如何理解地理信息系统的概念精选(九篇)

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第1篇：如何理解地理信息系统的概念范文

关键词：GIS；地理教学；应用

在中学地理教学当中，初中教师现在仍偏重于让学生记忆，这种教学方式不能很好地激发学生学习地理的兴趣和培养学生的学习能力；对于高中生来说，这门课需要理解的内容更多，在教学中如何帮助学生更好地理解所学内容，是所有地理老师面临的问题。地理信息系统可辅助地理教学。随着地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）的日渐成熟和广泛应用，把它引进地理课堂优化教学将会成为未来发展的趋势。同时，GIS作为一项具有广阔发展前景的信息技术将会对中学地理教学起到巨大的推动作用。

一、GIS的概念与特征

GIS的最大、最基本的特征在于它将空间和属性信息有机地结合起来，从空间和属性两个方面对现实对象进行查询、检索和分析，并将结果以各种直观的形式准确、形象地表达出来，即地理数据可视化。GIS采用层的概念组织管理数据，这样可以做到一图多用。同时，根据需要可将不同的层进行叠加分析，对某一区域可做缓冲区分析等等，即地理空间分析。

二、将GIS融入中学地理教学的必要性

1.中学地理课程标准的要求

2003年4月，国家教育部修订、颁布了《普通高中地理课程标准（实验）》（以下简称《标准》），《标准》将普通高中地理课程划分为3个必修模块和7个选修模块。必修模块中的地理信息技术教学内容在必修模块3中，专设了“地理信息技术的应用”标题。7个选修模块由“宇宙与地球”“海洋地理”“旅游地理”“城乡规划”“自然灾害与防治”“环境保护”和“地理信息技术应用”组成。《标准》正是看到了GIS在中学地理教学中的重要性，因此在《标准》中提出了对GIS的教学要求。

2.GIS自身的强大功能

GIS的基本功能是地理数据可视化，它将地理事物和现象的空间分布在地图上最直观地反映出来。随着时代的发展，GIS与Internet、多媒体、虚拟现实技术的结合越来越紧密，这使得它对空间数据的表现力越强，将其引入中学地理教学必将提高教学效果。GIS采用层的概念组织管理空间数据与属性数据。在实际教学中教师可通过点击图层的某一区域获取其属性信息，也可通过输入某个属性条件而了解其空间分布，即实现双向地理查询。通过展示GIS的空间分析功能，不仅让学生对空间概念有了直观的认识，同时提高他们分析问题、解决问题的能力，充分认识到地理信息系统作为决策工具的作用。

三、GIS在中学地理教学中的应用

1.自制教学用图

由于传统教学挂图有时不能很好地反映教师所要讲授的问题，且容易损坏。教师可利用GIS的强大制图功能，自制地图，突出教学主体，方便插入到多媒体课件中。

2.空间查询

利用GIS可实现双向查询，如学习34个省级行政区时，为了方便学生记忆每个省级行政区的名称、简称、位置、轮廓界线，可以逐个以动态闪烁的方式显示，而且分别赋予相应的属性，可以即时查询每个行政单位的面积、人口、社会经济情况等内容。同时，GIS的可视化增强了学生的感性认识，提高了学生的学习兴趣。

随着现代教育技术的高速发展，地理信息系统（GIS）作为地理学第三代语言的重要性不言而喻。在实际教学中要求教师熟练应用GIS解决实际问题的同时还要把这种能力传授给学生，这给中学地理教师提出了新的挑战和机遇。

参考文献：

［1］邬伦.地理信息系统：原理、方法和应用［M］.北京:科学出版社，2001.

第2篇：如何理解地理信息系统的概念范文

【关键词】岩土工程勘察；数字化；GIS；数据库

0 引言

岩土工程地质勘察是工程设计的先决条件，但传统的岩土工程地质勘察资料一般都局限于二维、静态的表达，这种表达描述场地地质空间构造起伏变化的直观性差，不能充分揭示场地地质空间变化的规律，难以使人们直接、准确、完整的理解和感受场地土的物理力学性质变化情况，也越来越不能满足岩土工程的空间分析要求，因此不能很好的服务于工程设计。如何突破传统岩土工程勘察的技术缺陷，如何利用岩土工程勘察资料来推断场地土的区域分布规律，如何利用岩土工程勘察资料来预测场地土的岩土工程性质，是岩土工程界一个古老而又有新意的问题。岩土工程地质勘察数字化主要解决的是岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化和岩土工程勘察数据库的设计。本文在分析、总结前人理论的基础上，提出了岩土工程地质勘察数字化的体系和具体的实现方法。

1 场地方域的数字化―地理信息系统

地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是一门集计算机科学、信息科学、地理学等多门学科为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，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，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。一个典型的GIS系统应包括四个基本的组成部分：计算机系统（硬件、软件）、空间数据库系统、应用人员与组织机构和应用模型。

1.1地理信息系统的功能与应用

作为地理信息自动处理和分析系统，地理信息系统的功能与应用贯穿数据采集、分析、决策应用的全部过程，具体可概括为以下几个方面：

（1）数据采集与编辑。即在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，主要用于获取数据，保证系统数据库中的数据在内容上与空间上的完整性、数据值逻辑一致性等。目前可用于地理信息系统数据采集的方法和技术很多，如跟踪数字化、扫描数字化、遥感等。

（2）数据操作。包括数据的格式化、转换、概化。数据的格式化是指不同数据结构的数据间变换；数据转换包括格式转换（如矢、栅格式的转换）、数据比例尺的变换、投影变换等；数据概化包括数据平滑、特征集结等。

（3）数据的存储与组织。这是一个数据继承的过程，也是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织，其关键是如何将二者融合为一体。

（4）查询、检索、统计、计算功能。这是地理信息系统应具备的最基本的分析功能。

（5）空间分析功能。这是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其它计算机信息系统的根本区别。地理信息系统的空间分析可分为三个不同的层次。一是空间检索，包括从空间位置检索空间实体及其属性和从属性条件集检索到空间实体。第二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性的合并以及特征属性在空间上的连接。第三是空间模拟分析，包括外部的空间模拟分析 （将地理信息系统作为一个通用的空间数据库，而空间模拟分析功能则借助于其它软件）、内部的空间模拟分析（利用地理信息系统软件来提供空间分析模块）和混合型的空间模拟分析（尽可能利用地理信息系统所提供的功能，同时充分发挥地理信息系统使用者的能动性）。

（6）输出功能。以报表、图形、地图等形式显示输出全部或部分数据。

1.2 地理信息系统在岩土工程勘察中的应用

岩土工程勘察设计一体化系统与地理信息系统虽属于两个不同研究领域，但岩土的工程力学性质具有地理信息的属性，即二者之间存在着一个重要的相似之处，即它们都蕴含着与空间坐标有关的信息。岩土工程勘察设计一体化侧重于在空间信息基础上进行设计、并对设计结果做出分析、评价和决策。它离不开全面的空间信息的支持。而地理信息系统侧重于对各种空间信息的采集、管理和分析。如将地理信息系统技术，应用于岩土工程勘察设计，利用GIS强大的数据采集、管理能力和空间查询、空间分析能力，对岩土工程勘察、设计、施工中获取的大量的、形式多样的信息进行有效地管理和分析，并为设计方案的生成、分析、评价和决策提供全面的信息支持，将为岩土工程勘察设计走向一体化开辟一条有效途径。

将地理信息技术用于岩土工程勘察设计，与传统的岩土工程勘察设计技术相比，具有以下优势：

（1）地理信息系统强大的数据采集和数据处理能力，使岩土工程勘察数据来源更加广泛，数据采集质量更高、速度更快。

（2）勘察设计数据具有内容上的复杂性和形式上的多样性等特点，传统的勘察设计系统对其处理显得无能为力。能够描述和表达复杂的空间实体且对于图形、图像数据和属性数据高度集成的地理信息系统数据库，为全面管理勘察设计信息提供了可能，从而为建立完善的专业设计模型、分析模型、评价和辅助决策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空间分析功能，如拓扑叠加、缓冲区分析、数字地形分析等，为建立完善的专业设计、分析、评价、辅助决策模型提供了强有力的分析工具。

（4）GIS强大的可视化操作能力，为岩土工程勘察提供一个可视化操作平台。

2 场地地层的数字化―岩土工程建模

所谓模型，就是根据实物、设计图、构想，按比例、生态或主要特征（属性）做成相似的物体或图件，用以显示、展示、揭示一类事物和问题。在岩土工程学科中，岩土工程地质模型，就是依据工程性状，将重要的岩土工程条件，亦可称要素，按实际状态，简明醒目地用图形表示出来，简言之，即工程与地质条件相互依存关系的图示。这种地质与工程结合形式一一模型，能较好地解决了地质与工程的脱节，便于设计人员充分认识与真正应用好岩土工程工作成果，它深化了岩土工程条件的研究，更抓住了影响工程岩土变形或破坏的关键条件，与此同时，还促进地质与工程结合后的岩土变形规律、效应与法则的理性化，在理论与实用的两方面均会得到实质性的进展。

2.1 岩土工程地质模型的特点

（1）确定性

岩土工程地质模型的应用特点是针对工程所涉岩土实体，它一般表现为场地

或地基。岩土工程工作者解释研究的对象是确定的岩体，相应的它的地质模型应

具有确定性，不应当只局限在有限个剖面上。

（2）可视性

可以有多种方式对岩土工程地质模型进行可视化表述，常见的有以下5种：

①三维景观方式。它容许人们从不同角度、不同方位、不同距离观看三维工程地质模型的表面。为了增强模型的真实感，还要加上光照、纹理等效果，给人以逼真的感觉。但它还是只能看到模型的表面。

②掀盖层三维景观方式。在三维景观方式的基础上，想象掀开上覆的盖层看到下伏工程地质界面，其实是第一种方式的变形。

③透视三维景观方式。假象穿透地质体的一些部分，看到内部的工程地质界面，这也可以看做是掀盖层三维景观方式的一种变形。

④切面方式。假象切开工程地质模型，看到地质模型内部的水平或垂直切面上的地质构造形态。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，还可以采用平行切出一系列切片的方式来形象地反映工程地质模型的内部结构，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种理想方式，地质工作中常用的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维与三维联动效果，即在二维剖面上的修改将影响到三维模型的形态。

⑤投影等值线方式。将工程地质界面的等高线或界面交线垂直地投影到水平面上形成等值线图，地震勘探层位构造图、矿床标高或厚度等值线图等就是投影方式的原形。使用者可以根据工程地质界面的等高线图对工程地质界面的空间形态有着非常好的把握能力，因此，该方法是传统的用二维方式表达三维模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地质模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的实施获取了新的数据资料，需要对己经建立的地质模型进行细化；二是随着研究的深入，岩土工程师对地质模型有了新的认识，需要修改地质模型；三是利用已建立的地质模型指导进一步的勘探工作。可修改性使人们能对地质模型进行修改和处理，使设想中的东西变成虚拟现实。

2.2 岩土工程地质建模的实现方法

岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫数字表面模型）的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法。也是目前广泛使用的建模方法。

表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据。然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法。

（1）图示模型法

常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等。

①边界表示法：通过面、线、点等简单几何元素的属性来表示工程地质体的位置、形状、属性，这种方法用来表示简单物体时十分有效。但对于很不规则的地质实体则很不方便，只有再降低精度要求的情况下，才可以使用。

②规则格网法（Grid ）规则网格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个属性值。

③等值线模型：等值线通常被存成一个有序的坐标点对序列，可以认为是一条带有属性值的简单多边形或多边形弧段。由于等值线模型只表达了区域的部分属性值，往往需要一种插值方法来计算落在等值线外的其它点的属性值，又因为这些点是落在两条等值线包围的区域内，所以，通常只使用外包的两条等值线的属性值进行插值。

④不规则格网法（TIN ） ： TIN模型根据区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

3 岩土工程勘察数据库的建设

岩土工程勘察数据具有多源性和空间性特点，常规关系数据库技术已不能满足人们对这些数据处理的需要，并且岩土工程勘察数据显著的空间特征和复杂的结构属性，使岩土工程勘察成为计算机科学可视化的一个既非常重要又十分复杂的应用领域。如何有效地在数据库系统的基础上利用计算机技术实现岩土工程勘察数据的时空分析、并开展定量结构刻画和空间建模，是摆在当今岩土工程勘察工作者面前的一道难题。值得庆幸的是，随着计算机信息处理技术飞速进步而迅猛发展起来的地理信息系统（GIS）技术，集计算机科学、地理学、地图学、计算机图形学、测绘学、遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学以及数据库技术于一体，以其对空间地理数据强大的储存查询和分析处理功能、鲜明地区别于普通管理信息系统，它将空间数据处理、属性数据处理、空间分析与模型分析等技术与计算机技术紧密结合，展示了极强的空间表现力，它能够对复杂的地球空间数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模，从而为我们开展相关研究提供了一个不可多得的、多学科集成的基础平台。因此，建立以处理空间数据为特征的岩土工程勘察数据库系统和高效、快捷地岩土工程勘察数据进行采集、储存、分类、检索查询、刻画表述、分析建模等功能的GIS平台是完全可以实现的。

3.1 基于GIS的岩土工程勘察数据库的建设

地理信息系统集数据库、制图、空间分析功能为一体，它的出现为地质领域繁杂的数据管理、多源的成果表达形式和空间数据分析提供了快速、方便、准确的手段。建立正确有效的信息数据库无疑是地质数据分析、研究的重要基础，一个高质量的数据库系统将使系统的功能得到最大限度的发挥。

（1）岩土工程勘察数据库的概念模型设计

岩土工程勘察信息处理系统是一个信息处理系统，信息或数据及其作用在信息或数据之上的处理是系统需求分析的主要任务，即要弄清需要有哪些数据，数据之间有何联系，数据本身有何性质，数据的结构和应对数据进行哪些处理，每个处理有什么逻辑功能。因此，为了把用户的数据要求明确地表达出来，首先在较高的抽象层面上，使用一种面向问题的数据模型（概念性数据模型），按照用户的观点来对数据和信息建模。

（2）数据库建立实现

岩土工程一体化系统的数据有三类：用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。

原始数据由测点数据组成，而测点数据又由测点几何属性数据（位置）和测点信息属性数据（地层厚度、地层顶面标高、含水率、孔隙度、抗压强度等物性参数）。

中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作。

最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料（如单孔柱状图、连线剖面图等）和文档资料（如地质勘察报告等）。由于岩土工程的复杂关系，对于岩土工程的数据库管理必须严格遵循时间序列，即遵循原始数据―中间数据―最终数据的关系。

3.2 基于GIS的岩土工程数据库的主要功能

（1）数据输入

数据输入的时候关键是需要注意数据有效性检验和规范化处理。确保进库数据满足实际需要的精度和误差范围。

（2）数据库检索

某一实体的信息包括空间位置数据和属性数据两部分，相应地，数据库检索就可以依据实体的空间位置检索或依据实体的属性进行检索。空间检索包括 “图示点检索”、“图示矩形检索”和“区域检索”，而“条件检索”和“交叉条件检索”则属于属性检索。利用数据库检索这一功能检索和提取数据中的地质信息。

（3）空间分析

空间分析包括以下3个内容：

①叠加分析。包括区对区叠加分析，区对线叠加分析，区对点叠加分析，点对线叠加分析等。

②缓冲区（Buffer）分析。包括点缓冲区分析，线缓冲区分析，区缓冲区分析。

③多层立体叠加。

（4）属性分析

包括为单属性统计分析、单属性累计直方图、单属性累计频率直方图、单属

性分类统计、单属性基本初等函数变换、双属性累计直方图、双属性累计频率直

方图、双属性分类统计、双属性四则运算等。

（5）数据输出

数据库中单表、双表、多表的单项数据、双项数据、多项数据的单向和多向输出和多组合输出。这项功能的完成有赖于上述各项任务的完成程度，其目的是使用数据库中装载的数据来完成某项任务或为某项任务提供数据。

4 结论与建议

本文主要论述了基于GIS的岩土工程数字化系统涉及到的相关理论知识，如地理信息系统理论、地质统计学、土性相关距离理论、地质建模技术、岩土工程数据库技术等，在此基础上，对基于GIS的岩土工程数字化系统进行了研究，提出以下建议：

1、在岩土工程建模中没有考虑断层、透镜体等地质现象的影响，岩土工程

地质模型有一定的局限性。为解决此问题，其中重要的环节是获取研究区域关于

这方面的实际资料，通过知识反馈不断来修正工程地质模型。

2、将研究区域当成一个统一体来看待的，没有区分不同地质单元的差别，如河流、湖泊与陆地的差别，这个问题的解决，应当通过划分区块，将不能统一对待的区域从研究区剔除出来。但这样做，会引起另外一个问题，就是研究区域在平面上就不是连续的，在插值计算时会有突变现象发生。对此问题的研究有待加强。

3、在地质物理力学性质指标的统计计算中是将研究区域作为一个区域体来看待的，而实际上往往是一个大区域在物理力学性质指标上可以划分为几个小区域。对此问题的解决首先确定小分区的边界，然后对每个小分区单独进行统计。

作者简介：赵斌，男，1982年生，2006年7月毕业于沈阳农业大学水利学院，毕业后于辽宁省第五地质大队工作，现主要从事岩土勘察工作。

参考文献：

[1]钟登华，刘东海.工程可视化辅导设计理论方法与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]包惠明，胡长顺.GIS支持下岩土工程勘察设计一体化[J].水文地质工程地质，2002，2：74-74.

[3]沈芳，黄润秋.地理信息系统与地质环境评价[J].地质灾害与环境保护，2000，27（2）：6-10.

[4]方海东，施斌，王宝军.GIS在环境岩土工程中应用的回顾与展望[J].桂林工学院学报，2001，21（4）：371-375.

[5]肖斌，赵鹏大.地质统计学新进展[J].地球科学进展，2000，15（3）：293-295.

[6]谭晓惠，王建国.土性相关距离计算方法的分析探讨[J].合肥工业大学学报，2004，27（11）：1420-1421.

[7]李永兵，陈旭瑞，胡俊峰.基于GIS的地质数据库系统研究现状和发展趋势[J].地球科学进展，2002，24（3）：122-129.

[8]栾骏，唐新军，严和平.工程地质勘查信息系统的设计与开发[J].新疆农业大学学报，2002，25（1）：56-56.

第3篇：如何理解地理信息系统的概念范文

[关键词]：地理信息系统；水土保持；空间数据库

[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

中图分类号：S157.9文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）02-0020-02

1前言    地理信息系统（Geoqrphic Information  System, 简称GIS）管理空间信息和数据库属性数据，广泛应用于国防建设、城市规划、资源管理、环境监测等领域；目前国产GIS软件种类很多（如： MAPGIS、VTEWGIS）在许多领域得到广泛应用与推广，极大激励了GIS技术的发展，被列入各国高科技重点攻关项目，已成为各领域数字信息化建设首选的高科技软件。

2  GIS技术的概述及其研究内容

    2.1  GIS的概念

GIS是一门多学科综合的边缘学科，其核心是计算机科学，基本技术是数据库，地图可视化及空间分析，而GIS是计算机科学，地理系统测量学、地图学、空间学、信息科学等多门学科综合的技术。

GIS狭义的概念可以理解为：1基于数据库的定义：GIS的数据库系统有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询；2基于功能的定义：GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统；3基于应用的定义：由于GIS应用领域的不同， GIS可分为土地信息系统、水土保持规划信息系统、空间决策支持系统等。

2.2  GIS研究的内容

GIS是一种决策支持系统,它与其他信息系统的主要区别是其存储和处理的信息是经过地理编码的,地理位置及与位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。一个完整的地理信息系统主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据(或空间数据) 、系统操作人员4 个部分组成。

    2.2.1  输入系统：地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的工作，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS。扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式，一般采用交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的理想输入方法，而全自动的智能地图识别方法采用较少。

    2.2.2  存储系统：GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题。大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果，可同时高效地处理上万幅的海量地图库。在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求做出快速反应和处理。

    2.2.3  地理数据的操作：GIS对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段，GIS并使图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述。

    2.2.4  空间分析： GIS的空间分析分为矢量数据空间分析和栅格数据空间分析两类：矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析；栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析。

2.2.5  输出：数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解方程过程的最后一道工序，输出形式通常有在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出。

3  地理信息系统模块在水土保持中的应用分析

   在水土保持领域,有铁路工程水土流失监测与管理、黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙的地貌分带研究、土壤侵蚀与土地利用关系研究、区域水土流失快速定量评价、岩溶地区水土流失遥感定量监测研究、土壤侵蚀与其背景的空间分析,建立了小流域水土保持规划信息系统、区域水土流失评价模型、土壤侵蚀背景数据库、水土流失遥感定量模型、水土保持土壤侵蚀信息系统。

3.1  水土保持规划系统平台设计

传统GIS开发平台均采用专门设计的开发语言。例如，Arc/Info采用AML或C++语言，加上庞大的函数、命令库，使得开发技术人员掌握难度较大，递延了应用产品的开发周期。

3.2  水土保持规划系统与GIS组件设计理论

   对于GPS应用，除了需要地图显示、信息查询等一般的GIS功能外，还需要特定的应用功能，如动态目标显示、目标锁定等。这些GPS行业性应用功能组件被封装起来后，开发者的工作就可简化为设置显示目标的图例以及调用、接受数据的方法等。

    3.3  水土保持系统在GIS使用中的优点

    将GIS的功能适当抽象，以组件形式提供开发者使用，会带来许多传统GIS工具无法比拟的优点。

    3.3.1  GIS功能强大、系统处理速度快。

    目前市场上开发使用的GIS组件都是基于128位系统平台的，采用InProc直接调用形式，所以无论是管理大数据的能力还是处理速度方面均不比传统GIS软件逊色。GIS组件完全能够提供拼接、裁剪、叠合、缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力。

    3.3.2  灵活方便、价格适宜。

组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力，并且能以灵活的方式与数据库系统连接这样，用户便能以较好的性能价格比获得或开发最优GIS应用系统。

    3.4   水土保持规划系统中的GIS系统基本功能

建立水土保持规划信息系统的目标是高效地管理海量的多时态水土保持利用数据，实现对水土资源的科学管理，及时提供科学、详实、直观的数据，为水土保持工程的实施决策提供科学依据，实现水土保持生态资源总量动态平衡，最终达到区域水土保持可持续发展。

    3.4.1  查询功能:水土保持规划系统采用关系数据库管理空间数据，空间数据与属性数据一体化，因此图形和属性之间相互查询比较方便。查询包括对图形和属性的双向查询、图形定位等查询功能。

    3.4.2  统计分析功能:水土保持统计分析是水土保持规划信息系统的重要组成部分。通过水土保持统计了解土地数量结构、利用状况的区域分布特征。

    3.4.3  变更编辑功能：水土保持规划系统变更是指水土保持利用状况发生的变化，即地类、面积发生的变化。系统提供各种图形和属性变更工具，图形变更能够直接输入精确坐标进行变更操作，图形变更时自动生成新实体编号（如图斑编号），避免重号的发生。

3.4.4  制图显示功能:制图显示功能包括常规的地图操作，如放大、缩小，地图图层控制管理等；创建默认水土保持规划(现状)利用图，创建各种专题图如单一值规划图、等级符号图、统计专题图等。利用等高线和高程点生成DEM和数字正射影像，并与水土保持利用图叠加显示，生成形象直观的水土保持土地利用图，可以很直观地看出地类在地形上的分布情况。

3.4.5   输出功能:根据用户具体要求可以输出多种形式的数据、报表、图表，按小流域或者区划可以输出一定比例的水土保持土地利用图、水土保持规划图、水土流失现状图等。

4GIS的应用前景

目前，GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。未来空间数据采集和GIS技术将会有新的更大的发展，由于GIS本身的特点，过去建立起来的城市GIS系统的实际效益在未来几年将会逐步显示出来，人们的认识会进一步提高，城市GIS的生命力将愈加旺盛，并将会发挥应有的、符合其特点的作用，GIS也将真正走向产业化和市场化。

[参考文献]:

[1] 孙九林. 国土资源信息系统的研究与建立[M] . 北京:能源出版社,19861

[2] 吴信才.地理信息系统的基本技术与发展动态[J].省略.2005.2.5

第4篇：如何理解地理信息系统的概念范文

【关键词】GIS;专业英语;教学实践

测绘地理信息是涉及地球表面数据收集、处理、分析、制图与可视化的学科。目前该学科处于高速发展阶段，很多新兴技术不断产生，需要从业者能够从英语材料上获取最新技术进展，灵活应用。因此，在该专业开设专业英语课程十分必要。笔者所讲授的专业方向为地图学与地理信息系统，专业英语课程安排在大三上下两个学期。该课程的目标是使学生在学习完通识英语后能够直接转入英语在专业领域的应用阶段，提高英语的综合使用能力;在知识层次上偏重于核心概念和原理的理解，摒弃过于晦涩的技术细节。同时，为使地图学专业学生对整个测绘系统体系有一个全面的认知，在学科内容上安排了相邻专业通识内容，包括大地测量，全球导航卫星系统，摄影测量等内容的介绍。在地图学与地理信息系统方向上，课程内容适当深入。

在课程建设和教学实践过程中，笔者始终思考的两个问题：（1）如何提高学生对专业英语的学习兴趣？（2）如何保证学生的持续注意力？在教学实践中，笔者的经验是通过多种教学手段结合，控制课堂节奏两个方面来把握，具体介绍如下。

一、课程设置

1授课阶段划分与组织

笔者把每一次课的结构划分为预热阶段、知识回顾、内容讲授、课堂互动、多媒体教学阶段。其中知识回顾、内容讲授、课堂互动为必选阶段。

1）预热阶段：从学科趣闻轶事，近期发生的重大新闻事件等方面寻找英文原文报道或新闻视频，与同学一起学习交流。材料内容一般与当天课程内容具有一定相关性，以起到课程导引目的，同时增加趣味性。重大新闻事件材料往往在上课前几天的备课阶段寻找与课程内容相关的、能够激起学生讨论热情的材料。比如2014年马航失联航班事件涉及到地图、定位、GPS等内容，与本专业内容结合密切，被选入预热阶段的学习材料。

2）知识回顾：根据艾宾浩斯记忆曲线，记忆专业术语最好的方式就是通过重复。因此，我在这门课程中的知识和语言回顾分几个阶段。首先，联系较为紧密的知识讲授完毕后，进入小结性回顾。其次，每周上课时对上周内容进行回顾。最后，第二学期对上学期内容做简单回顾。此外，学科中较为普遍的原理会在课程讲授中进行适时阐述和提问，以深化理解。

3）内容讲授：所有核心概念以及专业词汇都在这个阶段介绍。

4）课堂互动：主要通过课堂问答，学生讨论，临场翻译等形式开展。这一阶段主要训练学生的词汇发音，口语表达。此外，由于学生从被动接受变为主动思考，左右脑发生转换，可是紧张的大脑得到休息，为再次集中注意做好准备。

5）多媒体教学：本课程每周课程中都会安排多媒体内容，形式多为视频报告。本学科属于新兴发展的交叉学科，需要涉及多个学科交叉的内容学习，通过互联网获得的学科最新发展状况，有利于开阔学生眼界。此外可训练学生对专业内容的听力能力，通常播放两遍，第一遍获得内容梗概，第二遍抓取细节信息，在关键时刻老师暂停视频，进行讲解。

2灵活调节课堂节奏

控制课堂节奏旨在保证学生有效注意力的持续时长。每周课程通常安排为两节或三节连上，不光老师吃不消，学生高效学习的时间也不能保证。因此，合理调节课堂节奏至关重要。预热阶段往往能够使学生较为轻松的进入到上课状态，课堂互动和多媒体教学可以起到很好的调节作用，因此通常视学生状态而定。当老师和学生都觉得注意力涣散时，可转入课堂互动或多媒体教学阶段。这两种手段往往能够激起学生讨论，使大脑重新充电，往往效果不错。

二、与中文课程的协调

非母语教学环境下并不适合从一开始就学习全新的内容，所以在初期笔者将内容锁定在已经学过的专业内容，如果选择与本学期正在进行的课程同步，一般在课程时间安排上比同步课程相对滞后较好。这样有两点好处：（1）学生对于知识内容和知识体系较为熟悉，只是对相应的英语表述较为陌生，这样能降低学生的认知负荷，较快的建立专业术语和现有知识体系的对应关系;（2）通过英语语言对习得专业知识的学习，温故而知新，且英文材料能够从不同角度对同一知识进行阐述，能够巩固加深对专业知识的理解。

三、重视阅读与听力训练

加大语言刺激的输入量，语言输出会变得顺其自然。从笔者的海外留学经历来看，英语口语和写作（语言输出）就是在大量练习中不断积累和逐步成长的。然而，孤立的说和写很难取得实质性进步，一种输出需要对应一种输入，如口语对应听力，写作对应阅读。口语的提升一定是伴随着听力的刺激，当听力刺激达到一定量时，学习者就会想要主动进行口语表达。类似的，写作的提升则依赖大量的阅读输入，在阅读科技文献的时候，尽量选择母语国家作者的文章，内容上适合选择难度适中、具有较广读者群的科技文章，借鉴其谋篇布局，起承转合，特定表述，固定搭配等，然后在自己写作的时候尽量应用学到的用法，使英语写作越来越地道。

四、口语练习中的认知层次与认知支持

在课堂互动环节的问答从认知层次上分为低阶思维技巧（如what，when，where，which问题）和高阶思维技巧（如why，how问题）。后者需要用到更为复杂的语言技巧，认知负荷较大，根据国际同行的经验，应该在课程初期就尽快让学生进入发展高阶思维技巧阶段。当然，老师应该提供一定的认知支持，比如提供学生语言元素，让学生组织因果或逻辑关系。此外，笔者推荐使用概念图来辅助语言组织，概念图能够将所述内容可视化的展现在纸面上，并指明概念间的关系，能够记录非线性语言结构，在讲述时只用对概念图上的关键点进行正常语言组织，能够丰富对一个内容的口语描述。

五、结语

目前各大高校都在提升学校和学科专业在全国乃至全世界的影响力，专业英语课程首当其冲。为了提高学生在专业业务方面的英语综合应用能力，提高专业英语课程的教学效果也十分必要。本文以测绘类专业英语教学实践为例，探讨了教学目的，教学内容，教学方法，注意事项等方面，以供相关专业老师讨论，共同进步。

参考文献：

[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]吴洁.如何开展和改进专业英语教学[J].广西教育学院学报，2002（2）：34-37.

第5篇：如何理解地理信息系统的概念范文

这首单曲是Beyond乐队考察非洲难民区后有感而作的一首脍炙人口的歌曲，现在想来之所以歌曲写得这么好，是因为黄氏兄弟从小也成长在类似的环境中。从小七个兄弟姐妹的黄家驹和黄家强成长在劳工家庭，当他们看到非洲的难民后，大脑中的艺术细胞空前活跃，于是便铸就了这首不朽的歌曲。

黄家驹能写这么好的一首曲子，是因为他有着与非洲难民类似的成长经历，而我之所以听到这首歌泪流满面，是因为我那时正巧有着初闯深圳、到处躲避城管和四处寻找免费住处的切实感受。用皮亚杰教育学原理来讲，我们具有共同的“图式”；用建构主义理论来解释，我们头脑中有了相同的建构。

只是，在1991年时，大家都认为人之所以具有类似的情感和经验是由于大脑经过训练，从来不会有人想到，事实上这和大脑的结构有着密切的关系。

2014年，诺贝尔生理学和医学委员会宣布，将当年的诺贝尔医学和生理学奖授予三位科学家：约翰・奥基弗、梅-布里特・莫泽和爱德华・莫泽，以表彰他们对大脑定位系统机理的突破性研究。

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.（我们如何知道我们在哪儿？我们如何从一个地方找到另一个地方？我们如何存储此类信息，以便于我们下次能够迅速找到同一条道路？本年度（2014年）的诺贝尔奖得主发现了一种大脑定位系统――内部GPS，可以指导我们的空间定位，为更高级的认知功能提供了细胞基础。）

约翰・奥基弗的贡献在于，他早在1971年就发现，当受训过的老鼠经过一个特定的迷宫时，老鼠大脑不同部分的神经细胞活跃度与迷宫的地图位置有确定的关联关系。而梅-布里特・莫泽和爱德华・莫泽在20年后的实验中，找到了这种活跃的神经细胞，即网格细胞。也就是说，动物的定位原理在于，大脑中这种处于不同大脑位置的网格细胞映射了动物接收到的地理位置系统，如鸽子之所以不迷路，是因为鸽子大脑中有一条由网格细胞组成的路。

约翰・奥基弗、梅-布里特・莫泽和爱德华・莫泽的发现解决了哲学家和科学家几个世纪以来一直争论不休的问题，即大脑如何对我们周围的空间产生地图，以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航。如果我们的想象力再丰富一些，就会发现三位科学家还解决了建构主义理论中的“图式”，以及再往深一些研究的“思维模式”。人们能否学会一些东西，以及智商相同的人学习同一知识效果迥异，取决于他们大脑中已有的图式是否能够映射到新知识。

春秋时期，相马大师伯乐将相马经写成书，并通过几个特征来识别好马。结果伯乐的儿子找了一个完全符合好马条件的“瘌蛤蟆”。于是，哭笑不得的伯乐说“这马太爱跳了，不好驾驭”，这就是成语“按图索骥”的由来。人们学习知识，如果不经过训练，在大脑中就不能形成立体的图式，从而导致就事论事，拿着概念套，这就是我们常说的书呆子。这也说明，很早人们就意识到，如果按照图纸找马就不会有很大的偏差。而为什么不同的人对同一个概念有完全不同的理解呢？生物学家揭示，人的大脑和计算机完全不同，人们是按照自己大脑中的历史经验（神经突触）的回路以及不同功能的大脑细胞的映射来理解问题的，因而如果加入“图”就能够非常容易地矫正人脑的概念。这里所说的图，不仅仅是地理意义上的图。

宋代的“禹迹图”清晰地记载了大禹治理水的华夏版图，可惜的是，事实上大禹并没有发明横纵直角坐标的地图（图是宋代的），大禹年代所处的时期是通过河流流域的线坐标（如山海经中的往东、往西几百里的表述），以及制作九鼎的方位坐标来定位的，这样就造成了后世的一个遗憾，即《山海经》中所描述的地理位置与现实中国版图很难匹配。但马王堆汉墓中出土的中国目前最早的地图，由于标注了河流和山脉，历史地理学家则很快就能够发现平南王府就在湖南蓝天县。

人们对《尚书・禹贡》中的“禹傅土、堕山、刊木、奠高山大川”有着不同的理解。联系历史，有的学者给出了现代的解释：大禹视察了全部国土，治理了洪水，勘定了九州疆界，命名了高山大川。而现代的有关信息的词汇表达，就是大禹画出了中国第一个地理信息系统。

事实上，地图和大脑中的逻辑图一样，都是现实的逻辑投射到大脑不同位置的网格细胞而已。中国教育鼓励人们学习的方式是“读万卷书、走万里路”，其实这就是在书和路之间做灵魂的旅行，最后找到人脑中的“心中的宇宙”。

各种各样的图，在信息社会逐渐成为大家沟通的语言和数据科学展现的最重要的方式。古代的克里米亚战争，著名的统计学家和护士南丁格尔给司令官画了一张著名的极地图，很快地说服了司令官建立战地医院。而2014年匹兹堡大学的一位教授，将美国200多年的所有传染病画成一张图，极有力地说明了疫苗在传染病中的作用，而且通过改图能够查询到几百年来美国任何一个流行病细节的数据。

由于人的聪明程度不同，建构不同，要想说服别人，语言、文字也许是最蹩脚的使者，图形才是忠实的使者。洋洋洒洒几万字的语言和文字，很可能使人思维混乱，但一张简单的图，即使一字不识的老人也能马上发现问题。因此，随着制图技术的发展，地理信息绘图系统将会逐渐成为信息系统最重要的工具。

而教育就是构建学生头脑中的信息模板和建构，但是我们的教育远不如现实吸引学生。中国的微信用户已超过6.5亿，手机用户也大致在同一个数量级。智能手机中的地理信息系统和位置传感器大量普及，使得摇一摇就能发现附近的美女，摇一摇就能找到附近的美食，相信教育很快也会进入到一个地图时代。

目前，暨南大学药学院、上海中医药大学正在建设的知识地图，已经能够让学生通过智能手机很快地了解校园中的实验仪器、设备和楼层。事实上，只要经费允许，我们可以设想的最终场景是只要摇一摇就能够发现附近的教授、知识点、历史文化和图书。如果我们将社会的历史、地理、文化和科技数据叠加在地图上，则可以轻松地发现附近的中考成绩、名师、历史文化人物、历史故事等。这样的地理信息系统，能够将图书馆堆积的图书、文化馆死去的文字、博物馆藏在地下室中的文物、教育考试院躺在库房的学生成绩以及学校利用率很低的实验设备快速链接，从而为学习者提供一个心中宇宙与历史、地理、科技的链接。

第6篇：如何理解地理信息系统的概念范文

摘 要：一些经典文学作品中蕴含着丰富的地理知识，如儒勒・凡尔纳的科幻小说，用于地理教学，既可以激发学生的学习兴趣，又可以促进学生对经典文学作品的阅读、理解。这也是地理核心素养综合思维在地理教学中的体现。

关键词：文学作品；地理教学；学习兴趣；互动

“兴趣是最好的老师。”其实兴趣也是学习、研究过程中最重要的必备条件，如何激发学生的学习兴趣是教学过程中的重要任务。一些经典文学作品中蕴含着丰富的地理知识，激发了笔者的阅读兴趣，也引发了笔者对文学作品用于地理教学的关注，并探索把文学作品引入地理课堂。以笔者的阅读感受来看，儒勒・凡尔纳的科幻小说中有很多地理知识。因此，笔者以儒勒・凡尔纳的小说为例，进行文学作品与地理教学的互动尝试。

一、儒勒・凡尔纳小说辅助地理教学的优势分析

儒勒・凡尔纳（1828～1905年），是19世纪法国著名的科幻小说家，代表作为三部曲《格兰特船长的儿女》《海底两万里》《神秘岛》，主要作品有《气球上的五星期》《地心游记》《太阳系历险记》《从地球到月球》《环绕月球》《黑印度群岛》《漂逝的半岛》《八十天环游地球》等。

儒勒・凡尔纳的小说中蕴含着丰富的地理知识，另外，他的很多小说都成为世界文学经典，其中《格兰特船长的儿女》《八十天环游地球》《海底两万里》被列入世界少年文学经典文库，也在我校学生推荐阅读书目之中。因此，大部分高中生读过这三本小说。《地心游记》《太阳系历险记》《神秘岛》也是学生所熟悉的。所以，把儒勒・凡尔纳的小说引进地理课堂，既可以引起学生的共鸣，激发学生的学习兴趣，又可以促进学生阅读世界经典文学作品。

二、文学作品与地理教学的互动展示

笔者在“气压带和风带”的教学中，引入了儒勒・凡尔纳的小说《气球上的五星期》。该小说是儒勒・凡尔纳的成名作，描写了一位英国探险家乘坐气球“维多利亚号”从东到西，横穿非洲大陆进行探险的故事。笔者首先请一位阅读过该小说的学生简要介绍小说内容，然后引用小说中英国探险家的话“我希望借助信风飞行，信风的方向总是不变的。”引出信风，引出大气环流概念。以气球“维多利亚号”的飞行路线导入新课，激发学生的学习兴趣，增加了地理课堂学习的趣味性，因此，要对学生进行情感、态度、价值观的教育，希望学生能够利用自己的知识做有意义的事情。

天文对中学生有很强的吸引力，但中学缺少天文课堂，地理课堂便兼顾了天文科普的功能。面浩渺的星空，广大地理教师会因时间安排或自身天文素养缺乏等原因而很难开展天文教学。所以，儒勒・凡尔纳的《太阳系历险记》《从地球到月球》《环绕月

球》等作品引入地理课堂，可以激发和提高学生学习天文的兴趣，有利于顺利展开地理教学。笔者就在“宇宙中的地球”教学中引入了《太阳系历险记》，该小说深入浅出地介绍了彗星、木星、土星等天体的特征和许多有趣的天文知识，虽然很多知识在现在看来是错误的。笔者请学生分享读这篇小说的感受，并判断小说中蕴含的天文知识是否正确。很多学生阅读过这篇小说，踊跃发言，课堂气氛非常活跃。对小说中天文知识正误的判断，有利于培养学生发现问题、鉴别问题的能力，使学生拥有敢于质疑的精神，能够在科学上深入探究。

文学作品，尤其是经典文学作品，作为一种地理素材，具有经典、接受度高的点。对于学生来说，只要阅读过该作品就自然拥有该素材；对于教师来说，要引导学生关注、分析文学作品中的地理知识，激发并提高学生的学习兴趣，有利于促进学生阅读经典文学作品。例如，在笔者所教班级“气压带和风带”学习结束后，就有很多学生表示，会阅读《气球上的五星期》。学科之间是有联系的，运用文学作品辅助地理教学，有效地打破了语文学科与地理学科之间的壁垒，带活了地理课堂，有利于培养学生的综合思维与地理实践能力，提升地理核心素养。

参考文献：

[1]赵春秀.提高学生兴趣的地理教学方法[J].教育与人才，2007（19）.

[2]陈慈颖.地理信息系统在中学地理教学中的应用[J].福建地理，2002（3）.

第7篇：如何理解地理信息系统的概念范文

引言：物流专业课程教学中出现的困难

物流专业是近年来随着互联网和交通运输业的发达而出现的新兴学科，物流的专业课程涉及到的知识面非常庞大，是由多种学科交叉形成的边缘学科，教师在课堂教学的过程中会发现如下方面的问题：

a）概念、流程难以理解

物流专业课程涵盖的知识点涉及到很多新技术、新概念和相应的流程，例如在《物流信息管理》中有条码技术、射频技术、全球定位系统、地理信息系统等，在《物流仿真》课程中有时间推进法、事件调度法、元胞自动机、多智能体仿真以及物流在运输、搬运、存储、处理过程中遇到的各种流程。这些概念和流程在学生学习和教师授课的过程中起着重要的作用。但是由于大部分概念包含知识点庞杂并且有比较高的技术含量，教师们在讲授、学生们在学习的过程中都需要大量的时间来理解。

b）大数据、多媒体以及互联网的冲击

近年来，由于信息技术的发展，教学过程中越来越多得出现跟大数据、多媒体和互联网相关的内容，使用传统的教学方法在一是在形式上不够丰富，还是以单向灌输为主，不能很好的与学生互动，学生们在课堂上处于被动状态，不能很好的理解知识；二是在内容上缺少实用性的技能训练，例如数据的收集、处理、分析等，很难满足的以后工作的需要和学生们的求知欲。

物流专业软件在教学过程中的使用

在实际的教学过程中，我们尝试把教学重点转移到专业软件的使用上，这样做可以有效的将学生们的注意力集中到一些实际的可操作的小问题上。在实际的教学过程中我们以以下三个软件举例来说明如何使用软件教学。

a）Excel的使用

Mapinfo是一款轻量级的流行地理信息系统（GIS）软件，我们教会学生将地理信息数据（如世界地图）导入到软件中，在软件中对点、线、面等图形对象进行空间分析，如相交、相离、包含、周长、面积等分析。GIS软件还在数据的可视化方面有着重要的作用，我们教会学生将一些通过Excel处理过的数据导入的软件中，然后使用专题图的方式可视化的显示出来，这样做既使学生了解了相关的知识也使学生掌握了软件的使用。

c）Flexsim软件的使用

Flexsim是一款比较常用的物流专用仿真软件，它使用直观的三维界面来展示仿真的过程。Flexsim包含了物流系统中常用的三维物件库，用户可以直接从物件库中把相关物件拖入到场景中，并且通过鼠标的控制旋转、缩放物件对象，从多个角度观察对象的细节。在仿真的教学过程中，我们使用Flexsim直观的界面展示物流系统中的工具，通过在Flexsim中逼真的三维重现使学生们了解各种物流过程，学生们还可以对某些物流流程进行改进，再修改仿真模型并运行得到改进后的表现。

图 2 使用Mapinfo软件制作专题图

教学效果的提高

学生们通过在课堂和课下对软件的操作使用，直观深入的了解一些物流专业的概念和流程，使教学效果获得了很大的提高。

a）学生理解能力的提高

学生通过专业软件在对数据、模型进行操作的同时不经意也用到了其他各种相关的知识，例如统计学的知识，计算机的知识等等。由于很多操作过程中的每一个细节出错都会导致结果出问题，这就要求学生对概念和流程的了解达到一定的深度，促使学生通过各方面来了解概念和流程。当所要求的问题被解决的时候，学生们会有一定的成就感，并且更加愿意吸收相关的知识来改进结果，从而形成正反馈。

b）学生课堂注意力的提高

课堂上只使用单方面的知识灌输手段来使学生被动的接受知识会让学生感到枯燥，而使用专业软件来教学，可以让学生产生动手试一试的兴趣，尤其软件使用的数据跟实际问题相关时，学生们接受信息的意愿和效率是普通课堂教学方法的数倍。学生在课堂上的注意力会从抽象的概念转移到实际的软件操作中，这时如果能将概念和具体软件操作结合在一起讲解会得到非常突出的效果。

c）学生实践动手能力的提高

学生在操作专业软件的过程中会遇到很多需要亲自动手解决的问题，例如处理数据出现的瑕疵，输出图表的整理等等。在整个的学习过程中学生都需要独立的思考问题、分析问题和解决问题。这就要求学生在以后的学习过程中遇到问题就会自然的去想如何去解决，怎么样利用工具来处理。这在无形中培养了学生的实践动手能力和独立思考能力，同时也培养了学生的创新能力。.

图 3 使用Flexsim演示物流仿真

结论

第8篇：如何理解地理信息系统的概念范文

关键词：岩土工程；地质勘察；数字化系统

众所周知，如今学科发展的三大支柱是：理论、实验和学科计算机技术。特别是学科计算机的发展为应用学科的发展带来了巨大的变化。三大支柱带来的巨大变化也影响了岩土工程勘察领域。

1我国岩土工程勘察的现状及存在的问题

随着经济和科学技术的发展，岩土勘察设计工作取得了巨大的进步，并与国际差距缩小。但是仍存在有以下几个问题：

1.1勘察资料与设计脱节

由于之前部门长期都是勘察、设计、施工都是分散作业，加之一些新规范，新技术应用不及时，造成岩土工程设计与勘察脱节。这不免造成勘察提供的勘察资料让设计人员往往摸不着头脑。并且就当前实践经验来看，勘察在设计整个过程的参与度还不够。另外，由于设计和勘察的脱节，设计人员往往勘察方面知识不足，很难深层次理解勘察资料，使勘察资料有效性没有得到最大发挥，造成了不必要的浪费和损失。

1.2系统综合能力差

岩土工程勘察设计涉及到方方面面的信息，包括水文、地理等等。然而，现有的岩土工程勘察设计系统还没有实现各类数据的综合采集、分析，因而使得设计方案可以获取的信息量有限，并不能得到全方位的数据支持。

1.3岩土工程勘察设计系统的局限性

现有的岩土工程勘察设计系统不具备空间分析能力，这种局限性极大的限制了其功能的发挥，如难以科学决策支持现有的勘察设计方案，取而代之，现有的勘察设计方案很大程度上受到专业人员主观因素的影响。另外，现有的很多软件都是比较落后的，与实际脱节。落后的软件就很难反应实际的情况，解决具体问题也非常的不完善。

1.4勘察技术与国际水平有较大差距

虽然解放以来我国岩土工程勘察技术取得了巨大的进步，但是与国际先进技术相比，我们仍有很大的差距，主要原因是我们在改革开放以来与国际先进国家技术交流不充分，国内岩土勘察技术成熟的过程相对闭塞，呈现曲折发展的状态。

2数字化系统方案

2.1岩土工程勘察数字化

数字化简单来说就是将一些分散的元素整合在一起，从而成为一个更具有整体性和协调性的整体。正是由于数字化这个巨大的优势，因而被认为是极具有价值的一个过程。如果设计到岩土工程勘察设计这个领域，我们可以将岩土工程勘察数字化解释为不同学科的有效组合。这个数字化系统相比于传统系统的优势在于充分整合和利用现代科学技术。尤其是CAD技术转变，使得信息化采集数据，数字化处理勘察资料，网络化硬件系统等成为可能，并随着其发展逐步建立起完善的工程勘察设计体系。具体说来岩土工程勘察数字化系统的概略工作流程如图1所示。

2.2岩土工程数字化系统的组成

岩土工程数字化系统因承载着采集和整合数据信息的任务，因而对技术的要求比较高，它主要涉及多方面的技术，如地理信息系统（GIS）、数据库、计算机图形学、地质学、地质统计学、地质建模、AutoCAD和Word自动化等。如图2所示，他们以勘察和设计为基础形成一个严密的系统工程：由图2我们可以清晰明了的看到数字化系统将这些技术紧密结合起来并形成了一个体系，这与传统的各学科独立工作不同，这样不仅能够促使各学科的相互渗透，相互交流，同时也方便数据的整合和集成。实现岩土设计数字化必经阶段和前提条件是岩土勘察的数字化，因而我们应加大对岩土勘察数字化的建设。

3数字化系统的实现

岩土工程地质勘察数字化的实现，主要解决以下关键问题：岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化和岩土工程勘察数据库的设计。如何实现这个数字化系统呢，可以结合岩土工程地质勘察与地理信息系统（GIS），这样的好处就在于能够充分利用GIS的优势，充分发挥其效用。众所周知，GIS具有强大的信息采集、处理、分析能力以及空间查询功能。勘察数字化系统与GIS结合可谓是强强联手，一方面可以精确分析勘察数据资料信息，改善传统勘察系统对于复杂多变情况下束手无策的状态。另一方面有利于实现岩土工程勘察数字化系统中场地方域的数字化。因为借助GIS的优势可以创建可视化操作平台，而这个平台是实现勘察数字化的前提条件。如何实现岩土工程勘察数字化系统中物性指标呢？总的来说应该通过理论联系实际，理论作为指导，实际情况作为重要的参考。具体说来，理论主要是指地质统计学、相关距离的基本理论。而所谓的实际就是结合工程情况包括物理力学性质指标、相关距离和工程场地剪切波速等，然后运用理论进行统计计算分析。岩土工程地质建模相关理论详细的对岩土工程勘察参数的数据结构设计以及虚拟岩土工程剖面、地质相关属性等计算的相关技术进行了说明，其实，这就表示岩土工程勘察数字化系统中的场地地层的数字化的实现。总的来说，数字化系统的实现需要考虑当前的现状，并且适应其发展规律，对系统的概念和结构设计进行分析和总结，并综合运用相关技术才得以完成。

岩土工程勘察设计数字化系统是一个系统工程，它跨多个专业多个学科，因而岩土工程勘察设计数字化不是一蹴而就的，而是一项长期的任务。要解决传统的勘察设计情况，就应该深入剖析当前岩土勘察设计的现状，并通过理论和实际的研究创建一个岩土工程勘察设计数字化系统，并且这个系统的开发应得到现有成熟技术并寻求或有的先进技术的支持。只有这样才能够真正实现岩土工程勘察设计数字化。

作者:陈媛媛 单位:四川省川建勘察设计院

参考文献

[1]包世泰，夏斌，蒋鹏，等.基于GIS的地质勘察信息系统设计与实现[J].地理与地理信息科学，2004，20（04）：31-35.

第9篇：如何理解地理信息系统的概念范文

地理信息技术是以现代信息技术为技术基础,以全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)等空间信息技术为手段,以计算机、现代网络和通讯技术为技术支撑,为实现快速、高保真、大容量地获取、处理、分析、应用、传输、存储和管理与空间位置有关的数据而建立起的一个技术体系。地理信息技术的快速发展为农业数字化建设和自动化、智能化管理提供坚实的技术基础,并逐渐成为以可持续发展为目标的精准农业技术体系的核心技术。然而,国内外关于地理信息技术应用于精准农业的研究基本上仍是集中于面向大田作物生产的精准农作中的3S技术应用,而没有较全面地研究地理信息技术在整个精准农业体系中的地位和作用。本文旨在探讨地理信息技术在精准农业中的应用前景和问题,为3S技术在精准农业中应用提供思路。

2地理信息技术发展现状

以GPS/GLONASS,以及欧盟即将通过“伽利略”计划建立起的导航卫星系统为代表的全球卫星定位技术具有快速、方便地获取高精度位置信息的优势。目前,差分定位(DifferentialGPS,简称DGPS)系统的定位精度可达到亚米级水平,实时动态差分(RealTimeKine-matic,简称RTK)技术能够在野外实时得到厘米级的定位精度,特别是美国政府取消GPS数据精度选用政策(SA),GPS的民间用户将能够使定位精度提高10倍。因此,全球卫星定位技术将在很多领域逐渐取代常规的光学和电子测量定位仪器。卫星定位技术与现代通讯技术的结合,使空间定位技术发生巨大变革,为信息化农业获取高精度定位信息提供了技术保障。遥感技术蓬勃发展,能够获取多传感器、多时相、高分辨率(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率)的直接或间接反映地球表层地物光谱特征的遥感数据。极高分辨率的卫星遥感影像(如0.61m分辨率QuickBird)民用化和商业化,能够满足大比例尺的农业、资源环境等领域的应用,将成为信息获取的重要数据源。高光谱遥感的发展,展现出遥感在农业中应用的蓬勃生机。在遥感影像处理方面,引入多源信息融合技术和智能专家系统使遥感信息提取迈上一个新的台阶[9]。地理信息系统正向网络化、组件化发展[10],GIS逐步融入IT主流,其应用正走向企业化和社会化。GIS传统功能日臻完善,如查询统计、空间分析、编辑、地理数据可视化、制图等;系统分析和设计全面采用面向对象技术(OOA&OOD),以及空间数据库技术的发展等都为GIS在农业中应用提供很强的理论和技术基础[11]。所有这些核心地理信息技术的发展为精准农业田间信息获取、分析、管理和决策,以及系统集成研究与实践提供了技术基础。

3精准农业技术思想

3.1精准农业的技术思想

上世纪80年代初期,根据农田内以米为单位的小区作物产量、生长环境条件等具有明显的时空差异性,国外学者产生了对农作物实施定位管理(Site-specificManagement)、根据实际需要进行变量投入(VariableRateTechnology)等农业生产的精准管理思想,进而提出了精准农业(PrecisionAgriculture)的概念。精准农业的思想实质就是通过各种技术手段来获取农田内不同单元小区的农作物具体生产环境信息,并根据这些信息确定各个小区内的最为经济和科学合理的农业生产投入,达到获得经济、环境等方面最高回报的目的,从而实现农业生产的精准管理[2,3]。

3.2精准农业技术体系

精准农业强调经济、生态和社会效益的统一,实现定位、定量、定时的最优化生产管理,由此可见,精准农业是一种基于空间信息管理和变异分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系,以地理信息技术为主体的信息技术是精准农业的技术核心,基于知识和先进技术的现代农田精准农业技术体系至少包括以下方面:地理信息技术(GIS、RS、GPS)、生物技术、农业专家系统(ES)、决策支持系统(DSS)、工程装备技术等[13]。通常所说的精准农业的核心是强调减少种植管理过程中的农业投入,因此研究将精准农业分为田间信息获取、信息分析处理、决策分析、精准实施4个过程[12]。精准农业的目标不单是尽量减少投入,更重要的是要获得经济、环境等方面的最高回报,因此笔者认为整个精准农业种植循环过程应该经过产前规划、产中种植管理、产后分析、产后加工和产后销售等5个环节。其中产中种植管理是体现精准农业核心思想的重要环节,几乎涉及精准农业技术体系中的所有技术。目前,国内外研究的核心在于种植管理中的时空变异信息获取与提取(传感器、遥感软硬件研制)技术、信息处理与分析方法、决策分析集成系统,以及携带DGPS的智能农机系统,这些正是精准农业实施和推广必须解决的关键技术。

3.3精准农业发展现状

20世纪90年代以来,发达国家许多学者着力于研究运用高新技术提高农业劳动生产率和农资利用率,以达到经济效益、生态效益和社会效益的最大统一,最终实现农业生产可持续发展。他们的研究取得了令人瞩目的成果,并建立了若干支持精细农业技术的示范应用系统[1,4～7],如美国CaseIH公司的AFS(AdvancedFarm-ingSystem)、英国MasseyFerguson的FieldStar、美国JohnDeree公司的GreenStar等。在实践过程中,也已经获得较好的效果,精准农业在大农场生产中已得到较广泛的应用,并且许多成熟的技术已经形成。据统计,到1995年,美国约有5%的作物面积上不同程度地应用了精准农业技术[12],在西方发达国家,精准农业技术思想也逐渐被农场管理人员了解和接受,并且成立了许多以精准农业为基础的服务机构。近年来不仅西方发达国家对精准农业的技术实践引起重视,在日本、韩国、巴西、马来西亚等国亦已开始了试验示范研究[8]。在我国,从事农业研究的人员首先开始了精准农业研究,随后生物技术、信息技术、地理科学和生态学研究人员对此表示了浓厚的兴趣,并且先后开展了关于技术体系、发展策略等方面的研究[14～23]。但从总体上我国对精准农业的研究还处在引进和消化吸收阶段,还没有形成较为系统的学术思想和技术体系。目前已经在北京和上海建成两个精准农业示范区。

4地理信息技术在精准农业中应用

精准农业实施的前提是及时采集分析土壤肥力和作物生长状况的空间差异信息,生成田间管理处方,以实现精准的定位和定量的田间管理,因此,地理信息技术应在精准农业中扮演重要的角色。国外关于精准农业的研究基本上仍是集中于利用3S空间信息技术和作物生产管理决策支持技术(DSS)为基础的、面向大田作物生产的精准农作技术,而没有较全面地研究地理信息技术在整个精准农业体系中的应用。

4.1全球定位系统应用

GPS技术为土壤类型、土壤肥力特性、水分、作物生长发育状况、病虫草害及农作物产量等田间信息采样和决策方案的田间实施提供准确的空间位置信息。在精准农业中,GPS作用主要有三点:控制测量、农田信息采集定位(采样定位和遥感信息定位)和控制导航。目前,GPS应用研究主要在研制基于移动电脑或掌上电脑的农田信息采集系统和携带GPS接收机的智能农机系统两个方面。如美国FieldWorker公司的基于掌上电脑的信息采集软件FieldWorker能很好地满足精准农业农田信息采集的需要;美国Trimble公司的AgGPS160PortableComputer能实现田间成图、各种作物及其生长环境属性信息记录、获取来自各种田间环境传感器的信息。智能农业机械在田间进行农作生产时通过GPS获取的精确定位信息实施导航监控,同时能够实时获得农作物生长状态信息和与之相关的空间位置信息。目前智能农机应用研究最为成功的是带有GPS定位系统的能够获取田间作物产量信息的联合收割机[24]。变量施用机具是精准农业的田间实现,国内外的研究均很多,如变量施肥机、变量播种机、变量灌溉和喷药机等,其中变量施肥是精准农业变量施用技术的第一项内容,也是研究最多的项目,但无论如何,单纯用于农田信息采集的软件系统将随着遥感在农田信息获取应用的不断深入而被淘汰,取代它的将是集成GPS的遥感系统与智能农机系统。可以预见,集成GPS的遥感成像系统将在获取田间“空间差异”信息方面发挥巨大作用。

4.2遥感应用

田间时空变异信息获取方式有传统田间采样测试、GPS田间信息采集、智能农机系统作业采集和多平台遥感信息采集系统。然而遥感能够以“无损测试”方式方便、及时、准确地获取反映较大面积内的“面状”地物性质与状态信息。而其它方式获取的“点状”信息显然不足以了解全局,而且人工采样都会对作物造成不同程度上破坏。因此遥感将在实现大面积情况下作物长势与营养实时诊断中发挥不可替代的作用。目前遥感应用研究主要集中在对地面光谱测量数据和采样测试相关数据的分析,建立遥感数据与土壤状况或作物生物物理化学参数(如叶面积指数、叶绿素含量、土壤特性等)之间的相关关系,结合作物生态生理过程间接获取作物农学特性(作物冠层营养水平、籽粒与生物质产量、质量等信息)。在大面积农作物宏观长势监测、农作物宏观估产、农情宏观预报、农业资源调查等方面,遥感已经发挥其应有的作用,而且研制出了可行的技术路线[28,29],如东北玉米、华北小麦和南方水稻估产精度达到90%以上。高光谱遥感是遥感发展的一个重要趋势,光谱分辨率达到纳米级的高光谱遥感数据可以很好地描述作物的“红边”特性(红边位置、红边斜率、“红移”、“蓝移”),区分作物叶片生化成分、含量及其变化[27],还可以用来减弱土壤对作物光谱的影响,作物具有一些明显的、独特的吸收特征。作物生物物理和生物化学信息是研究理解植被生态系统过程和生理机制的重要参数,是诊断植物营养状况的重要依据,国内外许多学者已经涉足高光谱遥感在植被生物物理信息和生物化学信息提取方面的研究[25,26]。高光谱遥感以其高光谱分辨率特性所携带的丰富光谱信息为遥感应用带来了强大的活力,通过分析高光谱植被指数与农作物特征的关系,选择表征农作物特征的特定波段和光谱参量可以较好地反演作物生物物理和生物化学信息。在精准农业体系中,遥感(特别是高光谱遥感)将为精准农业实施提供大量的田间时空变化信息,遥感技术将成为监测土壤和作物养分变化、水分胁迫和病虫害等的主要数据源。由于航空、航天遥感成本较高,而且受信息获取的滞后性、信息分析处理方法等因素的限制,目前许多学者开始研制基于地物光谱特征,并用于田间低成本间接测定作物养分和生化参数的仪器和工具,如NDVI测量仪、LAI测量仪、谷物品质测量仪等,这在卫星和航空遥感技术进一步发展和成熟前,正在被发展为高密度获取农田信息的技术手段。

4.3地理信息系统应用

GIS在精准农业技术体系中的地位举足轻重,其作用不仅在于从田间信息采集、信息处理与管理、信息分析,到田间决策方案实施的整个种植管理过程,而且贯穿规划、种植管理、产后分析、产后加工及销售的整个种植循环过程。这要归功于精准农业实施对空间信息的依赖性。在精准农业体系中,GIS不再是一个孤立的系统,而是围绕精准农业核心思想而提供较全面的地理信息服务的平台,而且该平台与其它系统或用户之间通过信息交换而紧密联系。概括来说,这种地理信息服务主要包括信息管理服务、信息交换与更新服务、信息决策分析服务和信息服务等4项,如图2所示。

4.3.1农田信息管理

农田信息具有多源性,具体表现在存储格式多样性、多尺度性、获取方式多样性,另外还包括系统或数据库数据组织的复杂性。通过GIS平台,在融合多源数据的基础上建立农田管理系统,实现对多源、多时相农田信息的有序管理和分析,这是精准农业实施的基础,其作用表现在数据组织和集成管理、空间分析查询、空间数据更新与综合处理、可视化分析与表达。GIS为田间信息采集提供基础信息,也为田间变量实施决策分析提供信息源,因此农田地理信息系统是精准农业实施的信息管理员。目前GIS在国外精准农业应用中还处在农田边界图管理、土壤肥力管理、产量分布图管理分析和GIS制图阶段,并没有充分发挥GIS应有的作用,相应的管理软件也不成熟。虽然经过几十年的发展,国外许多GIS产商开发了诸如ArcGIS产品系列、MapInfo系列等通用GIS软件,但这些软件与农业生产有关的功能只是很小一部分,而且它们价格昂贵。然而,应用于精准农业的GIS应用系统应该是小型廉价且适用的农场信息系统FIS(FarmInformationSystem)。因此根据农业信息采集、存储和处理分析的特点,研发功能针对性强的FIS是农业GIS发展的一个方向。

4.3.2信息更新与交换

信息更新与交换服务是服务平台的重要组成部分。数据是系统的血液,平台的生命力在于信息的现势性及可更新性。信息更新一般分为两个层次:一是不定期的局部数据更新;二是周期性的全局数据更新。信息交换是信息进出服务平台的通道,解决服务平台与各种数据采集系统、应用系统之间的数据交换问题。遥感信息的特点决定了它必将成为农田信息获取的主要手段,然而从遥感获取的不是直接用于精准农业的信息,如土壤水分、作物冠层生化参数等,而需要通过分析建立遥感信息与土壤和作物生长状态相关的参数之间的关系,这是限制遥感信息应用与农业信息获取的“瓶颈”。GIS的参与将为遥感信息提取提供新的思路,提供背景数据和分析方法。遥感和地理信息集成研究,脱离庞大昂贵的遥感影像处理系统,开发服务于具体应用的遥感和GIS集成系统,是GIS应用于农业的又一个重要方向。

4.3.3决策分析

决策分析服务是整个地理信息服务平台的核心部分,利用已有的信息,根据不同应用目的,集成相应的知识和模型,分析生成供决策服务的知识,这是地理信息技术在精准农业应用中的首要目的。信息分析服务是一个知识挖掘的过程,其关键是GIS与专家系统、模型库系统集成,其集成程度决定分析效率和分析结果的可靠性。决策分析可以归纳为产前规划评价分析、产中监测与控制分析,以及产后分析与销售管理。规划评价主要利用区域自然要素、社会经济要素、产量历史数据、作物品种特性等进行农业区的规划、种植区划、作物种植适宜性评价和作物品质区划,这方面的GIS应用研究取得了一定的进展[32,33]。实现以高产、高效、优质和实时管理为目标,为农业生产提供一个合理、详细、完整的农田作业规划,它是精准农业实施的基础。如通过分析产量数据、肥力水平和作物生长的适宜性,选择合适的品种、肥料和农业机械设备,制定合理的耕作计划。监测与控制分析是信息分析决策服务的一个重要内容,是最能体现精准农业核心思想的内容。将GIS作为决策分析的平台为精准农业实施提供决策和控制的依据是其在精准农业中的另一个发展方向。通过GIS集成作物栽培管理辅助决策支持系统与作物生产管理与长势预测模拟模型、投入产出模拟模型和智能化农作专家系统,根据作物长势和其背景状况做出诊断,提出科学处方,调控操作。将不同类型的地理数据,如土壤、作物、气象和土地历史等,与水分运动、溶质运移、农药渗漏、作物生长、土壤侵蚀等各种模拟模型和专家知识和推理机整合,产生支持定位实施的“农作处方”,这一切都需要集成模拟模型和专家系统的GIS应用服务平台的支持。也正是GIS的这一功能才使得用于变量作业的农艺处方生成得以实现,同时也能够通过专家系统实现精准农业实施中的自动控制。国内有学者开始研究采用GIS进行施肥推荐处方生成[30,31]。

4.3.4产后分析与销售管理

从精准农业实施的经济效益和产业化角度考虑,GIS在精准农业中的应用并没有随着精准农业田间实施全过程的结束而终止,它还在后续工作中起着重要作用。利用产后产量分析为下一种植循环的规划提供决策信息,这是当前国外精准农业体系中注意得比较多的一项内容,但仅此而已,它们并没有从市场销售角度考虑GIS的应用。目前,作物生产已开始由单纯追求高产模式向优质、专用和高效的方向转变,利用品质监测信息可用于指导粮食分类加工,大幅度提高加工品质和附加值,这是产后基于GIS分析的又一个内容。市场分析是根据作物产量和品质,以及社会经济要素进行分析,用于指导粮食销售价格和销售方向,从而提高粮食生产的经济效益。销售管理主要对客户和粮食配送的管理,分为客户关系管理和物流管理,它是提高粮食销售管理效率的必要前提。因此研发为精准农业服务的产后市场分析和销售管理的应用软件是GIS应用于精准农业中的一个重要补充,具有较大应用前景。

4.3.5空间信息

利用GIS进行空间信息服务是精准农业体系中“空间变异信息”的重要消费者,它通过Internet或无线(有线)通讯向公众原始和分析结果信息。的空间信息可以包括农田作物长势监测信息、作物产量及品质监测和预测信息、产品供需分布信息等,空间信息将使地理信息技术在精准农业中的应用走向社会化,这是产业化发展的重要方向。

5应用前景与产业化发展