史等,與水分運(yùn)動(dòng)、溶質(zhì)運(yùn)移、農(nóng)藥滲漏、作物生長(zhǎng)、土壤侵蝕等各種模擬模型和專家知識(shí)和推理機(jī)整合,產(chǎn)生支持定位實(shí)施的“農(nóng)作處方”,這一切都需要集成模擬模型和專家系統(tǒng)的GIS應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的支持。也正是GIS的這一功能才使得用于變量作業(yè)的農(nóng)藝處方生成得以實(shí)現(xiàn),同時(shí)也能夠通過(guò)專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施中的自動(dòng)控制。國(guó)內(nèi)有學(xué)者開(kāi)始研究采用GIS進(jìn)行施肥推薦處方生成[30,31]。

4.3.4產(chǎn)后分析與銷售管理

從精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)業(yè)化角度考慮,GIS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用并沒(méi)有隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)田間實(shí)施全過(guò)程的結(jié)束而終止,它還在后續(xù)工作中起著重要作用。利用產(chǎn)后產(chǎn)量分析為下一種植循環(huán)的規(guī)劃提供決策信息,這是當(dāng)前國(guó)外精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中注意得比較多的一項(xiàng)內(nèi)容,但僅此而已,它們并沒(méi)有從市場(chǎng)銷售角度考慮GIS的應(yīng)用。目前,作物生產(chǎn)已開(kāi)始由單純追求高產(chǎn)模式向優(yōu)質(zhì)、專用和高效的方向轉(zhuǎn)變,利用品質(zhì)監(jiān)測(cè)信息可用于指導(dǎo)糧食分類加工,大幅度提高加工品質(zhì)和附加值,這是產(chǎn)后基于GIS分析的又一個(gè)內(nèi)容。市場(chǎng)分析是根據(jù)作物產(chǎn)量和品質(zhì),以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素進(jìn)行分析,用于指導(dǎo)糧食銷售價(jià)格和銷售方向,從而提高糧食生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。銷售管理主要對(duì)客戶和糧食配送的管理,分為客戶關(guān)系管理和物流管理,它是提高糧食銷售管理效率的必要前提。因此研發(fā)為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)服務(wù)的產(chǎn)后市場(chǎng)分析和銷售管理的應(yīng)用軟件是GIS應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的一個(gè)重要補(bǔ)充,具有較大應(yīng)用前景。

4.3.5空間信息

利用GIS進(jìn)行空間信息服務(wù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中“空間變異信息”的重要消費(fèi)者,它通過(guò)Internet或無(wú)線(有線)通訊向公眾原始和分析結(jié)果信息。的空間信息可以包括農(nóng)田作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)信息、作物產(chǎn)量及品質(zhì)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)信息、產(chǎn)品供需分布信息等,空間信息將使地理信息技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用走向社會(huì)化,這是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向。

5應(yīng)用前景與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展