GIS论文

GIS背景分析与应用

计算机科学与技术学院

2012级苏丽爽

教学号：53120332

GIS背景分析与应用

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，随着GIS的发展，也有称GIS为“地理信息科学”，近年来，也有称GIS为"地理信息服务"。GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起结合Google和网页功能的地理资讯系统架构。GIS与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。

GIS可以分为以下五部分：

1.人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。

2.数据，精确的可用的数据可以影响到查询和分析的结果。

3.硬件，硬件的性能影响到软件对数据的处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。

4.软件，不仅包含GIS软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。

5.过程，GIS 要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。

地理信息系统包含5项基本功能：数据采集与编辑；数据库管理；空间查询和分析；地形分析；制图。

数据采集与编辑功能地理对象的空间位置信息采集、属性信息采集；地理信息输入；地理信息数字化；地理数据的编辑、验证、编码、规范和标准化；符号设计和地图修饰；地理数据入库。

数据库管理功能地理数据库定义、建立；地理数据库操作，包括数据检索、增加、修改、删除等；地理数据库维护、备份和安全；地理数据库更新和变更历史记录。

空间查询和分析功能图形属性双向查询。根据地理对象的图形查询相应的属性信息；按照属性信息的特点，查询对应的地理目标。

地形分析功能 GIS通过构造数字高程模型（DEM）进行有关的地形分析。其中包括等高线分析、透视图分析、坡度坡向分析和断面图分析等。

制图功能 GIS可以根据地理数据库地图生成数字地图，并对数字地图进行整饰，添加图例、颜色和标注，为用户输出全要素地图；根据用户需要，分层输出各种专题地图；可以输出通过空间分析得到的结果图。

随着地理信息系统理论方法和技术的成熟，在农业领域的应用也逐步深入。GIS在农业上主要应用在以下几个方面。

1 利用GlS进行农业区划：在利用GIS进行农业区划以前，农业区划工作一直处于手工阶段，农业科技人员通过大量调查，得到关于农业资源的大量数据，然后对数据进行分析处理，并手工绘制区划图。这种方法不仅费力费时，而且对大量数据的处理能力较差，很难对多因素的大量数据进行规划。利用GIS进行农业区划，可以将现有的资源、经济数据库与GIS结合，很快形成各种农业区划统计图件。也可以将遥感系统(RS)和GIS结合起来，利用RS的遥感结果，结合GIS软件中提供的各种评判方法和区划建模进行不同区划方案的动态模拟与评价，编绘出综合评价图、区划图，直观定量地显示区划结果。这样，保证了区划方法的科学性、针对性和先进性。

2 利用GIS进行土壤适宜性评价：土壤的适宜性评价的目的在于揭示土壤对不同农业用

途的适宜性和限制性，为确定最适宜的用地方式提供依据。利用GIS进行土壤适宜性评价就是根据土壤类型、质地、有机质含量、氮磷钾等其它元素，依据各个元素对某种作物生长的重要性赋予权重，在地理信息系统中分析运算，生成土壤适宜性评价图。也可以依据实际情况建立数学模型，进行农业土地适宜性的单因素评价和多因素综合评价，实现土地适宜性的分等定级。

3 利用GIS开展农业灾害预测与预防研究:利用遥感、GIS和计算机等技术对重大农业气象灾害进行综合测评，为政府和有关部门提供及时有效和准确可靠的决策信息，使减灾、防灾及救灾等有充分的科学依据，是农业生产和农村经济稳定发展的保证。由于GIS具有较完备的空间属性信息，如某一区域经过多少河流，有多少铁路线，有多少商业区等等。若该区域有灾害发生，如遭受一场洪灾，可以根据GIS空间信息计算出大致的受灾面积，进而估算该区域的经济损失；根据GIS的空间特性，对某一区域历史数据的演变分析，对区域内灾害发生的基本规律、时空分布、概率分布、危害程度等进行综合评价和模拟，并对灾害发展趋势进行预测，如对旱灾、涝灾、水灾、作物病虫害等农业灾害的预测预报、灾情的演变趋势模拟和灾情的动态变化，为防灾减灾提供分析对策。

4 利用GlS对作物种植的适宜性评价:作物种植适宜性评价是针对某种作物在特定地域种植的适宜程度作出的结论性评价。对具体作物在具体地域上能否适宜生长做出定性、定量和定位的评价，不仅能充分利用自然资源，开发土地潜力，实现作物高产，而且能够在现有基础上优化作物种植的总体布局，使区域经济结构和生态环境实现可持续发展。GIS技术已经在种植适宜性评价中开始应用。根据某一作物的生产与气象条件的关系，确定出某一地区某一作物种植的农业气候区划指标，进而采用GIS技术对此地区某作物种植区进行农业气候区划，划分适宜、次适宜和不适宜种植区，为农业结构调整及作物的合理布局提供科学依据。

5 农业资源的清查、核算、评估与监测:农业资源是农业持续发展的基础条件，在进行农业生产决策之前必须清查资源，包括自然资源和社会经济资源，这是一项复杂而费时的工作。而利用GIS和RS结合，能够快速、准确地查清、核算、监测某一区域的农业资源。利用遥感系统可以快速地获取研究区域内的农业资源的遥感图象；将图象信息传递给GIS，经GIS的判读解析，提取有用信息，建立区域农业空间数据库；利用GIS的统计和覆盖功能可以快速地实现农业资源数据的再现；利用GIS制作出所需的各种资源要素的图件，如土地利用现状图、植被分布图、水分利用图、地形地貌图等一系列社会经济条件统计图等专题信息图，还可以利用这些图进行叠加分析而获得综合信息图；也可以结合一些模型对具有时空变化特点的资源进行存量和价值量的估算。利用RS定期地对农业资源的质和量进行动态监测，及时更新GIS空间数据库，从而使人们动态地了解农业资源的变化情况。

6 农作物估产和监测:农作物估产和监测对国家及时了解农作物产量，制定粮食进出口政策和价格至为重要，联合国粮农组织(FAO)及大多数国家都将其作为头等大事来抓。作物估产的内容主要有两方面，一是估算作物种植面积；二是由单产模型、长势遥感监测来确定估产模式。利用GIS完成这项任务，而且能做到又快又准又省。砸生产中，通过遥感方法获得作物的长相长势的遥感图象，判读解译RS影像信息，在GIS中对各种空间数据信息进行分析，识别作物类型，通过统计量算出播种面积；进而分析出作物生长过程中自身的态势和环境的变化，再利用GIS系统的模型功能，构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式，把上述因素信息引入模型中便能估算出大面积的作物的产量和长相长势。早在2O世纪7O

年代，美国和苏联就利用这种方法进行作物的估产。

7 农业生态环境的监测和分析:地理信息系统在农业生态环境研究中应用广泛，主要有环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与生态管理以及面源污染等。利用RS和GIS，将二者有机地结合起来对农业生态环境质量进行监测和分析是GIS在农业中应用的又一个新领域。通过遥感方法获得生态环境的遥感图象，将信息输入GIS，在GIS