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地理信息系统导论范文1
关键词：概述；组成；特点；发展
中图分类号：P208 文献标识码：A
现如今国民经济的各个部门也在应用地理信息系统，地理信息系统发展到生活的各方面，时刻影响着我们生活中的每一个人获取信息的能力和方式。
1 地理信息系统的概述
地理信息系统（Geographic Information System或Geo-Information system，GIS）又称人们称作“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。地理信息系统是一种十分重要的、特定的空间信息系统。它是利用计算机硬、软件系统的功能，进行地球表层空间中整个或部分有关地理分布数据采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简单的讲，地理信息系统就是人们通过计算机能够迅速查询到事先以电子地图形式储存在计算机里的地图信息。地理信息系统可以广泛应用于水气管道、交通规划、城市用地规划、自然资源保护及灾害监测和预防等领域，其巨大的实用价值已逐渐成为信息产业不可缺少的一部分。地理信息系统已经在医学上得到了很好的应用，例如制作血管分布图和器官的内部结构图等，地理信息系统的运用能够更加直观地将人体各部位的位置关系展现在人们面前。目前地理信息系统已经成为医疗系统不可缺少的辅助工具。
2 地理信息系统的组成
2.1自系统组成及实践应用的方面来看，地理信息系统可分为数据库系统、计算机硬件和系统软件、数据库管理系统、应用人员和组织机构四个子系统。（1）数据库系统的功能是完成对几何（图形）数据库和属性数据库的存储。几何数据库可以存储属性数据库，即将二者合并为一体。（2）计算机硬件和系统软件是地理信息系统得以开发与应用的基础。其中，硬件主要包括计算机、绘图仪、扫描仪、打印机等实体设备；而系统软件相对于硬件而言是无形实体，即操作系统。（3）数据库管理系统是地理信息系统的核心。对地理数据的输入、处理、管理、分析和输出都是通过数据库管理系统来实现的。（4）应用人员和组织机构：地理信息系统成功应用的关键是因为有那些既熟练掌握专业知识又熟悉地理信息系统的专业人员存在；地理信息系统运行的保障是强有力的组织机构。
2.2 自数据处理的方面来看，地理信息系统又可以分为四个子系统。分别为数据输入子系统、数据分析和处理子系统、数据存储与检索子系统、数据输出子系统。（1）数据输入子系统：在地理信息系统中，对数据的采集、预处理和数据的转换是数据输入子系统。（2）数据分析与处理子系统： 在地理信息系统中，对数据库中的数据进行分析、计算和处理是数据分析与处理子系统。（3）数据存储与检索子系统： 在地理信息系统中，对数据库中的数据进行组织和管理的是数据存储与检索子系统。以便人们在工作需要中进行于数据编辑、更新、查询和处理。（4）数据输出子系统： 在地理信息系统中，将数据库中的计算内容和分析结果以图形、表格、图象等直观形象的方式输出到显示器或绘图纸上是数据输出子系统。
3 地理信息系统的特点
3.1 地理信息系统具有与其他管理信息不同的特点：（1）公共的地理定位基础。全部的地理要素要在一个特定投影和比例的参考坐标系统中进行严格的空间定位。（2）多维数据结构。地理信息系统不仅包括所研究对象的空间位置，还包括其具体属性特征的描述，于此同时还具有明显的时序性。地理信息系统的空间数据组织形式是一个由三维空间坐标及拓扑、属性数据及时态数据所组成的多维数据结构。地理信息系统利用空间数据与属性数据进行分析处理问题，再利用数据库管理系统的功能将空间数据与属性数据有效地联系在一起进行共同管理、共同分析、共同应用，让人们以一种新的思维方法去认识地理现象；而管理信息系统只能以机械形式存储图形、图像等，不能进行空间查询、检索、相邻分析等有关空间数据的操作，更不能实现复杂的空间数据分析。则只有属性数据库可以在管理信息系统中实现管理。地理信息系统以空间数据分析为主，空间数据通过空间解析式模型来分析，空间分析模型的研究与设计决定着地理信息系统应用的成功与否。（3）把数字的准确性、图形的直观性、声音的引导性等利用图文、声和数据多媒体集成相结合，使读者的各种感官得以充分的利用。（4）利用分析决策和查询检索功能，能够实现从属性数据到图形和从地图图形到属性数据的双向检索；具有良好的用户界面，使读者介入地图的生成过程。（5）信息源输入的数字化和标准化。对不同精度、不同比例、不同投影坐标系、形式多样化的外部信息运用数字化设施以统一的坐标和统一的记录格式进行转换，实现多级比例尺不同程度的制图综合功能，存储在数据库内。
3.2 地理信息系统还包含以下具体特征。（1）地理信息系统具有空间性和动态性，能够实现采集、管理、分析空间信息，还具有以多元化方式输出地理空间信息的能力。（2）地理信息系统为管理和决策服务，具有多要素综合分析、区域空间分析和动态预测能力，以地理模型方法为手段，产生决策支持信息及其它高层地理信息。
4 地理信息系统的发展现状
软件是GIS系统的核心，GIS软件的组织方式就是GIS软件体系。GIS软件体系依赖于一定的软件技术基础，还决定了GIS系统软件的集成效率和应用方式等各方面的特点。GIS系统应用软件技术体系的发展历程为：GIS模块、模块化GIS、集成式GIS、核心式GIS和万维网GIS系统等各系统阶段。随着计算机和互联网技术的不断成熟以及广泛的应用，促进了GIS的应用软件系统的飞速发展，进而研发了各种不同功能和用途的GIS系统。比如OpenGIS系统、3D和4DGIS系统、新型的GIS系统空间数据管理系统、虚拟现实等。
结语
随着技术的不断发展，以GIS为核心的一批新技术涌现而出，他们丰富了GIS理论，对GIS发展做出了巨大的贡献，会在未来的生产实践中带来巨大的经济效益和社会效益。
参考文献
地理信息系统导论范文2
关键词：油田；地面建设；地理信息数据；GIS
中图分类号：TE46 文献标识码：A
一、概述
随着我国油田勘探开发规模的迅速扩大，油田数据也在不断变化着。对这些数据进行及时、准确的处理分析对反映油田地面建设地理信息具有十分重要的作用。这里我们对地理信息系统以及其对油田地面建设地理信息数据的处理分析进行简单的介绍。
二、GIS技术简介
GlS的全称为地理信息系统，GIS技术主要通过对地理空间数据库的数据应用地理模型分析方法进行分析，为多种空间地理信息提供指导，同时提供地理研究以及地理决策服务。GIS通过将地理位置信息及其相关属性进行有机的结合，并根据需要将信息真实、形象的传递给用户，从而有效进行各种管理、分析和决策工作，为满足人们对空间信息的要求提供便利。
GIS主要包括以下几种基本功能：
1、数据的采集和存储
对数据进行采集和存储，保证信息数据内容和上的完整性以及逻辑一致。数据采集任务是系统建立后的首要环节，对获取完备的海量数据十分重要。
2、将数据规范化处理
采集到的原始数据的类型以及数据结构各不相同，因此要按照要求对数据进行规范化处理。主要处理方法包括格式转化以及数据比例尺变换。
3、数据查询、检索和统计分析
数据查询、检索和统计分析工作是数据分析系统的基本功能。在油田地面建设地理信息数据的处理分析过程中有着重要的作用。
4、对数据进行合理的组织管理
数据组织管理是研究地理信息系统的一个关键问题，具体的内容包括空间和属性数据两种数据类型的组织管理。
5、数据可视化服务
我们对数据进行可视化处理的主要目的就是将分析结果以直观形象的报告、表格或者地图等形式传递给用户。
6、对空间问题进行分析处理
对空间问题的分析处理工作是地理信息系统的核心功能，是区别地理信息系统与其它管理系统差别的重要知道。
三、油田地面建设地理信息数据的基本特点
在油田的地面建设过程当中，油田地面工程系统的信息管理数据与其他类型的地理信息数据具有十分显著的区别，其主要特点是：
油田地面建设地理信息数据涉及的地域比较广阔，覆盖面大；
油田地面建设地理信息数据所囊括的专业领域复杂，不同专业之间还存在一定的交叉；
油田地面建设地理信息数据存在大量不同类别的图形数据，包括地理图、平面布置图、工艺流程图以及结构设计图等等；
油田地面建设地理信息数据量大，数据类型广泛，不同的数据与图像要素的关联方式也不尽相同；
油田地面建设地理信息数据包含有大量的统计分析数据，如现状数据、规划数据以及设计方案等等。
四、油田地面建设地理信息数据的处理分析
对于油田地面建设地理信息数据的处理分析工作，其主要处理分析的对象是地面建设地理信息的相关数据以及关系，包括各种的空间定位数据、遥感图像数据、图形数据以及不同的属性数据等等，应用这些数据进行对一定区域分布内各种现象的分析和处理工作，并提供相应的规划、决策服务。油田地面建设地理信息数据的处理分析工作主要包括以下内容。
首先，要将现有的生产数据填写入相应的地理信息系统数据库中，为数据的进一步分析和处理提供数据源。一般情况下，工作人员只要使用相应的桌面工具就可以完成对相关数据的加载和维护工作。另外，在数据录入以后，还需要对数据进行适当的维护工作。例如，属性维护可以将数据库中的数据按照专业、分层的方式从数据库仓库中调出，或者，我们还可以根据油田生产建设的需要对井、站等不同设施的属性相关信息进行综合的维护工作。对于不同类型的数据，可以按照不同的要求和准则进行导入和维护。
对于属性数据必不可少的一部分，由于一般情况下，设备数据都存在这批量性的特征，因此，可以使用"批量导入"来对设备数据进行必要的维护工作。这样做的好处是不但对设备数据进行了及时的维护，同时在工作准确性和提高工作效率方面有着积极的意义。
图形数据同属性数据一样，数据量大时需要进行集中、统一的数据迁移。对于每年变动的产能数据则需要通过二级单位的各级维护人员来完成。图形数据的维护包括各种线状数据和点状数据的新建和已建数据的维护。
新建图形数据时，在田地理信息系统中进入“图形编辑”功能，在图层列表选框选择要编辑的图层。然后进行捕捉设置，选好相关图层，就可以根据生产要求进行图形数据的新建工作了。在图形新建完成后，根据系统提供的对话框进行新建图形的属性录入，最后保存、提交即可完成全部的新建工作。
对已建好的的图形数据进行维护时，首先，在相应的图层中调出所需数据图形，然后，选中该数据并激活，使之进入可编辑状态。此时即可对该数据进行编辑维护。最后，只要把该数据保存、提交就完成了编辑工作。
在对属性数据和图形数据完成保存并提交后，并没有最终结束对数据的维护。工作人员所提交的数据必须通过三级用户的三级审核机制来确保数据的准确性。只有完全通过三级审核的数据才能被最终的用户应用。
通过地理信息系统的维护来实现对油田生产、采集信息进行处理工作，同时，还可以使用一定的方式将油田的属性数据和图形数据进行紧密结合，使数据的维护工作方便、快捷，成功实现了对数据有效、合理的管理，为地面工程设计、建设、维护和管理提供了科学有力的信息支撑，提高了油田的管理水平，应用地理信息系统是油田实现工程现代化管理的一种有效途径。
结论
随着我国信息技术、互联网络通信技术、多媒体技术的快速发展，GIS的应用越来越受到广泛的关注。该技术不仅为油田的安全生产提供良好的解决方案，还通过对油田地面建设地理信息数据的处理分析，对大量的数据进行综合管理，从而将油田地面信息化建设引入现代化、科技化的行列。
参考文献
[1]李志军等.油气田开发GIS系统中的对象模型研究[J].西安石油大学学报，2004年.
[2]周京春等.GIS在油田地面工程建设中的应用[J].油气田地面工程，2000年.
地理信息系统导论范文3
[关键词]GIS系统 需求变更 模块化
GIS即地理信息系统(Geographic Information System),经过了40年的发展,到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术,并且得到了极广泛的应用。从应用的角度,GIS系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素,直接影响和协调其它几个组成部分。
一、GIS系统的发展现状
由于各个部门对GIS的应用有不同的需求,目前没有一个GIS软件可以同时满足各个行业的需要,所以在实际工作中对于特定行业的GIS应用,一般都需要进行或多或少的软件开发工作。但无论是GIS基础软件的开发还是在基础软件基础之上的应用开发,无论是大至几百上千万的项目还是几万的小项目,GIS的开发目前在我国都存在一些问题。最主要的原因就是没有遵循软件工程学的科学方法,如:没有足够的分析和设计、代码不规范和文档不完备等。
二、GIS系统存在的问题
人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关。GIS系统作为获取、整理、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。由于信息技术的发展,数字时代的来临,理论上来说,GIS可以运用于现阶段任何行业。
由于GIS工程项目的专业性和复杂性,用户的需求在系统开发的整个过程中都在不断变更。如果没有一个完整的需求变更管理方案就贸然进入设计和开发阶段,所埋下的隐患是:一旦用户的需求发生较大变化,对开发中的系统将可能是毁灭性的打击。这种情况在实践中屡见不鲜。软件项目的目标超出原始计划,业界通常称为项目目标范围蔓延.这是软件开发中的固有矛盾。GIS项目目标定义困难,而且由于开发周期内项目必然会面临改进,这就极易导致项目目标的蔓延。如果处理不当将成为项目失败的主要原因。因此,必须采取一些措施控制对项目目标的蔓延,并确保开发者们不会受到这些改进带来的负面影响。
近些年,GIS更以其强大的地理信息空间分析功能,在GPS及路径优化中发挥着越来越重要的作用。GIS地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说,地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。
三、GIS 系统的应用领域
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
在资源管理主要应用于农业和林业领域,解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。同时,GIS系统在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
近些年,GIS 系统也广泛地用在城市规划和管理方面。例如,在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。商业与市场是一个全新的发展空间,商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数,建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
四、GIS系统的对策研究
GIS软件工程包括GIS工程规划、设计、实施、评价与维护技术,还包括工程的需求控制、质量控制、进度控制、风险控制等管理技术,另外,GIS数据生产的管理与质量控制体系也是GIS工程的重要组成部分。保证一个GIS工程的成功还涉及人员组织技术与成本控制技术,在一定的资金条件下最大限度地满足用户的需要,实现社会效益的同时,还能实现经济效益,也是GIS工程管理的重要任务。
首先:加强GIS软件工程的培训和管理。软件工程的概念还远没有在GIS工程的研究人员、开发人员、管理人员的头脑中扎下根来,软件工程的方法还远没有成为完成GIS工程的自觉行为。要提高GIS工程研究人员,开发人员和管理人员对软件工程的重视,首先就要加强GIS软件工程的教育工作。如在大学中开设GIS软件工程课程或在相关课程中将GIS软件工程作为重点章节进行讲授。加强GIS从业人员的继续教育,让GIS从业人员认识到在GIS工程中实施软件工程学方法是必然的。
其次:详细的系统分析和设计。由于用户需求涉及的因素较多,而用户与软件人员之间由于背景知识、看待问题的角度等的差异,对需求的描述和理解可能会不完备或存在不一致。在实际工作中,用户的需求还常常随外部条件或内在因素的变动而呈现易变的特点。充分地需求分析及系统分析可以最大限度地消除用户与软件人员之间的不一致,详细地系统设计和代码设计可以提高软件的质量,增强系统的可移植性,提高工作效率。
参考文献:
[1]张超等:地理信息系统[M],北京:高等教育出版社,2000
地理信息系统导论范文4
摘要：文章从数字城市入手，通过昌平地震信息平台的建立，简要介绍了该平台业务系统的功能，详细阐述了地理信息系统中网络分析、地震影响区域分析等功能。
关键词：地震；地理信息；空间数据
中图分类号：P315.78 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0253-02
一、数字城市
数字城市是数字地球的重要组成部分，是人类以数字的形式再现的城市信息场，是信息化的城市。它主要是综合运用3S（地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS）、网络以及虚拟仿真等技术，实现对城市各种信息的采集、动态更新和监测管理、辅助决策等功能。
在“数字北京”的带动下，“数字昌平”实质是电子政务与电子商务的一体化集成，是在昌平公用信息平台的基础上，构建政府信息系统和企业信息系统，为政府和企业管理与决策提供服眨并为公众提供信息服务。
依托“数字昌平”，构建北京市昌平区地震信息平台，平台具备日常信息管理和空间信息分析功能，为地震预案提供数据保障和宏观决策依据。可以实现地震办所关心的防灾、救灾、应急指挥、地震带、监控点等相关数据与昌平区信息资源数据平台上的数据进行整合，同时向昌平区信息资源数据平台发送地震办的相关数据，实现两方面数据的无缝对接。能够完成信息资源数据平台上的实时办公和实时维护相关数据。根据平台建设需求，分为地震业务系统和地理信息系统两部分来完成。
二、地震业务系统建立
地震业务系统所需管理的对象有昌平区辖域内所有与地震相关的地质形态，如断裂带等，同时需要管理与这些因素相关的周边的信息，如断裂带两侧的相关建筑、危险企业、住宅、学校等相关信息，这些信息有助于政府在地震事故发生时将灾害所造成的损失降到最低。同时，业务系统中还需要管理与灾害相关的防灾队伍和后勤队伍的建设。
业务系统应该包括以下相关的业务内容：（1）完成对区内地质形态的信息整理；（2）完成对区内地震防护设施的信息整理；（3）完成对区内地震监控点相关的周边情况数据整理。如图1为地震业务系统总体功能结构图。
三、地理信息平台建立
（一）基本功能
系统可以对地理信息空间数据进行放大、缩小、漫游、全幅显示、测量面积、测量距离、地图下载、数据双向查询等操作。地图下载功能：可以将地图以常用的图像格式（包括BMP和JGP两种）进行下载。
数据双向查询功能主要是针对地震相关设施，结合具体的业务数据库内容，在空间地理信息数据支撑下，实现相关的业务数据选取、查询、统计及专题制图功能内容，具体内容包括：
1.图形与属性的交互式查询：根据所选观测点、避难场所等相关设施可查询对应的属性；根据属性条件可查得相应的图形。
2.图形属性的各种条件组合查询：按照观测点编号、观测点名称、避难所名称、避难所编号、避难人数等各种属性进行组合查询。
3.多源信息查询：用户可以查询所选取的防震相关设施的照片、录像、声音等多媒体联接信息内容。
通过系统可以对空间数据进行加线、平移加线、加面、加两点弧、加三点弧、加图斑、加标注符号、修改地物、删除地物等操作。
空间数据编辑功能包括：地物的分层控制，可控制分层录入、分层显示；设置图式符号、汉字标注，其中标注位置、方向、大小均允许用户进行调整；修改已录入地物图形数据，可用鼠标轻而易举地进行删除、修改；当输入一个图块结束，而结束点已经被输入时，系统自动将线连接到结束点，进行封闭处理。
属性信息编辑功能包括：属性数据的录入、修改，包括：监测站点、宏观点、避让场所、昌平区内断裂带、地震动力分界线、重点部位、路网、危险源、水系、行政区、建筑物的属性信息。
（三）网络分析
网络分析包括资源分配分析、最近避难场所分析、布局合理性分析、路径分析。
1.资源分配分析。资源分配就是为网络中的网线和结点寻找最近（这里的远近是按阻碍强度的大小来确定的）的中心（资源发散或汇集地）。资源分配能为震区确定最近的消防、部队、卫生机构、食品机构等资源分配是模拟资源如何在地震中心和它周围的网线（街道、水路等）、结点（交叉路口、汽车中转站等）间流动的。根据中心容量以及网线和结点的需求将网线和结点分配给中心，分配是沿最佳路径进行的。用户可以通过赋给中心的阻碍限度来控制分配的范围。
2.最近避难场所分析。最近避难场所分析通过地理分析，给出距离某个住宅区或者单位的最近避难场所所在位置，并且显示到达该避难场所的最短路径。
3.布局合理性分析。布局分析是对现有地震观测设施和避难场所的位置按照合理的布局条件进行分析，以及对新建地震观测设施和避难场所位置在总体布局中是否合理提供科学准确的数学依据。
4.路径分析。路径分析其核心是对最佳路径和最短路径的求解。从网络模型的角度看，最佳路径求解就是在指定网络中两结点间找一条阻碍强度最小的路径。最佳路径的产生基于网线和结点转角（如果模型中结点具有转角数据）的阻碍强度。
（四）地震影响区域分析
地震影响区域分析应用地理信息系统的缓冲区分析功能对地震带和断裂带某个范围内的周围房屋、重点单位、重点设施的所受影响的区域进行查询分析。
地震影响区域分析方式有三种：（1）选定点为中心坐标、根据地震强度确定影响半径，系统给定受此影响半径的圆；（2）以选定的一条线为中轴线制定两边距离的区域；（3）任意选定的多边形范围内。
检索的结果为在范围内所受影响的建筑物、重点单位、重点设施、危险源的详细信息。为疏散提供准确科学的依据、并且对震情进行宏观和微观分析，还可以对分析结果进行统计专题分析。
四、总结
综上所述，应用地理信息系统技术通过地震信息平台可以实现两部分功能：（1）完成各委办局日常办公或其相关的事务；（2）使用GIS作为业务系统的办公工作平台，用MIS作为日常数据存储及查询的工作手段，既能满足地震部门工作需要，又可以为地震预案、防灾抗灾提供数据保障和宏观决策依据。
参考文献：
[1]王家耀.关于我国电子政务与数字城市建设的思考[J].测绘科学，2002.
[2]吴彬，苗放，黄舒寒懋，吴宇祥，叶成名.数字地震信息系统应用探讨[J].地理空间信息，2010.
[3]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，1999.
[4]王成余，尹希宝.基于数字昌平组件式WebGIS的实现[J].测绘与空间地理信息，2011，（3）.
地理信息系统导论范文5
【关键词】精准农业；技术体系；发展现状
1 精准农业产生的原因
精确农业（precision agriculture）是由美国农业工作者在20世纪九十年代初倡导并实施的。精准农业的兴起主要有两个原因：一是可持续农业为世人所接受。传统农业的发展在很大程度上依赖于化肥、农药的大量投入的增加而实现。但是由于化学物质的过量投入造成生态环境污染和农产品质量下降，高能耗的生产方式导致农业生产效益低下。在当今农产品市场竞争日趋激烈的时代，急需精准农业这种新的生产模式来适应农业持续发展的需要。二是全球定位系统、地理信息系统、遥感、人工智能等高新技术的产生以及民用化。前者给精准农业的产生提供了思想准备，后者给精准农业的实现提供了技术准备。
2 精准农业内涵及其关键技术
精准农业指的是利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、连续数据采集技术、决策支持系统（DSS）、变量控制技术等现代高新技术获取农田小区作物产量和影响作物生产的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业”。其技术体系由信息数据采集、信息数据处理和决策生成、决策实施等3个环节组成的[1]。如图1所示：
图1 精准农业技术体框架
2.1 地理信息系统（GIS）
地理信息系统是用于输入、存储、查询、分析、和显示地理数据的计算机系统[2]。地理信息系统开始应用于农业领域是在20世纪70年代，最先应用在耕地调查、土地资源评价、农业资源信息管理等方面。到20世纪90年代以后，地理信息系统开始广泛的应用于农业领域，和全球定位系统、遥感、计算机网络技术、自动控制等技术紧密地结合起来，主要用于采集、建立影响农田小区作物生产的地理环境数据、土壤数据、作物苗情数据、病虫害数据、作物产量等空间数据库。并且进行空间信息的地理统计处理、图形处理和表达等，为分析空间和时间差异性和实施调控提供决策方案。
2.2 全球定位系统（GPS）
全球定位系统是指利用定位卫星在全球范围进行定位、导航的系统。利用全球定位系统快速准确的定位系统可以实时的用于农田面积精准测量、农药化肥的精准喷洒，在作物收获时不仅可以精准收获还可以不断地记录下几乎每平方米的产量和其他信息。不仅有助于提高作物的产量还可以降低因化肥农药的过量使用而造成的环境污染。
2.3 遥感（RS）
遥感是指在一定的距离之外，不与目标物体直接接触，通过传感器收集被测目标所发射出来的电磁波能量而加以记录并形成影响，以供有关专业进行信息识别、分类、和分析的一门技术学科[3]。因此遥感技术是未来精准农业主要采用的信息获取手段，是支持大面积快速获得田间数据的重要工具。主要用于土壤数据采集、农业资源监测、作物产量预测、农情预报等方面。
2.4 专家系统（ES）
专家系统是一个能够利用某个领域人类专家水平的知识和经验来解决领域问题的智能计算机程序系统。一般是由知识获取、知识库、推理机和人机界面等几个部分组成的。20世纪70年代专家系统在农业领域初次应用，随着农业专家系统的不断发展，专家系统在农业领域中的应用越来越广泛，已经由单一的施肥、灌溉、病虫害等服务扩展到播前、播种、施肥、灌溉、病虫害、田间管理等全过程。
2.5 决策支持系统（DSS）
决策支持系统是一种以计算机为辅助工具，应用决策科学以及有关科学的理论与方法，以人机交互方式辅助决策者解决半结构或非结构化的决策问题的信息系统。在精准农业技术体系中，决策支持系统可以根据农作物的生长情况、环境因素、结合经济分析以及作物生长相关的数据进行决策，并且根据专家知识，对不同的决策给出最优方案，从而指导田间操作。
2.6 作物模拟模型（CGSM）
作物模拟模型，是指能够定量和动态地描述作物的生长、发育和产量形成过程及其对环境反应的计算机模拟程序[4]。作物模拟技术是60年代初在欧洲及美国出现的[5]，主要通过作物模拟模型研究不同播种时期、不同作物密度以及灌溉时间、灌溉次数、肥料使用量在不同的环境状况下对作物布局和产量的影响。现在将作物生长模拟模型与专家系统、多媒体技术、网络技术、3S技术等技术相结合使得作物模拟模型在生产力预测预警、品种设计与评价、时空尺度分析、环境效应评估等方面发挥更大的作用。
3 我国精准农业的发展现状
我国在1994年就提出在我国进行精准农业研究应用的建议，但是由于当时条件的限制，并没有引起有关部门的重视。近几年随着信息技术的快速发展，信息技术在农业上的应用也得到了重视。国家计委刘江副主任访美后，认为我们应该跟踪国际农业生产技术的前沿领域，开展“精准农业”的研究应用。科技部徐冠华副部长在谈发展“数字地球”时认为，“精准农业”是中国“数字地球”发展战略的切入点之一。国家在863计划中已列入了精准农业的内容，国家计委和北京市政府共同出资在北京搞精准农业示范区。中科院也把精准农业列入知识创新工程计划，我国精准农业的思想已经为科技界和社会广为接受，并在实践上有一些应用。但是“精准农业”在理论上目前还是一些概念性的东西，没有建立先进的体系，不足以对指导精准农业进行深入研究和实践运作。且我国发展精准农业存在诸多限制因素：1）农田类型多种多样、分布零星、人均耕地面积较少不利于联合作业机械的实施。2）农业机械化水平较低且农业科技投入不足精准农业技术一时很难推广。3）农民的信息意识不强、科研成果实用性不足高投入的精准农业在我国的多大部分很难付诸实施。所以我国精准农业的发展还处在起步阶段。
【参考文献】
[1]徐国强，高献坤，田辉，侯瑞娟，余泳昌.精细农业研究[J].农机化研究，2001，01.
[2]Kang-tsung Chang.地理信息系统导论[M].陈建飞，等，译.北京：科学出版社.
[3]张学检，李晓瑞.精准农业及其支撑技术[J].甘肃农业科技，2006.
地理信息系统导论范文6
关键词：数字化；信息化；信息化测绘
1引言
随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善，GIS(Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所认识和接受。近年来，GIS被世界各国普遍重视，尤其是“数字地球”概念的提出，使其核心技术GIS更为各国政府所关注。目前，以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此，本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。
2 GIS技术
GIS(Geotaraphical lnformation Systems)即地理信息系统，是利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具，是一种在计算机软、硬件支持下，把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存贮及输出，以满足应用需要的人―机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析，方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出，满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用，特别是在地域开发、环境保护、资源利用、城市管理、灾情预测、人口控制和交通运输等方面发挥着积极的作用。
GIS技术发展大致经历了三个主要阶段：一是以大型机与UNIX为平台的专业式ProfessionalGIS；二是以PC机为平台的桌面式Desktop GIS；三是以网络(Internet／Intranet)和Client／Server为技术平台的网络GIS、移动式或无线通讯式GIS。随着网络及通信技术的不断发展，网络GIS、移动式或无线通讯式GIS技术，已是空间信息整合技术的主导方向。
3 GIS技术的发展现状
3.1 地理信息地发展现状
随着科学技术和社会经济的发展，GIS系统软件和应用软件日趋成熟和完善，地理信息产业的建立以及数字化信息产品的普及，GIS 的社会需求增大，应用日趋广泛，使其从一门专业技术发展成为一门独立的新兴学科。
（1）3D及4DGIS
现实世界与时间有极密切的关系，被描述的空间数据通常具有显著的时态特征，因此时间维应作为空间数据的一个重要因素引入到GIS 中来。在GIS 中考虑时间的变化，原有的3DGIS 加入时间维，这样便产生了时态GIS或4DGIS。
组件式GIS(COM GIS)
COM GIS（Component Object Model，组件对象模型）是一种以组件为单元的对象模型，各软件组件可以用一种统一的方式进行交互。COM既提供组件之间进行交互的规范，也提供实现交互的环境，组件对象之间交互的规范不依赖于任何特定的语言。组件式GIS是GIS技术与COM 技术的结合，是一种面向对象技术和构件式技术的GIS软件。
互联网地理信息系统（WebGIS）
WebGIS是指基于Internet平台进行信息、数据共享、交流协作，客户端应用软件采用WWW 协议，实现GIS信息的在线查询和业务处理等功能，运行于互联网上的地理信息系统。它是利用Internet 技术来扩展和完善GIS的一项新技术，其核心是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理。WebGIS由多主机、多数据库与多终端，通过Internet/Intranet连接组成，具有客户/服务器（C/S）结构，服务器端向客户端提供信息和服务，客户端具有获得各种空间信息和应用的功
能。WebGIS具有以下的特点：基于Internet/Intranet标准；分布式服务体系结构；对空间数据资源的高效利用；速度快，范围广；数据更新及时；开发工具丰富；界面友好；系统的建设投资小。
嵌入式地理信息系统
即移动GIS（Mobile GIS），又称WAP GIS。WAP（无线应用协议）是为无线设备提供Internet服务而开发的新协议，旨在推进数据业务在移动设备上的实现。它将无线通信技术
和Internet结合起来，通过提供通用平台，把HTML的语言信息转化为用WML描述的信息显数示据在移动屏幕上。
3.2当前GIS发展存在的主要问题
基于以上GIS技术现状研究，本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足，一定程度上制约了GIS技术的发展。
(1)数据结构方面存在的问题
目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统，即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储，当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面，其缺点是处理位置关系（包括相交、通过、包含等）相当费时，且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面，存在着栅格数据分辨率低，精度差；难以建立地物间的拓扑关系；难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题。
(2)GIS模型存在的问题
传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象，使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系，难以表达复杂的地理实体，更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中，如果语义分割不合理，将难以有效表达地理空间实体间的关系，这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展，对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求，使得传统的地理空间数据模型力不从心，逐渐暴露其弊端。
(3)其他方面亟待解决的问题
当前，GIS正处在一个大变革时期，GIS的进一步发展还面临不少问题，主要表现在以下几个方面[5]：①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导，导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差；②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS,不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求，直接影响到GIS的应用效益和生命力；③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的，即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏，涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。
4 GIS技术未来发展趋势
4.1 GIS网络化趋势锐不可挡
计算机网络技术的飞速发展也在推动着GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS日益成为热点，基于WWW的地理信息系统(Web．GIS)已成为近年来GIS研究领域的一个热门话题．webGIS或互联网地理信息系统(IntemetGIS)是当前GIS的一个重要发展方向．随着GIS网络化技术的发展，人们通过互联网可以很方便地查询和获取不同地域、不同时段的地理数据、GIS技术及获取帮助[引，也可以进行数据的实时和修改，真正实现数据共享．
4.2 GIS的全球化发展势在必行
在航空摄影以后，即可利用空中三角测量评定航空摄影质量，并生成影像叠拼图；而过去的空中三角测量要首先由技术人员 ，根据控制点分布的要求、影像的重叠度选取像控点的点位，在遇到大面积水域等情况下，进行空中国三角测量的计划就更加困难。但是，自动空中三角测量能够自动跨越水域屏蔽落水影像，构成拼接图，一般作业员就能布设控制点。过去空中三角测量的“计划”可能就应该在空中三角测量的自由网之后进行。如建立影像的“控制点库”，随着信息化时代的到来，新影像直接与已有的正射影像配准，所谓的“控制点库”的作用酒不太重要了。
4.3 实现“天地一体化”测绘服务体系
天地一体化测绘服务体系：机遇3S和通讯技术集成的地球空间信息科学，利用陆海空天一体化的导航定位和遥测遥感等空间数据获取手段来建立完善的服务体系。
4.4 多学科技术融合和网络化、标准化体系
现代信息化测绘体系，已经说明将来测绘学科必定是需要多种专业技术的综合科学，只有注重多学科知识综合，将各类只是融会贯通，构成有机的知识网络，才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点，更快更好地掌握测绘新理论和新技术，以便进一步提高各项综合能力。
5 结语
测绘,作为经济建设、国防建设和社会发展的基础性事业，在未来20年即面临着广阔的发展空间和良好机遇，同时又面临着严峻的挑战和更高的要求。目前，我国的测绘体系正从数字化测绘向信息化测绘转变。在这种转变过程中，我们还有很多问题亟待解决。只有充分了解了信息化测绘体系的特点，才能调动各方面的积极因素，推动测绘事业与地理信息产业的大发展，实现真正意义上的信息化测绘。
参考文献：
(1) 余明地理信息系统导论. 清华大学出版社，2009
