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篇1
地理信息技术类试题的解答必须在理解3S技术的概念、工作原理、功能和应用范围的基础上进行，结合试题相关情境信息的提取，做到有的放矢。一项工作可用到一种或几种3S技术，要认真审清题目，提炼题目中提供的有用信息。如某山区森林火灾发生，着火地点的确定应用了GPS技术，火灾范围的动态检测应用了RS技术，GIS技术可以对火势情况进行分析和预报。
1.遥感（RS）。遥感是应用相关仪器从远处获得观察对象信息的综合技术。它的基本工作原理是利用装在飞机或人造卫星等上面的光学和电子设备，接受地球上物体反射或辐射的电磁波，形成影像，再将影像传回地面接收站，使用处理和识别设备对影像进行处理和分析，获得地物的信息。
遥感的功能表现在能够精确观测远距离、大范围的地理事物，如地球影像、黄土高原影像的获取；能及时、持久地检测事物的发展变化，如对台风、沙尘暴的发生发展和消亡进行动态监测等。可应用于测绘制图、自然资源调查、环境与灾害监测评价等。
2.全球定位系统（GPS）。GPS是美国研发的精密卫星定位与导航系统，具有海陆空全方位实时三维定位与导航能力，可以同时获得地面点的经度、纬度、高程、速度。GPS由空间系统、地面监控系统和用户系统三部分组成。其定位原理是：由已知空间位置的GPS卫星发射信号，在地面（或空中）的GPS接收机跟踪接收GPS卫星发射的信号，测量信号从卫星到接收机的传播时间，计算出卫星到接收机的距离。如果接收到3颗卫星信号，GPS接收机可以计算出接收机所在位置的经度、纬度和高程。若接收到4颗卫星信号，就可以获得定位时间。若捕捉到四颗以上的卫星信号，就可以提高定位精度。若接收机不断更新位置，就可以解算出移动方向和速度。
GPS可用于野外勘探包括测绘与资源勘探、交通运输（车辆、船舶、飞机跟踪、调度、路径选择等）、军事（飞机、火炮、地空导弹、制导炸弹等）、旅游导航等领域。
3.地理信息系统（GIS）。GIS是以数据库为基础，在计算机软硬件支持下，对地理数据进行输入、存储、管理、处理、分析和输出的计算机技术系统。它一般由计算机系统、地理数据和应用人员三部分组成。GIS具有四项基本功能，即数据输入与编辑、数据存储与管理、空间查询与分析，制图与产品输出。GIS依托这些基本功能，解决实际的地理问题。
地理数据有矢量数据和栅格数据两种表示方法，如图2所示：
GIS的数据分析方法有缓冲区分析和叠加分析两种方法。可用于政府管理（公共设施、土地、交通、环保等）、公众生活服务（生产、生活、出行等）、科研与国防应用等领域。
在3S技术中，遥感具有快速采集地理数据的优势，为GIS提供多种类、多时相和大范围的地理信息源，也使GIS实现资源与环境动态监测及数据库的实时更新成为可能；GPS是地理事物和现象快速、精密定位的现代化工具，直接为遥感信息和地理信息的快速定位提供保证；GIS则为遥感信息的处理、分析和应用提供技术支持，GIS中存储的电子地图等信息可为GPS定位导航提供依据。3S技术具有互补性，它们有机结合，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS提供相应的信息查询和智能化空间分析等重要功能，三者Y合构成相得益彰的现代地理科学技术体系。
4.数字地球（DE）。数字地球是美国提出的新概念，是指按照地理位置把地球上每一点的信息都储存在计算机里，人们可以通过因特网查找和显示所需要的任何信息。中国认为数字地球是对真实地球的数字化重现，是以多分辨率地球空间数据为基础，以高速计算机网络为信息通道，以虚拟现实为信息表达形式的现代化信息服务系统。中国数字地球由国家信息基础设施、国家地理数据基础设施和数字地球实验室基地三部分组成。国家信息基础设施主要是建设宽带网络、实现电话网、有线电视网与因特网相连接。国家地理数据基础设施主要是建设全国的基础地理数据库，以及各专业数据库，如数字地形、遥感影像、交通、水系、居民地等。数字地球实验室基地负责技术攻关和应用示范，如数字农业、数字城市的建设。
三、题型回顾
例1 （2016年高考浙江文综卷，第1～2题）云杉（亚寒带代表性针叶树种）分布与全球气候变化密切相关。为研究北美洲气候变化，用恢复历史植物分布的方法，得到距今2.l万年（图3甲）、距今5000年（图3乙）和距今500年（图3丙）北美洲云杉主要分布区图。读图，完成（1）～（2）题。
（1）云杉主要分布区北界的移动，反映了（ ）
A.甲到丙时期北美气温持续上升
B.乙到丙时期北美气温略有下降
C.甲到丙时期太阳辐射持续增强 D.乙到丙时期北美沿岸暖流加强
（2）运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，其研究过程是（ ）
①实验分析并建立云杉主要分布区地理信息数据库 ②运用GPS对野外采样点进行空间定位 ③运用GIS分析和输出云杉主要分布区地理信息数据
A.①②③ B.①③②
C.③②① D.②①③
【解题思路】该题组考查考生根据分布区图提取信息、探究分析问题的能力。第（1）题，根据题干文字信息可知云杉是亚寒带代表树种，云杉主要分布区北界的移动反映了气候冷暖的变化。结合图中冰盖的范围变化可知，甲时期云杉主要分布区纬度最低，冰盖范围最大，说明此时期北美气温最低；乙时期云杉分布区北界纬度最高，说明此时期北美气温最高；丙时期云杉分布区北界介于三个时期中间，即丙时期北美气温低于乙时期而高于甲时期，同时联想到太阳辐射增强或北美沿岸暖流增强都会使气温升高，结合其气温变化顺序可知B项正确。
第（2）题，考查考生对相关地理信息技术原理及应用的理解。运用地理信息技术得到甲、乙、丙三幅云杉主要分布区图，首先需要通过遥感得出云杉的分布区域，或通过野外实地调查，运用GPS对采样点进行定位，再建立云杉分布信息数据库，然后用GIS进行分析处理，输出云杉主要分布区图。
【参考答案】（1）B （2）D
例2 （2016年高考江苏地理卷，第15～16题）图4为某地区地理信息系统数据库示意图。读图，回答（1）～（2）题。
（1）以下图层组合最适合用遥感（RS）技术获取信息的是（ ）
A.①②④ B.①③⑤
C.③④⑥ D.②③⑥
（2）进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是（ ）
A.①②④⑤ B.②③④⑤
C.②③④⑥ D.①③⑤⑥
【解题思路】通过GIS叠加分析图考查考生地理思维能力，需在理解3S技术原理的基础上加以判定。第（1）题，遥感技术是从较远的地方用电磁波获取信息，图中可以获取信息的是居民点、水系和地形。土壤、岩层和地下水因易受地被覆盖，靠电磁波从远处不易获取信息。
第（2）题，农业生产主要考虑的是水系、土壤、地形、水等因素，所以进行农业适宜性评价可以利用的图层组合是②③④⑥，一般不考虑居民和岩层。
【参考答案】（1） A （2） C
例3 （2015年高考江苏地理卷，第17～18题）图5为某冰川所在区域遥感影像，图6为根据1973年、2009年遥感影像提取的该冰川分布图层（局部），图中每个方格面积表示900平方米。读图，回答（1）～（2）题。
（1）图5中甲点所处的地形是（ ）
A.山谷 B.山脊
C.冲积扇 D.盆地
（2）图6所示区域冰川面积变化的情况是（ ）
A.减少了1800平方米
B.增加了1800平方米
C.增加了2700平方米
D.减少了2700平方米
【解题思路】第（1）题，根据遥感影像可知，甲地地势较低，上部冰川相对较多且有沿此向下流动的趋势，最可能的地形是山谷，A项正确；而山脊和冲积扇地势较高、盆地中低周高，均不符合图示情况，B、C、D项错误。第（2）题，根据图中1973年、2009年冰川分布图层（局部），图中每个方格面积表示900平方米可以计算出1973年冰川面积为900×18=16 200（平方米），2009年冰川面积为900×15=13 500（平方米），则2009年比1973年减少了16 200-3500=2700（平方米），D项正确。
【参考答案】（1）A （2）D
例4 （2014年高考福建文综卷，第1～2题）图7示意新一代信息技术支撑下的智慧城市。读图，回答（1）～（2）题。
（1）地理信息系统为智慧城市建设提供（ ）
A.分析、管理空间信息
B.跟踪动态定位信息
C.整合集成网络信息
D.获取实时通信信息
（2）智慧城市建设对城市发展最重要的作用是（ ）
A.调整地域结构 B.加速人口集散
C.扩大空间规模 D.提升服务功能
【解题思路】该题组通过GIS知识在生活当中的应用，考查考生分析解决问题的能力，第（1）题，地理信息系统在城市管理中通过计算机处理数据，对空间信息进行分析、管理，因此A项正确。跟踪动态定位信息属于GPS的功能，整合集成网络信息是处理信息的环节，获取实时通信信息是数据的收集，故B、C、D项均错误。
第（2）题，A选项调整地域结构和城市功能区布局有关；B选项加速人口集散往往与城市经济发展水平高低有关；C选项扩大空间规模一般与城市经济发展水平和速度有关，这些并非智慧城市建设所能直接产生的作用，只能说智慧城市的建设对地域结构的调整提供相关数据支撑，对人口集散、空间规模提供相关数据反映。因为智慧城市建设属于数字地球范畴，或者说是属于数字城市，是将城市的基础设施、功能设施数字化，建立数据库，并用高速通信网络链接，实现网络化管理和调控。能够充分和高效的利用信息，使信息快速流动，可以提高对城市的管理效率，提高生产和贸易效益，扩大生产规模，提升服务质量，促进城市发展。故A、B、C项均错误。结合图示可知，智慧城市包括智慧交通、智慧政务、智慧社区等，城市管理借助于GIS、云计算、大数据存储与查，使得城市发展更加合理化，故智慧城市的建设对城市发展最重要的是为城市发展提供服务功能，故此题选D项。
【参考答案】（1）A （2）D
例5 （2013年高考江苏地理卷，第3～4题）2013年4月20日，四川雅安芦山县发生7.0级地震。在震后救灾中，北斗卫星导航系统（BDS）发挥了重要作用。BDS是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统，是继美国全球定位系统（GPS）和俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）之后的第三个成熟的卫星导航系统。据此回答（1）～（2）题。
（1）BDS在抗震救灾中发挥的主要作用有（ ）
①提供灾区的影像 ②统计灾区的经济损失 ③确定救灾人员的位置 ④提供短文联络
A.①② B.①③
C.②③ D.③④
（2）芦山地震与2008年汶川8.0级地震震中位置同处龙门山断裂带，但芦山地震造成的损失较小，主要原因有（ ）
①震级较低 ②提前预报 ③防震意识强 ④救援及时
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
【解题思路】第（1）题，本题的关键在于材料中“BDS是我国自行研制的全球卫星定位与短文通信系统”，故③④正确，而①为遥感的主要作用；统计灾区经济损失，需要GIS的参与。
第（2）题，芦山地震震级比汶川地震震级小，故①正确；地震的发生具有突发性，预报较为困难，不能提前预报，故排除②。在汶川地震以后，无论政府还是个人，抗震意识增强、反应及时，所以有效降低了芦山地震的损失，故③④正确。本题涉及对考生推测能力的考查。
【参考答案】（1）D （2）B
四、命题预测
随着信息化时代的到来，3S技术普遍应用于生产、生活、科研和军事等各个方面，在国土勘探、资源调查、城市管理、旅游、交通建设等领域应用越来越广泛。试题的取材内容丰富，情境创新度越来越高。但高考试题的命制是为了体现选拔性，考查考生地理素养、地理思维能力，即调动和运用相关知识分析、探究并解决地理问题的能力。从该出发点可知高考命题一定会采用生产、生活中与3S技术密切相关的试题情境，设计体现思维张力的试题加以考查。目前3S技术的应用热点众多，如我国各种自然灾害发生范围广泛，城市洪涝现象严重，则利用3S技术对自然灾害的动态监测、预报，对城市污水管网的设计；在城市管理当中智能交通的建设；精准农业的推行；我国东海、南海与周边国家政治问题复杂，冲突摩擦问题不断，则军事领域对3S技术的依赖越来越强。美国末端萨德反导系统入韩，中国公开中段反导技术等，这些都可以成为命题的材料。故考生备考时首先要吃透3S技术相关原理和应用方法，然后培养自己运用知识解答问题的能力。
五.能力测试
1.用户在智能手机上运行打车软件，输入目的地即可将信息发送给离他最近的出租车。打车软件运用的核心技术是（ ）
A.数字地球（DE）
B.遥感（RS）
C.地理信息系统（GIS）
D.全球定位系统（GPS）
精准农业是由现代信息技术支持的现代化农事操作技术与管理的系统。读图8，回答第2题。
2.精准农业系统（ ）
A.依据植物生长模型，利用数字地球技术实施监测
B.依据产量分布图，利用RS技术控制收割机转向
C.依据施肥处方图，利用GPS技术进行精准施肥
D.利用GIS识别田间杂草、害虫，控制农药喷洒量
我国某大学基于GIS（地理信息系统）的数字评估，完成中国某重要地理分界线（过渡带）分布图的绘制。读“该分界线西段、中段、东段示意图”（图9），回答第3题。
3.GIS在绘制该线时的作用主要是（ ）
A.获取相关地理空间信息
B.确定地理事物空间位置
C.空间数据的分析与应用
D.将相关信息立体化呈现
车厘子，即美国樱桃。源于英文Cherries的音译，原产于小亚细亚半岛的安纳托利亚高原。2010年昆明某生态农业开发公司试种车厘子成功。据此回答4～5题。
4.美国最适宜种植车厘子的地区是（ ）
A.佛罗里达半岛 B.西部高原区
C.中央大平原 D.密西西比河口
5.该生态农业开发公司在收获车厘子之前进行估产，主要用到的地理信息技术是（ ）
①遥感技术 ②全球定位系统 ③地理信息系统 ④数字地球
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
图10为我市某日地表温度分布图。读图，回答第6题。
6.获取该地区地表温度分布的方法是（ ）
A.GIS B.RS
C.GPS D.PS
冈仁波齐，位于东经81.3°，北31°，海拔6638米，是冈底斯山的主峰，冰川广布。据冈仁波齐周围景观照片（图11），回答7～9题。
7.对冈仁波齐海拔的测量，最简便的方法是（ ）
A.GPS B.RS
C.GIS D.数字地球
8.在该区域，遥感技术可以（ ）
A.监测河流流速变化
B.调查冰川分布
C.测算冰川消融速度
D.预警地质灾害发生
9.跟踪研究该区域湖泊面积的变化需要运用（ ）
①GPS ②RS ③GIS ④数字地球
A.①② B.③④
C.②③ D.②④
篇2
正文：
1 GIS 地理信息系统相关背景概述
1.1 地理信息系统的概述
地理信息系统最初被提出的时候是在上个世纪的六十年代，由一个加拿大的测量学家提出，这样就使得加拿大地理信息系统逐渐形成。地理信息系统在提出以后在很多的国家都得到了应用，而且效果是非常好的。我国在经济发展有一定成绩的时候才引入了地理信息系统，并且在我国的很多行业都得到了应用，在实际的应用中，地理信息系统的效果非常好，对我国的经济发展和建设有很大的促进作用。地理信息系统作为一个综合性非常强的应用系统，主要是对地球表层的空间物体进行研究，将其地理位置和视图信息进行结合，然后结合几何学和地理学的相关知识，利用计算机技术和 CAD制图技术等先进的技术绘制出来地理图形，然后对相关的数据进行采集和储存，通过这样的方式提供地理空间信息。地理信息系统是以地理信息数据作为发展的基础，同时利用计算机技术来对空间地理信息进行分析。地理信息系统在出现的时候是为了更好的解决地理方面的问题，但是在发展过程中，对金融、电力、交通、水利等行业的发展也是效果很显著的，对促进经济更好发展的作用是非常明显的。
1.2 GIS 地理信息系统工作原理分析
地理数据的来源是非常广泛的，其中包含着地图数据，也包含着地形图像等文件形式的相关影像、资料和软件。在地图方面通常是利用数字化仪器对所需要的地形来进行处理的，然后在地理信息系统中对相关的信息进行输入。地理信息系统是可以进行数字化的操作的，但是在进行操作的时候不能使用扫描仪将地图直接扫描成为图像文件或者是表格类的文件，但是可以直接转变成为视图形式。随着空间技术的不断发展，现在的遥感技术和地球定位技术在发展中已经慢慢成为了地理信息系统中获取数据的重要手段，其中，地球定位技术的不断发展使得现在的定位精度和灵活性得到了明显的提高，使得现在的测量技术在发展过程中技术是无法比拟的。地理信息系统在信息储存方面方式是比较单一的，一般在进行储存的时候，一副完整的地图通常包含着两种基本信息，分别是空间信息和描述性信息。空间信息主要是对地理特征的基本因素进行反映，主要包括地理特征中的位置和形状，描述性信息主要对地理特征中的一些基本的原件进行反映，分别包括地图中的点特征和线特征。点特征主要是对独立的位置进行反映，在地图中对象通常是比较小的，这样就使得无法用线性特征进行反映，同时也不能用面积特征进行反映。线性特征是由一些有序的坐标点连接而成的，主要是因为在地图中对象的宽度不够，无法形成面积区域，这样就使得在进行描述的时候要采用线性特征来进行反映。线性特征进行反映的时候同时也能对一些根本就不存在宽度的地图对象进行反映，例如等高线。面积特征主要反映的是封闭地形区域，其中包含着相同性质的区域。在地图中，地图对象的相关地理特征和非空间特征都是利用一些特殊的符号来进行反映的，这样使得人们在进行地图观看的时候能够更直接的对地图中的信息进行掌握。地理信息系统在进行地图储存的时候，并不是进行传统意义上的计算机地图文件进行储存，而是要利用数据库的形式来进行储存，在地理信息系统中数据库是非常重要的组成部分，是地理信息系统区别于其他绘图系统的重要特征。人们在使用地理信息系统的时候，可以直接对空间信息数据库进行访问，同时对要了解的相关地理数据就可以直接进行分析和处理，然后在计算机屏幕上进行直接的显示。地理信息系统在对空间信息的数据库进行使用的时候，可以对描述性数据库进行同时的访问，这样可以利用一定的识别代码将两者进行必要的联系，这样用户在使用系统的时候可以对地理信息进行双向的查询。
2 GIS 地理信息系统具体应用分析
2.1 在城区规划中可以利用 GIS 将城区数据信息进行分类汇总归到统一系统中，再对城区进行整体规划与开发。一般包括城镇的总体规划、用地适宜性的评价、道路交通的规划、环境质量评价、公共设施的配置、城区环境动态检测这几方面，实现这些功能需要依靠 GIS 空间搜索技术、多种信息叠加分析处理技术。
2.2 在资源以及环境保护中的应用
对资源进行清查是 GIS 的基本职能之一，利用 GIS 地理信息系统基本分析及统计功能，为资源环境保护提供各类有效信息，同时可以建立相应的数据模型，为政府作决策提供相应的帮助与依据。
2.3 GIS 地理信息系统在道路交通规划中的应用
近几年来，GIS 地理信息系统已经被广泛应用于道路交通规划方面，并形成了道路交通专业地理信息系统，即 GIS-T 系统。道路交通规划中，GIS 一般是通过对地形图以及道路网络等空间数据进行分析，进行路廊设计和道路管理等工作，主要是对道路进行动态分段管理，道路数据库里，记录的道路属性起点到原点距离，不是真的将道路进行切断存储，而是为了适应动态分析、流量分析以及路径分析等。
2.4城市规划和管理中的应用
目前，由于城市化进程的加快，造成城市规划业务急剧膨胀，仅以当前技术手段进行城市规划建设显然已经无法满足要求。于是，城市规划电子报批这一全新的报批模式开始崭露头角。简单来说，电子报批将传统的报批由纸介质转化为电子介质，并通过一套计算机程序加以规范，从而实现计算机辅助审批报批图件。GIS作为城市规划电子报批中一项重要而先进的技术，在其中发挥着至关重要的作用。首先，GIS可以使得规划审批手段标准化。传统的城市规划报批多为人工完成，这就难免造成一些细节方面的错误和漏洞，使得报批过程旁生枝节，徒增麻烦。而融入了GIS的电子报批的方式则将弥补这方面的缺陷，大大提升报批，审批的效率。随着GIS的成熟，城市的规划和管理逐渐变得效率化和规范化，这对社会的可持续发展，加快城市化建设等方面都是极大的利好。
3 GIS 地理信息系统未来发展方向分析
3.1 4S 技术集成以及三维 GIS 技术的研究与发展
4S 技术集成指的是将 RS 遥感、GPS 全球定位技术、地面测量以及调查资料当作数据来源以及数据更新的手段；将 GIS 地理信息系统当作成搜集、分析与管理空间数据平台；将 ES 即专家系统当作实现决策与管理自动化及智能化的重要手段。现实世界里，地理实体通常具备三维几何特征。但是目前许多 GIS 技术以及应用都是在二维笛卡尔坐标中建立起来，缺乏分析与管理复杂的三维实体功能，因此，很难适应当前地理科学与相关学科对于三维空间的特征研究要求。未来，三维 GIS 技术的研究和开发将是 GIS 领域研究的重点方向。三维空间中的数据模型、拓扑关系以及数据内插、三维实体测量分析、三维可视化和多维图形的图解模型都将成为当前 GIS三维技术研究中的重点关注内容。
3.2 GIS 地理信息系统网络化发展方向分析
随着计算机及信息化技术的发展，GIS 技术将大力引进网络技术，通过网络信息技术的运用，将大大提高 GIS 地理信息系统的数据获取以及分析处理能力。当前，万维网的建立方便了 GIS 地理信息系统对数据获取以及分析利用，并且可以利用网络浏览器建立地理信息数据资源的共享平台，从而有利于地理信息的使用者可以更为方便的利用 GIS 技术获取与处理相关信息。在这种模式下，GIS 对数据的获取不用局限在现实空间里，而是可以通过网络。
4 结语
篇3
燃气管道和输配设备是燃气企业的命脉，而以往绝大部分的燃气管道资料都依赖于竣工图纸和巡线人员的记忆，准确性和可靠性较差。随着城市化水平的不断提高，城市的建设与变迁日新月异，燃气管道的新建和变更速度非常快，在城区内形成了大规模、错综复杂的地下燃气管网，依靠传统的竣工资料及巡线人员记忆模式远不能满足现代化管理的需要。因此，目前各大燃气企业开始致力建设城市燃气地理信息系统。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种采集、处理、传输、储存、管理、查询、检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术[1]。城市燃气利用GIS技术，能够解决以往管网数据统计和整理效率低，人工管理可靠性差的问题，实现管道及相关设施设备空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，为燃气管网的维护维修、事故抢险、业务分析提供准确可靠的数据。
1 系统的开发中值得注意的几个问题
1.1 特性分析
城市燃气地理信息系统的开发需要软件和燃气两个不同专业的配合，系统几乎涉及燃气行业的所有数据，数据来源多样、格式标准难以统一、不同数据更新速度不同步。燃气管道及设施设备的属性多，具有位置、管径、埋深、压力级制等几十个重要属性，且对数据的准确性要求高。由于历史原因，部分属性可能无法确定，所以在确定必备属性时必须详细研究本单位管网的实际情况，否则会对数据的录入造成困难。另外，城市燃气地理信息系统是一个动态的系统，随着管网建设及迁改工程的建设，管网资料信息变化速度快，对数据录入和更改的方便性有较高要求。
1.2 底图选择
道路建筑图属背景底图，是地理信息系统中的最基础的部分。在系统的开发过程中，道路建筑图一般设置为单独的背景图层，燃气管线等信息是建立在背景图层的基础之上的，没有道路建筑图，管线地理位置就缺乏参考，也就不能叫做地理信息系统。因此，在系统的开发过程中应特别注意对底图的选择，底图的来源有以下几种方式：①从当地城市规划设计院等部门购买道路测绘图纸；②自行请测绘单位测绘；③从谷歌、搜狗、百度地图等网络地图供应商获取接口。从城市规划设计院购买的图纸及自行测绘的图纸的优点是道路建筑的准确度较高，但存在价格昂贵，且不能及时更新的问题。在实际的使用过程中，城市道路建筑的变化速度非常快，地形地貌的变化会给管线信息的浏览带来困难。另一方面，目前的管线信息全部采用坐标定位，道路建筑图是为方便视觉上参考，不需要通过与道路建筑物的相对距离来确认管线绝对位置，所以底图的实时性比精确性显得更为重要。谷歌、搜狗、百度等网络地图更新速度快，建筑物名称标注较为准确，甚至还有三维地图和卫星地图，使用成本相对较为低廉，如需开发web版本，网络地图的兼容性更好。开发过程中还必须注意解决管线信息采用的坐标系统和底图的坐标系统可能不匹配导致管线信息显示偏差的问题。
1.3 开发团队
城市燃气企业中，管线、阀井、调压箱等设施设备一般由不同部门负责日常管理。在系统的开发过程中，如果将管线和设施设备由不同部门负责，就可能出现不同部门意见不一致，最后录入系统的时候格式不统一，或者数据重复的情况。所以，系统开发必须由一个团队统一负责，应在分析燃气系统的特殊性的基础上，遵循项目管理的“启动――计划――执行――控制――收尾”五大过程[2]，实行项目经理制，要求项目经理必须具备良好的技术知识，在公司具备类似职能经理的权利，能在全公司范围内调配资源，从全局上掌控系统的开发。
1.4 协调工作
在系统的开发过程中，燃气企业作为甲方，软件的设计一般外包给专业的软件设计公司。软件设计单位的人员只懂软件的编程设计，但对燃气行业的专业知识知之甚少。在实际的开发过程中，经常会出现系统开发完成才发现未对燃气管道压力级制进行有效区分，遗漏钢塑转换等重要部件等问题。燃气企业为了能与软件开发单位配合，一般指派熟悉软件设计的职工对接，但他们往往缺乏一线工作的经验。所以，在系统的开发的过程中，要特别重视前期的需求分析，一方面，燃气企业应指派一线经验丰富的工程师作为开发团队的技术支持，尽可能在公司使用者的范围内征求意见，配合软件设计公司做好需求分析；另一方面，安排对软件设计公司的人员进行燃气基础知识的培训，两方面相互结合，才能避免后期大范围改动。
1.5 硬件升级
燃气地理信息系统需要对基础数据进行大量反复的存储和提取，对计数机的硬件配置有着很高的要求，特别是内存和显卡必须能满足软件的需要，否则，系统开发得再完美也只能是鸡肋。另外，燃气地理信息系统大部分基础数据一般存储在远程数据库，数据的传输对网络的搭建有极高的要求，网线、交换机等网络设备必须选择符合标准的规格，否则频繁的掉线或者登录不上系统的情况会对系统的正常使用带来很多麻烦。
2 系统的应用
燃气地理信息系统的应用非常广泛，包括管网的整体浏览、查询统计、制图打印、数据编辑、设施设备管理等基础功能应用。通过这些基础功能应用能够对燃气管线及设施设备进行有效管理，本文对基础功能的应用不做详细探讨，着重对系统使用过程中的与其他业务相关的应用做一些讨论。
2.1 管线精确定位
在燃气企业的运行过程中，经常需要寻找管线具置，如工程碰口时，需要寻找原建管线具置，抢险开挖时需要掌握地下管线的准确位置。然而，以往资料的缺乏，加上城市化建设快，地形地貌相对发生变化大，往往大面积的开挖都无法找到需要确定的管线位置。结合燃气GIS系统就能有效的解决这一问题，只需在管网地理信息系统上找到需要的管线位置，记录下坐标和埋深信息，然后到现场，技术人员通过GPS设备输入记录的坐标信息即可快速定位。这一方法在实际的使用过程中简便快捷，准确率高。运用得当，可以节约大笔开挖费用。
2.2 为设计人员提供依据
燃气管线错综复杂，燃气设计人员在设计新建管线时必须从整体的角度进行考虑，以往靠查询竣工资料，都是局部片区，难以拼凑成整体，且查阅相对繁琐，容易照成设计人员误判。通过燃气地理信息系统，设计人员可以从全面掌握整个管线的信息，且通过背景地形的结合，可以很清楚的知道哪些地方需要增设管线，甚至还可以利用地理信息系统上的水利计算应用，帮助设计人员找出现有管线的瓶颈之处，对管线的设计和对管网的长期规划都有着极其重要的参考作用。
2.3 与其它系统集成
燃气地理信息系统相当于一个管网的基础资料，基础资料做好后，其它相关的应用系统可以与燃气地理信息系统集成，解决实际应用。如，燃气地理信息系统可以与管网巡查系统进行集成，利用巡线人员和车辆配备的GPS巡线设备，可实时掌握巡线人员的巡线轨迹，统计巡线里程，分析重点巡查区域等。另外还可以与SCADA系统结合，为SCADA系统的测点分布提供依据。
篇4
地理信息技术教学过程离不开教学实践，因此教学实践环节的培养目标，就是培养学生应用地理信息技术来解决实际问题的能力，主要有以下几个方面：
2.1初步掌握遥感图像的读图技巧遥感技术是地理信息技术中的一个重要的组成部分，因此学习遥感图像的判读是地理信息技术教学中的一个重要内容。读图的基础就是对于一些地物的形状、颜色等遥感图像的特征要十分熟悉。例如，遥感图像上人工建筑物的颜色往往会呈现浅蓝色或者是灰白色；天然湖泊的边界往往比较圆滑。同时，还要学会借助已知的地物来推断未知地物。例如，与村庄或者城市相连的线状地物往往是小路，而与湖泊相连的往往是河流等。在教学过程中，教师要注意为学生展示相关的遥感图像，培养学生的读图能力。
2.2GPS手持机定位导航的实践当前GPS在生活中的应用越来越多，其强大的导航功能更是受到了越来越多的青睐。目前，GPS手持机的人机界面更加人性化，操作也更加简单方便，使得GPS实际运用的教学难度也进一步降低。在地理信息技术教学的过程中，教师要安排相关的实践活动来让学生掌握GPS手持机的操作和使用。例如，教师可以开展野外拉练等活动，让学生利用GPS手持机的导航功能来指导学生向着目标地前进，在实际应用的过程中让学生掌握GPS的导航定位功能的应用。
2.3掌握一些简单的GIS软件的操作运用目前有很多GIS软件，其功能也是多种多样。常用的GIS软件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技术教学过程中，要使学生对至少一种相关的GIS软件的操作能够基本的掌握，同时能利用相关的软件来实现一些数据的处理和加工。在GIS软件学习的过程中主要培养以下能力：数据表的建立、简单的数据查询和数据分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷键的使用、通过网络GIS地图查询相关的地理信息、利用GIS软件制作一些专题地图等，进一步提高学生对GIS软件的实际应用能力。
3发展目标——思想认识的加深
3.1认识到地理信息技术的重要性地理信息技术强大的数据获取以及分析和处理能力在社会上的各个领域有着广泛的应用。在实际的教学过程中，教师要让学生对于地理信息技术在中国国民经济发展过程中发挥的作用有更加深刻的认识，让其感受到地理信息技术在国家进行建设决策过程中起到的支持作用。同时，它在生活中实际应用也进一步拓展了人们的生活空间，使人们的生活更加便利舒适，进而让学生在对于地理信息技术的重要性有着充分认识的基础上加强学生对于地理信息技术应用的意识。
3.2注重地理信息安全的保护在地理信息技术教学的过程中，还要注重学生的地理信息安全意识的培养。目前信息安全是网络安全中一个极为重要的组成部分，一些不合法的地理信息的应用可能会给他人带来重大的损失甚至有可能触及法律。在地理信息获取和使用的过程中，要提高学生的地理信息安全保护意识，不将一些重要的地理信息外泄，不一些虚假的地理信息，不因个人利益而随意篡改地理信息，不窃取个人使用权限之外的地理信息等，加强学生对于地理信息安全的保护意识，进一步规范地理信息技术的使用。
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地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析、和表达空间数据的信息系统。其既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。
二、GIS的提出和迅速发展
50年代，由于电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这样就导致了地理信息系统的问世。
1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存储量小、磁带存取速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。
进入70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备—磁盘的使用，为空间数据的录入、存贮、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着实用方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。GIS这一技术成为一个引人注目的领域。
三、80年代的GIS—地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）
80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了GIS的数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐步走向成熟。GIS的应用从解决基础设施的规划（如道路、输电线等）转向更加复杂的区域开发问题。当时，GIS已跨越国界，在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题（如全球变化、全球沙漠化监测等）。因此，国际著名的GIS专家，即前面提到的R.T.Tomlinson认为：“如果70年代是GIS发展的巩固时期，那么80年代则是国际上GIS发展具有突破性的年代”。这个时期，GIS还保留有地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）的含义和意思。
四、90年代的GIS—地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）
地理信息系统技术的应用大大提高了人类处理和分析大量有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展则必须以地球信息机理理论为基础。陈述彭院士在论述地理信息系统发展时强调了对于地球信息基础理论的研究，并指出地球信息基础理论的实质内容：地理信息系统已不仅仅限于物质流与能量流的信息载体，而且包括研究地学信息流程的动力学机理与时空特征、地学信息传输机理及其不确定性(多解)与可预见性等；并认为：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于这个Info还包括很多地学规律，其分析模型必须以地学为基础。
Goodchild于1992年提出地理信息科学(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及应用发展到相当水平后的必然要求，它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的；它在注重地理信息技术发展的同时，还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他一些理论问题，如地理数据的不确定性、地理信息的认知以及社会对于地理信息技术运用于实践的认可等。由此可见，地理信息科学在地理信息技术研究的同时，还指出了对于支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。世纪之交，由于地理信息系统的应用日益广泛，加上航空和航天遥感、全球定位系统、数字网络(Internet)和地理信息系统等现代信息技术的发展及其相互间的渗透和整合，逐渐形成了以地理信息系统为核心的地球空间信息集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证；同时，这些现代信息技术的综合发展及其应用的日益深广，掀起了全球变化研究与对地观测计划的新高朝，于是时势造英雄，促使一门新兴的交叉学科“地理信息科学”的脱颖而出。这个时期，GIS己经渐变地含有地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）的含义和意思。
五、现在的GIS—地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)
近年来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS的发展进入到各行各业乃至各家各户的用户时代，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这个时期，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系统已成为许多机构（特别是政府决策部门）必备的工作和决策咨询系统。国家级乃至全球级的地理信息系统已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。
近来，个人数字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移动电话的普及给新的应用创造了许多机会。这样的应用有流动工作人员和基于位置服务。流动工作人员，顾名思义，他们工作在远程位置，如客户处、分公司或者野外现场。这些工作人员经常要为完成某项任务下载一段所需的数据，在远端使用这段数据，然后在每天工作结束的时候将改动更新（同步地）到主数据库上。这种场景的一个重要方面是：客户端保留有数据，并以离线方式在本地对数据进行操作。基于位置服务的使用是近年来出现的一个重要趋势，这类服务彻底改变了对用户地理位置的依赖。随着全球定位系统（GPS）的应用，可以很容易确定任何一个客户/使用者的精确位置，并根据用户的地理位置提出最佳解决方案。基于位置服务的影响和重要性促使开放GIS协会（OpenGISConsortium,OGC）提出了开放位置服务（OpenLocationService，OpenLS）,希望能够将地理空间数据和地理操作的资源集成到位置服务和电信基础设施中去。美国联邦政府已于2001年10月颁布了规定：所有蜂窝电话的位置在67%的使用时间里必须是可追踪的，追踪精度为125米。这样，一方面人们总在评述着Internet革命“消灭”了地理的概念，与此同时，对于空间技术的需求却在不断增长。位置服务（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通过固定或移动网络发送GIS功能和基于位置信息，从而在任何时间应用到任何人、任何位置和任何设备上。当前，LBS已成为科学研究、技术发展和市场开拓领域共同的热点话题。此时，GIS已朝着地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)的方向发展。
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1998年1月31日，美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为《数字地球：二十一世纪认识地球的方式 （The Digital Earth：Understanding Our Planet in the 21st Century）》的讲演，提出了“数字地球”（Digital Earth）的概念。戈尔在讲演中指出：我们需要一个“数字地球”，一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示［1］。戈尔关于“数字地球”的这些观点引起了科技界的高度重视与响应。21世纪已进入数字化时代，谷歌地球（Google Earth）、数字城市、电子政府等词汇与理念开始深入人心。2004年8月，地理信息技术与生物技术、纳米技术被美国劳工部并列为三大最具前景的新兴产业［2］。我国在这个世纪初以来，也注重地理信息技术专业人才的培养，各种地理信息技术相关的优秀教材也不断出现［2-4］。
笔者从2008年开始给本科生和研究生讲授地理信息技术课程。其中本科生课《地理信息技术与数字地球》为跨专业全校性选修课，研究生则为全英文教学的海洋事务硕士生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》。从选修学生的专业背景知识来看，文理工兼具，层次也参差不齐。如何让不同专业的学生能理解地理信息技术相关专业知识，课堂上机实验的设计对于这两门实用性很强的课程尤其重要。本文主要以这两门与地理信息技术相关的课程为例，围绕课程上机实验的设计与探索，谈些体会，以飨读者。
1 知识背景与课程定位
据统计，地球上有超过80%的数据与空间相关，而地理信息技术是空间数据数字化的核心技术之一，是将地球上各种资源信息可视化表达、存贮、分析以方便人类生活、生产的重要技术支撑。地理信息技术是一种强有力的空间信息获取、管理和分析的工具［5］。这里谈及的地理信息技术主要为3“S”，即：地理信息系统（ GIS，Geographical Information System）、遥感（RS，Remote Sensing）、全球定位系统（ GPS，Global Positioning System）。其中，GIS 是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析和显示，并采用模型分析方法，适时提供多种空间和动态信息，为地理研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统［6］。RS 与GPS 是两种重要的空间信息采集工具，是GIS重要的数据源。
由以上可知，地理信息技术是与计算机、地理学等学科相关性很强的一门实用型技术，并与我们的日常生活息息相关，如：利用GPS导航定位、利用谷歌或百度上的电子地图进行相关空间查询等。事实上，地理信息技术的应用领域已不再仅仅是地理学，已被应用于卫生、交通、林业、房地产、旅游、农业等各行各业中 ［7-8］。世界最大的GIS软件公司环境系统研究所Environmental Systems Research Institute（ESRI）的创建者、总裁Jack Dangermond说过，GIS的应用仅受限于使用者的想象力。也因为这样，从2008年开课以来，学生选修这门课的积极性较高，不论他们的专业背景是历史、音乐、哲学、英语、或是化学、生物、建筑、机械自动化与计算机等。表1列出了2010－2011年开设的本科生全校性选修课和海洋事务硕士生选修课两门课的选课学生的专业及人数构成情况。
表1 选课学生专业及人数构成
由表1可见，两门选修课，无论是本科生还是研究生的课程，选课学生的专业背景五花八门，这给教学与上机实验带来了一定的挑战。但无论是全校性本科生选修课，或是全英文授课研究生选修课，本课程的定位都是一致的，即结合自身的课题研究成果，如GIS在流域与海岸带管理中的应用等，介绍地理信息技术的基本功能及其应用，让学生了解地理信息技术、数字 地球与人类生产生活紧密相关，并初步掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
2 课程设计与上机实验教学方案
围绕上述课程开设的定位，进行了课程的整体安排与上机实验教学的设计。表2为全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》课程的整体设计。由表2可见，涉及到GIS、RS软件实际操作与课程作业的第4、7和8讲，占整个课程课时（36课时）的近60%（22课时），这是出于该课程实用性较强，需有足够时间保证上机的考虑。
表2 全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》之课程设计
基于同样的思路，开展了海洋事务研究生选修课的课程设计，详见表3。由表3可见，有关ArcGIS软件学习的时间占用了20个学时，并进一步设计了两个有关GIS软件的课程实践（作业），目的是保证学生有充分的时间上机练习及完成课程作业。
表3 海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》之课程设计
在保证让学生在课堂上有时间能自己动手操作软件的前提下，基于课程的定位，为了让学生掌握一些基本的软件功能，进一步设计一些能使不同专业背景的学生都能感兴趣的上机内容。表4进一步给出了本科生选修课《地理信息技术与数字地球》第4讲（表3）的上机实验设计。需要强调的是，本科生教学所涉及到的GIS软件为MapInfo和ArcView两个较易上手，界面友好同时对机房的硬件要求不高的桌面式GIS软件，主要的参考教材是《地理信息系统导论》（第一版）［3］。
表4 《地理信息技术与数字地球》之第4讲上机实验设计
通过上机操作，学生基本上掌握了空间数据采集（数字化）与编辑、属性数据输入与管理以及专题地图制作等基本的GIS软件操作，从课程难度上也较适合于这些跨专业（文理工兼具）的本科生。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》，表3所列的第2－10讲“ArcGIS软件学习”的上机内容进一步展开如表5所示。需要说明的是，由于是研究生课程及上机条件的改善，学习的GIS软件为ArcGIS，主要的教材是《地理信息系统导论》（第三版）［2］。该教材有中文导读，其它内容包括上机说明都是英文，是现有较适合作为GIS英文教学的教材。在实际授课中，针对每一讲，采用“概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的形式，有效地保证了学生的上机时间。
表5 《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》第2－10讲之上机实验模式设计
由表5可见，尽量课时有限，但基于研究生具有一定的自学能力的考虑，通过这样的上机实验设计，学生较为系统地掌握了GIS软件的基本功能如空间数据采集、编辑、制图、简单的缓冲区分析、空间叠置等空间分析，并学到了一些高级的空
间分析，如地形分析、水文分析等以及GIS模拟。
3 期末课程作业设计与课程教学效果评估
对于这两门实践性较强的选修课，如果在期末用闭卷考的形式，仅是要求学生掌握地理信息技术相关的原理、概念，则有悖于课程的定位。取而代之的是，通过结合实际情况的开放式课程作业的设计，来考核学生对课程掌握的情况，从学生提交的作品来评估教学效果。
对于全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》，通过2个期末作业来评估学生课程的表现。课程作业1是“数字化厦门大学本部地图”。通过采集身边的空间数据并进行制图表达，让学生进一步掌握MapInfo的空间数据采集，属性数据录入，数据编辑以及制图等基本操作。学生较好地完成了作业，并建立了不同的空间图层，如道路、林地、建筑用地、湖泊、草地等图层（见图1A）。课程作业2是专题地图制作“中国人口分布图”，通过该作业，评估学生应用ArcView进行专题地图制作的能力。图1是这两个课程作业的学生作品。
图1 本科生课程作业（A-作业1；B-作业2）
由图1可见，学生基本掌握了对周边地理事物进行数字化与制图表达的能力。通过这样的开放式的课程作业设计，联系身边的地理现象，让学生学以致用（如厦大校园地图制作），极大地激发了他们学习这门课程的自主性和积极性。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》，同样采用课程作业来评估学生对课程的掌握情况。作业1是有关创建GIS数据库及地理制图。其中的制图包括普通地图与专题地制作。通过开放式分组（按学生所在国家）作业的完成，让学生掌握从网上获取各种相关空间数据的数据采集方式，并进一步编辑与地理制图。作业2是利用GIS的空间分析功能并与模型结合估算流域尺度的水土流失量并表达其空间分异性（基于课题研究成果）。该作业涉及到表5中的第6、7、8、10讲的内容，可让学生进一步巩固相关知识并通过GIS项目练习对GIS的空间分析与地理表达有进一步的认识。图2和图3分别是来自美国与喀麦隆的两位学生完成的两个作品。
图2 研究生课程作业1之学生作品
图3 研究生课程作业2之学生作品
从图2－3可以看出，学生较好地掌握了地理信息技术的相关知识与软件技能。值得强调的是，图2作业是本科专业是生物学的美国学生自己从网上下载相关空间数据图层，包括行政边界、河流、道路、人口等并完成制图的，来自韩国、喀麦隆等地的学生也完成了他们各自国家专题地图制作，篇幅所限，这里无法一一列出他们的作品。显然，通过这样的课程作业设计会使他们产生能用所学的东西制作自己国家地图的自豪感和成就感，学以致用。课后来自不同国家、学习层次不同的学生的普遍反映是该课程的实用性强，能学到一些“超出预期”的东西。
4 教学心得与体会
通过三年多的跨专业本科生、研究生地理信息技术相关课程的教学实践与探索，总结如下教学心得与体会：
4.1 联系实际并明确“学以致用”的课程定位。通过课题研究的成果展示并联系身边有关空间数据的事例，让学生了解地理信息技术是解决研究问题并与日常生活紧密相关的常用工具，有效地减少了跨专业学生对这个从未曾接触的软件工具的陌生感。进一步地从实用性的角度进行课程、上机实验设和课程作业设计，让学生掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
4.2 “概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的授课形式对于地理信息技术这种实用型技术的教学是有效的。有关地理信息技术的原理与概念介绍很晦涩难懂，在简要地对重点概念与原理介绍之后，通过给学生有具体操作步骤的上机练习，完成特定任务，在课堂上有成就感，这很重要。课程设计上要保证学生有较多的上机时间。
4.3 课程评估宜采用开放式的课程作业的形式，让学生提交作品，而非闭卷考试。通过进一步的上机操作、复习相关内容并完成作品，可以进一步巩固学生对这一实用型技术的基本功能的掌握。
参考文献
［1］ Core A. The Digital Earth：Understanding our planet in the 21th Century. Given at the California Science Center，Los Angeles，California，on January 31，1998
［2］ Chang K S著，陈健飞译. 地理信息系统导论（第三版）. 科学出版社，2006
［3］ Chang K S著，陈健飞译. 地理信息系统导论（第一版）. 科学出版社，2003
［4］ 汤国安，杨昕. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程. 科学出版社，2006.
［5］ 黄金良，洪华生，张珞平，张玉珍. 地理信息技术在海岸带资源环境管理中的应用，台湾海峡，2003，22（1）：79-84
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伴随科研的进一步进展，不断的探究人们的计算机信息技术的改进，使之更有效地应用到各个范畴。通过对优势和计算机信息技术优缺点的深入研究，提出有用的改善方法，并很好地使用到每个行业范畴里。
1）传感技术的完善及其应用
即使我们传感器技术的研究、生产和应用系统，人员和传感器技术的部分优点，也有了许多先进的成就，诸如工具/车轮显示一系列的结果，油的温度和压力感测系统，油井高温高压感测系统，高精度的热式光检测传感器，以及大范围的用户市场。但系统性缺陷仍然存在，如传感器和传感器系统的研究和发展战略没有统一的布局，形成两个平行不连贯的研究，以及缺乏完善传统的传感器，以及集成化、智能化和纳米技术没有得到很好的强化。所以还是要在探究传统的传感器技术上，偏重于用量大，应用范围广，具有现代物理学的效果，提高其可靠性和适用性，并减少成本，才能支持工业、农业和服务业的进展。例如信息技术、生物技术、新材料技术、加快林业的推广“5S”（遥感，地理信息系统，全球定位系统，专家系统和决策支持系统）技术已成为一个主要的工具。卫星遥感，红外监控，飞机等高科技，化学灭火森林预测，监测，控制、病虫害火灾隐患的控制，过去不能用常规技术或方式来处理荒漠化防治和濒危野生动物的问题，现在因为RS和GIS的参与变得比较简单。
2）通信技术的完善及其应用
计算机通信技术经过网络拓扑设计是为了要成立连接性和可靠性，快速的通信，柔韧性，高品质的计算机通信网络，合理的数据传输和数据同享，强化系统的可靠性，并统一对主机的分布式信息处理不同的范围，也可以提供实时的集中控制和管理功能，节约了在硬件、软件、设备，并由此创建通信子网和运输环节，增加了用户的网络资源的成本，优化网络拓扑结构，旨在在一定程度上提高通信技术。在交通领域IT的应用是基于全球定位系统（GPS），地理信息系统（GIS），移动通信网络和国际网络的传输控制协议（TCP/IP）和其他技术原理，在汽车领域使用交通方便，如数据传输，语音通讯，目标跟踪，自动报警和住户拿到设有各种公共信息，实用的信息服务。而计算机技术、其他子系统和各种数据库相联合，达成范围大的效果。
3）计算机技术的完善及其应用
根据计算机技术的一般属性适用在物理学，机械工程，电子工程和现代通信技术和数学，进一步加强它的进展和改进。第一要从技术的结构，操作系统管理上来说，要加以建设和使用，可以提高计算机系统。第二是强化对操作计算机系统，信息存储，输入和信息技术的输出控制，以提高计算机的组件技术。第三是逐渐完成由信息处理，数据处理转化到知识处理，知识到数据库的过程。计算机技术应用在工程产业，经由项目管理系统和某些软件工具的应用支撑，计算和运营管理，表现出了有效的提高了工作效率和成果质量。
4）控制技术的改进及其应用
信息技术在业务流程层面上的手动或自动控制程序为运行发电原理，用于形成、记载、处理或其他金融数据的程序信息，相关的数据通常包含检查计算、查账和试算的精度，设置输入数据和数值的自动检查。经由电脑整理数据可以使用日历年为单位，分析部门的历史财务数据，并为决策者的选择提供可靠依据，并由此创建较为完整的决策支持体系，实现会计电算化资料的应用，以便决策者能够遵从市场经济规则，拟定行为规范为自身发展的前提下，强化经营管理，提升经济效益。
5）密码技术的完善及其应用
对称加密的密钥分配和管理制度最大的问题是很复杂，而且数字签名是不能实现的。所以可以在实际运用中使用两者的优势，采取对称加密系统，使用公共密钥加密系统，混合加密文件，就可以处理运算速度的密钥分配和管理情况。保护计算机在因特网的加密技术应用的信息的安全性，利用加密技术，无需使用Internet网络的拓扑结构，因为数据传输技术已达到安全要求。通过现代信息技术改进，任何信息的数字化，成本低，运输方便，保真度，帮助再创造等。现代技术可以形成信息高速公路网络，具有大容量，高带宽，对于某些快速通道和信息洪流的有序流动，减少了距离和时间的距离，更好地加速了通信效率，轻松地获得储存过程中的信息。
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随着科学技术的不断进步，测绘科技也在加速创新。传统的测绘方式已逐步被测绘高新技术“3S”技术和“4D”产品所取代。传统的测绘方法：如三角测量、大平板仪测图、普通航摄仪测图等已经彻底淘汰，而水准测量、光电测距、部分解析法测图、三角高程测量将作为测绘高新技术的辅助手段继续存在。传统测绘技术形成的成果图件称为手测图，后经计算机扫描及矢量化完成的成果不能称之为数字化成果，只能称为半数字化，其精度不高，更新慢。而用3S技术通过特殊软件及设备加工处理生产出的4D产品则为真正意义上的数字化成果。完成这一产品的过程只有现代地理信息技术才能实现。地理信息产业、国情地理监测涵盖了整个测绘领域和过程。然而，随着测绘内容的越来越丰富，测绘名词成因需要进一步规范
二、传统测绘产业和测绘高新技术的提法。
有人认为：现在从事的小范围测绘项目和非数字城市项目都属于传统测绘产业，这个提法不确切，现在不管大小项目，为客户提供各种测绘服务都是采用高科技技术手段完成的，不存在传统不传统的问题，比如小区域测图，控制部分都是由GPS来完成，测图部分大部分用航片外业调绘（航片用遥感技术获得），内业用配套软件计算机处理完成，而更小一点范围测图使用全站仪外业采集数据，内业编辑成图精度更加可靠。因此就测绘产业本身来讲不存在传统的，而是测绘方法及手段存在传统和非传统说法。
三、地理信息、地理信息系统、地理信息产业
1、地理信息(Geographic Information)是指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系和规律的数字、文字、图形、图象等的总称。地理信息代表三维空间信息。具备区域性、多维性和动态性。其动态性主要用于测绘生产实践，它表示地理信息的动态变化特征，即时序特征。可以按照时间尺度将地球信息划分为超短期的（如台风、地震）、短期的（如江河洪水、季节温度）、中期的（如土地利用、作物估产）、长期的（如数字城市、水土流失）、超长期的（如地壳变动、气候变化）等。地理信息常以时间尺度划分成不同时间段信息，这就要求及时采集和更新地理信息，并根据多时相区域性指定特定的区域得到的数据和信息来寻找时间分布规律，进而对未来作出预测和预报。
2、地理信息系统是在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布及属性，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统（简称GIS）。GIS是一种计算机系统，它具备一般计算机系统所具有的功能，如采集、管理、分析和表达数据等功能。其次，GIS处理的数据都和地理信息有着直接间接的关系。地理信息是有关地理实体的性质、特征、运动状态的表征和一切有用的知识，而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征（简称属性）及时域特征三部分。空间位置数据描述地物或现象所在位置；属性数据有时又称作非空间数据，是属于一定地物或现象、描述其特征的定性或定量指标；时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段。由此，可以简单地定义地理信息系统为用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。地理信息系统是有关空间数据管理和空间信息分析的计算机系统。依照其应用领域，地理信息系统可分为土地信息系统、资源管理信息系统、地学信息系统等。
3、地理信息产业，是以现代测绘技术和信息技术为基础发展起来的综合性产业。既包括 GIS(地理信息系统)产业、卫星定位与导航产业、航空航天遥感产业，也包括测绘业和地理信息技术的专业应用，还包括LBS(基于位置服务)、地理信息服务和各类新兴技术及其应用。
开发地理信息系统都是为完成地理信息产业服务的，近些年，各行各业都在开发地理信息系统，无论哪个行业开发都离不开测绘科技，地理信息系统必须有基础信息平台，这就是所属区域的基础测绘资料，所以，测绘技术的日新月异，使实现社会信息化变为可能。
四、数字城市。
数字城市是城市基础地理空间框架，是数字化城市管理系统简称，是数字省和国家的重要组成部分，数字城市以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。数字城市建设成果是用强大的地理信息系统来完成的，是科学技术的综合体现，数字城市系统开发建设为城市管理提供方便快捷服务。
五、地理国情监测。
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1）计算机信息技术概述：计算机信息技术是一门通过现代通信、电子计算机收集、储存、加工、传递、处理、利用、信息，用于辅助决策的技术的总称，也是一门融合计算机、通信、多媒体和网络通讯、安全等技术，形成具有智能多媒体信息服务特征，与计算机、网络、通信、密码、数学等多学科交叉的时空大规模信息网。
2）计算机信息技术分类与特征分析：计算机信息技术具有功能多元化、综合性较强的技术，按照其功能不同可分为计算机技术、通信技术、控制技术、传感技术、密码技术。计算机技术通过信息的处理和存储实现对信息的编码、压缩、加密和再生，其中存储技术有内存储和外存储技术，主要用于管理计算机存储器的读写速度、存储容量，并保持其稳定性[1]。通信技术是一种快速、可靠、安全实现信息在时空上的转移的信息传递技术，大量的信息滞留会影响到计算机信息技术的应用。传感技术是一种结合通信技术与测量技术，扩展人感觉器官获取信息的传感功能的信息采集技术，多种技术的交叉综合使用，可进一步加强人感知信息的能力。控制技术主要包括信息的调控和显示技术，是实现计算机信息技术过程中最后一个环节。根据所用载体的不同，还可分为硬件技术和软件技术，硬件技术主要应用于信息设备，具有辅助信息设备传播通信的功能，软件技术主要用于处理信息的知识、方法或技能。
3）计算机信息技术发展方向：计算机技术应用广泛，且在不同领域有着不同的发展与优势。随着人们信息安全意识的提高，数据信息加密技术、防入侵技术都从技术层面上得到一定的发展，当然客上仍存在一定的局限性，尤其是要适应计算机中央处理器、运算速度的提升与发展，因此只有不断改进各项计算机信息技术，方能保证网络安全的关键技术[2]。如今微型机已逐步渗透到人们生活的方方面面，信息技术也得到规模化发展，信息系统成人们在社会生活中用于实现信息的获取、传输、处理以及显示的强大社会资源系统，通信技术、控制技术可将信息系统资源变得更加简单、易操作，管理信息系统已成为企业信息管理的主要方式，计算机辅助生产管理系统计算机的信息技术，使其不断靠拢企业与经济。
2 计算机信息技术改进及其应用
随着科研水平提高，人们对计算机信息技术的进一步研究和完善，使其更有效地应用到各个邻域。这里笔者通过深入研究各项计算机信息技术的发展优势和缺陷，提出了有效的改进策略，并将其有效地应用于各个领域。
1）传感技术的改进及其应用：对于传感技术我国虽已形成研究、生产和应用体系、人才队伍和部分传感技术的优势，也有一批先进的成果，如刀具/砂轮监控仪系列成果，石油油井用高温、高压传感检测系统、高精度热敏检测传感等，以及一个量大面广的用户市场。但在研究开发战略在系统性上仍存在着不足，如传感器与传感系统未能统一布置，形成两套并列，相互脱节的攻关，以及对传统传感器的改进不足，还有集成化、智能化和纳米技术未能得以完善。因此我们仍需在传统传感技术与系统的研究开发上，偏重于应用量大而广，有良好物理学效果的现代化微小型传感系统，，还要着力提高其可靠性、可应用性，并降低成本，以支持我国工农业和服务业的发展。如信息技术、生物技术、新材料技术等高新技术，正加速渗透林业的“5S”（遥感、地理信息系统、全球定位系统、专家系统和决策支持系统）技术已成为科技兴林的重要手段。卫星遥感、红外监测、飞机化学灭火等高新技术使森林预测、监测、控制、病虫火害防治、荒漠化防治、濒危野生动植物保护等过去无法用常规技术或手段解决的问题，现在由于 RS 和 GIS 的介入开始变得相对容易。
2）通信技术的改进及其应用：计算机通信技术主要是通过网络拓扑设计建立具有连通性、可靠性、快速通信、灵活性、经济合理的高质量的计算机通信网，来实现数据传输、提供数据共享，提高系统可靠性，并对集中与主机的信息进行不同范围的分布式处理，还可以对分散对象提供实时集中控制与管理功能，极大地节省硬件、软件设备开销。而通过建立通信子网和传输链路，扩大用户资源网，优化网络拓扑设计，可有效改进通信技术。信息技术在交通领域中的应用就是基于全球定位系统（GPS）、 地理信息系统（GIS）、 移动通讯网络以及国际网络运输控制协议（TCP/IP）等技术原理，在汽车及交通领域中轻松实现如数据传递、话音通讯、目标跟踪、自动报警以及驾乘者获取各种公众信息、 实用信息服务的功能。同时计算机信息技术可通过与110、 120等子系统和各类数据库相结合，实现更广泛的应用。
3）计算机技术的改进及其应用：基于计算机技术的综合特性，只有紧密结合应用物理、机械工程、电子工程、现代通信技术和数学等，才能有效促进其发展和完善。首先应从结构、操作系统管理、维护和应用方面改善计算机系统技术；其次通过加强计算机系统运算与控制、信息存储、信息输入输出技术，来改善计算机部件技术；最后逐步实现将由信息处理、数据处理过渡到知识处理，知识库向数据库的转化。计算机技术应用于工程行业通过应用工程项目管理系统和一定的工具软件进行各项计算作业和辅助管理工作，在提高工作效率和工程质量方面收到了良好的效果。
4）控制技术的改进及其应用：信息控制技术是在业务流程层次运行的人工或自动化程序，与用于生成、记录、处理、报告交易或其他财务数据的程序相关，通常包括检查数据计算准确性，审核账户和试算平衡表，设置对输入数据和数字序号的自动检查，以及对例外报告进行人工干预。通过计算机进行整理可以利用历年的数据对本单位、本部门进行历史会计数据的比较与分析，从而为单位决策者提供可靠的决策依据，并通过建立比较完善的决策支持系统，以实现电算化会计档案的应用使决策者在遵循市场经济规律的前提下，制定出适合自身发展的行为规范，改善经营管理、提高经济效益。
5）密码技术的改进及其应用：对称加密系统最大的问题是密钥的分发和管理非常复杂、代价高昂，也不能实现数字签名；因此在实际应用中可利用二者的各自优点，采用对称加密系统加密文件，采用公开密钥加密系统加密“加密文件”的混合加密，可较好地解决运算速度问题和密钥分配管理问题。信息技术在互联网中的密码技术的应用是为保护信息的安全，采用密码技术的互联网不再需要采用网络拓扑结构，因为在数据传输工程播种已经达到安全程度的要求。
经过改良后的现代信息技术对任何信息都能进行数字化处理，因而具有成本低、易传输、高保真、有利于再创造等优势[3]。现代信息技术可以形成网络化的信息高速公路，具有极大的容量和很高的宽带，从而打破传统的时空观，为信息洪流提供必要的快速通道和有秩序的流通，把距离和时间缩小到零，有效的提高沟通效率，更加便捷地获取、存储、处理信息，条理清楚的为人们服务。
3 结束语
计算机信息技术是现代化和信息时代的重要组成部分，它在人们的各项工作和生活过程中都发挥了重要的作用，我们要合理利用这个珍贵的资源，继续开发它的潜在价值，以提高我们的生活质量。
参考文献：
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环境地理信息系统（简称EGIS）是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在环境领域的延伸，是GIS技术与环境监测技术、环境管理技术等各种环境信息分析和处理技术的集成。环境地理信息系统的主要功能有：
1.基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息；制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图，如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等，地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容，并能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。
2.空间统计分析是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。包括各种属性数据的集征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3.叠加分析功能允许两个或多个图层在空间上比较各空间要素和属性，分为合成叠加和统计叠加。对不同的图层进行叠加分析，从而获得各种感兴趣信息，如利用类型叠置分析获取新的类型。
4.缓冲区分析是GIS的基本空间操作功能之一。例如，某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围，这就需要进行点缓冲区分析，结合与居民地图层的叠加分析，可以获取需要疏散的人口数等等。
综上所述，空间分析是地理信息系统软件的核心，空间统计分析、叠加分析、缓冲分析等功能为环境地理信息系统提供了强大的环境分析功能与广阔的应用空间。随着其功能的不断完善和发展，环境地理信息系统将为环境各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具，成为各部门日常工作不可或缺的工作手段。
二、环境地理信息系统的具体应用
1.电子地图使环境管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接，改变了传统的信息管理方法，地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图，实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。
2.强大的环境规划手段
区域环境规划是EGIS应用发展的重点领域之一，目前基于EGIS的环境规划模型还处于深化研究阶段，将环境应用模型与GIS集成为一体，可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用EGIS能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响，因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。
3.危险物运输管理
借助GIS的运行路径选择功能，可以对危险物转移运输线路进行优化选择，能避开人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定运输计划。并可以通过GPS对危险物的运输线路进行实时监控。
4、环境模型模拟分析
环境模型在环境决策中有着重要的作用，如可以通过模型模拟出污染事故发生后各个时间的扩散情况，为决策提供科学的参考依据。常用的模型主要有大气扩散模型、一维水污染扩散模型、二维水污染扩散模型等等，实现各种模型的模拟结果的生成、二维和三维的显示等功能。
5、为数字环保提供技术平台
数字环保是最近提出来的终极环境管理系统，它是继数字地球概念提出以后，环保领域提出的新概念，它将是未来十年环保领域信息化建设的终极方向，EGIS作为数字环保的基础平台，将能够为用户提供实时动态环境信息服务，也能够为环境管理者提供决策信息，逐步控制污染，改善环境状况，提高人民生活水平。
三、发展环境地理信息系统的策略探讨和建议
当前我国有关部门已经开始着手进行环境地理信息系统的开发，并进行了一些有益的尝试 ，但鉴于我国GIS基础工作薄弱，特别是基本的空间信息数据库尚未建立，因此EGIS的开发费用十分巨大；加上EGIS的发展涉及众多部门和多种技术，因此有关部门应当重视和开展我国EGIS的发展策略研究。发展EGIS应当采用“统一规划、注重基础、紧密跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。
1.统一规划。由于EGIS的发展不但涉及众多环境部门，还包括与其他各级政府管理部门之间的信息交流；同时又涉及多种信息技术，而信息技术发展的速度十分迅速，为了降低空间数据资源采集和管理的成本，为了适应未来发展的需要，必须在多方部门的参与下，统一规划和构建EGIS的发展框架。
2.注重基础。由于我国GIS发展基础薄弱，数据基础是系统生命力的关键，失去了完善可靠的基础数据的支撑，系统的功能再强大也不能发挥其作用，因此要在统一规划的思路和明确的发展框架下，不断加强基础空间数据库和基础环境数据库的积累与建设。
3.紧密跟进、高起点开发、协调发展。在技术上紧密跟进国外先进的GIS技术，高起点进行系统开发，与我国的信息产业发展速度相协调，共同发展适合我国国情的EGIS。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了EGIS的研究与开发，但这些开发均是出于本部门的需要，很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享，加上没有全国性的EGIS发展框架和数据标准，数据的通用性将成为影响EGIS开发的关键因素，建议有关部门及时组织开展EGIS发展体系和框架标准的研究。
四、结束语
地理信息系统是近二十年来迅速发展的信息技术的重要组成部分，它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域，特别是在环境领域，原有的多种环境信息处理技术（环境模型、环境规划分析） 正在与地理信息系统融合，逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统，即环境地理信息系统。它将成为各个环境管理部门日常信息处理不可缺少的新工具。它将彻底改变传统的信息处理方式。可以说它是环境管理进入信息时代的标志。
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0引言
GIS的发展一方面使得计算机知识得到了推广和应用，另一方面也提高了我国信息技术。对基于计算机技术的GIS 技术的发展趋势进行探讨，能够有效指导GIS 研究工作的开展。
1地理信息系统概述
1.1地理信息系统的基本概念
地理信息系统（GIS肠eogarphiealIL-oflrmationSystem）是一种决策支持系统，具有信息系统的各种特点，一方面，它是一门介于地球科学与信息科学之间的交叉类学科，另一方面它是在计算机硬件和软件系统的支持下对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。综合而言它是为区域和工程规划、设计、管理决策服务的信息加工与管理技术的学科池是一种综合性强、适用性广的工具。
1.2地理信息系统的构成
地理信息系统（GSI）是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
1.3地理信息系统（GSI）的特征
地理信息系统具有以下三个方面的特征：1.具备采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力具有很强的空间性和动态性；2.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息；3.由计算机系统支持进行空间地理数据管理。并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据，产生有用的信息并完成人类依靠传统方法难以完成的任务。
2地理信息系统的基本功能
地理信息系统（GIS）的基本功能体现在6个方面：1.数据的采集与编辑，用于获取数据，保证GIS数据库中的数据在内容与空间上的完整性。2.数据转换与处理，保证数据在入库时内容上的完整性，逻辑上的一致性。3.数据的存储和管理功能地理信息数据库管理系统是数据存储和管理的高新技术，包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。4.制图功能根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量化的地图或栅格地图。可以为用户输出全要素地图，也可以根据用户需要分层输出各层的地图。5.空间查询与空间分析功能包括拓扑空间查询、缓冲区分析、数字高程模型的建立、地形分析等等。6.二次开发和编程功能用户可以在自己的编程环境中调用GIS的命令和函数，或者GIS系统将某些功能做成专门的控件供用户开发使用。
3 GIS的发展
3.1 GIS软硬件技术
随着计算机技术的发展，让GIS能够将更为复杂、更为大量的计算任务完成，使其所处理的空间分析和图形更加复杂等等优势。此外，努力改善开发平台能力能够决定GIS技术的发展，并能将软件的可移植性增强和其所应用的领域扩大化，在相关技术的辅助下，将GIS系统的集成度和用户友好度提高。美国的ARC/INFO、MAPINFO，澳大利亚GENAMAP和加拿大的TITAN/GIS、PCI是目前较好的GIS开发平台；而国内中国地质大学的MAP/GIS和北大遥感所的CITYSTAR软件也比较好。这些都是较为强大的二次开发功能；但在各个领域的开发利用的重点不一样，在数据结构、集成化和智能化都有所不同。
3.2 MGIS―多媒体GIS
多媒体技术能够将声、像、图、文和通讯等集合到一体，通过最为直观的方式和感知信息，以及形象可感的、甚至能够声控对话的人机界面对信息处理进行操纵。GIS的系统结构、系统功能及应用模式的设计深受多媒体技术的影响，多媒体技术能够让呈现更为丰富、灵活、友好的表现形式。多媒体地理信息系统（MGIS）实现了文字、图形（图像）、色彩、声音、色彩、动画等技术的融合，使得GIS应用的市场和领域更为广阔。它一方面能够将生动直观、高效快捷的信息服务提供给社会经济、文化教育、旅游、商业和决策管理等领域，另一方面能够让电脑技术真正渗入到人们生活当中。多媒体技术在GIS领域的应用以及具有良好集成能力的MGIS的出现，都是技术发展的必然结果。
3.3 WebGIS技术
基于Web的GIS系统综合利用了信息处理、计算机图形学、数据库、Internet、地理信息系统（GIS）、软件工程等先进技术，借助现代网络通信设备，使各类数据能够很方便的到网络上。达到了由用户自定义数据检索方式、自定义图形层结构、在网络上直接处理数据，显示各类图形等目标。
4 GIS技术的应用
4.1 GIS在地理学中的应用
一般来说，地理学任何一门分支学科在具体的研究过程中，都必须收集前人的成果资料，并进行调研和分析测试，上述数据则是GIS信息管理分析的重要数据源之一，它和专题地图提供的数据以及各种遥感数据构成了GIS的三大数据源。在地理学的研究工作中，不管研究对象、研究目的有何差异，三种类型的基本数据是利用GIS进行管理与分析的必要条件；然后针对具体问题采用各分支学科的研究方法，解决所要研究的问题；最后可以应用GIS进行专题地图的编辑处理，或者应用GIS数据库资料及相应的数据模型对研究对象的现状或发展趋势进行分析与预测。
4.2 GIS在环境科学领域的应用
随着“数字地球”的概念的提出“，数字环保”的概念随之形成“。数字环保”是在EMIS、DE、DE、GPS等技术的基础上所衍生的大型系统工程。当前，引进地理信息系统（GIS）技术已经成为当前环境管理信息系统建设的一个热点，GIS使EMIS的功能更加强大，可实现环境制图、专题分析、统计分析表现、空间等值分析、模拟结果表现、信息查询等功能。不仅把环境信息进行科学直观化，将管理者置身于自然和社会环境中，而且使管理工作变得直观、生动和全面。GIS除了在环境管理方向有重要的应用之外，在环境规划、环境监测与评价以及环境影响评价等方面都有重要的应用。
5结束语
在当今这个信息化的社会中，唯有有效地利用自身资源，掌握更全面、更准确的信息，更快地作出科学的决策，才能在激烈的竞争中站稳脚跟，并同时给企业带来更高的回报。GIS技术在我国取得了广泛的应用，我们只有正确了解GIS技术发展动向，利用GIS最新技术开发产品，推广应用，发展产业，才能立足于世界信息技术发展的潮流中。
参考文献
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21世纪，信息作为一种重要的社会资源和社会动力，已经对人们的生活产生了深远的影响。作为信息技术重要组成部分的GIS技术，已经在社会各个领域发挥了重要的作用。其广泛应用于社会生活的诸多部门，对传统的地理教学也提出了挑战。
对地理学科而言，学科的学习对象是地理环境、地理事物以及事物之间的规律，其具有时空范围的广泛性、多样性、差异性、各要素间的联系性、综合性和可变性。学习对象的诸多特性和学习者的时空局限、认知极限之间不可避免地存在着矛盾。而教师仅凭一张嘴、一支笔、一幅挂图的传统教学方式已远远不能满足需求。因此，在现代教学中，电化教学越来越受到重视，并以其直观、形象、生动等优势，最大程度的激发了学生的求知欲，诱发了学生的学习动机，调动了学生的学习积极性。GIS技术作为电教手段之一，目前已经渗透到电化教学的队伍中，并开始发挥其重要的作用。著名的地图与信息系统专家陈述彭院士曾指出：“定性描述是地理学的第一代语言，地图是地理学的第二代语言，地理信息系统是地理学的第三代语言。”这充分体现了GIS技术在地理教学中的重要性与价值所在。
二、地理信息系统（GIS）简介
GIS是一个用于管理、分析和显示地理信息的系统。它通过采集、管理、处理、分析、显示地理空间数据和属性数据来表达地理信息。
1.从空间可视化的角度来看，GIS是一套智能地图，用于显示地表上要素及要素间关系。底层的地理信息可以各种视图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。
2.从空间数据库的角度看，GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。
三、GIS技术在地理教学中的应用
1.GIS在地理教学中的功能分析
第一，GIS的空间可视化特征，可以帮助学生培养空间想象能力、建立空间概念。第二，GIS技术将空间信息和属性信息集成在一起的特点，使学生在了解地理事物的空间信息的同时掌握了其属性信息。第三，GIS的数据关系特征可以提高学生的地理空间思维能力。GIS空间数据库在存储各地物空间信息的同时，还存储了地物之间的空间关系，也就是我们常说的拓扑关系。通过这种拓扑关系，学生可以清晰的认识到地理事物之间的空间位置关系，从而培养其空间思维能力。
2.GIS在地理教学中的应用特点
第一，信息表现力强、数据更新速度快。GIS地图一般都是矢量地图，即节省空间，又能实现精确显示。同时GIS地图多是分层存储，为人们的操作和使用带来了极大的方便。另外数据库的时时更新又促使了图形信息的更新。第二， 空间性强，具有丰富的空间分析功能。学生通过对GIS相关软件功能的认识，有助于学生认识地理空间分析的实用价值。第三，实践性强，有助于学生综合素质的培养。GIS在地理教学中还有一个重要的应用，就是专题地图的绘制。通过这一过程，就可以培养学生的动手能力、创新能力以及审美情趣。这一过程即有助于学生能力的培养，又提高了学生学习的兴趣。
3.GIS在地理教学中的应用方式
（1）地图操作显示应用
GIS的相关软件提供了对地图的放大、缩小、漫游和测距等基本操作功能。在地理教学过程中，可以根据教学内容的需要对地图局部进行适时的缩放、漫游。尤其测距的功能对初中地理地图一节的讲述有很高的实用价值。
（2）查询功能
GIS技术的查询功能可以实现对各种方式的空间信息及其属性信息的查询检索与统计。其中定点查询，可以帮助学生在地图上实现对地理事物的快速定位，使其对地理事物的直观分布有深入的了解。在学生对地理事物的空间定位有了一定了解的同时，也可以帮助学生对地理事物相应的属性信息进行查询与统计。而比较查询则可以快速实现对相应的指标进行比较，并把比较结果用图表的形式显示。
（3）绘图功能
学生可以运用GIS软件来完成专题图的绘制。通过完成对各种空间对象的显示方式、符号颜色和大小等的设置与管理，学生的动手能力及创新能力将得到锻炼与提高。
四、多种类型GIS与地理教学的结合
1.多媒体GIS在地理教学中的应用
多媒体GIS是指将文字、声音、动画、图像与GIS技术相结合，极大的增强了GIS的信息表现力。多媒体GIS与地理教学的结合，将在很大程度上提高教学质量与效率。
2.虚拟GIS在地理教学中的应用
虚拟GIS（VGIS）应用于地理教学，其最大的特点就是展现一些现实中无法再现的景象。例如，模拟高原、盆地等的形成过程、地球板块的运动等等。VGIS采用了多媒体、动画等方式展现教学内容，把软件和虚拟现实集于一体，对辅助教学具有重要意义。
3.三维GIS在地理教学中的应用
三维GIS是在二维空间的基础上，叠加水文、生态因素，并整合遥感影像等，最终形成三维可视化的模型。对空间对象的三维空间分析和操作是其特有的功能。例如，在讲地形图的判读时就可以通过三维GIS来完成各种地形的三维视图，并通过漫游功能让学生从不同的角度来观察地形特点。运用三维GIS来对客观世界进行表达，其结果将更加真实。
五、结论
传统的教学方式已经远远不能满足现代教学需求，现代教学需要更多新兴技术的加入。随着GIS技术的不断发展，越来越多的GIS技术将会应用于地理教学中，不断丰富教学内容，活跃课堂气氛、提高学生的学习兴趣，使教学方式在传统教学的基础上得到彻底的改观。但就目前实际的教学状况来看，笔者认为，由于硬件条件、教师素质等多方面的因素，GIS技术在地理教学中的普遍应用，还需要长期的努力。另外，为了使多媒体GIS技术、虚拟GIS技术、三维GIS技术和地理教学更好的结合，我们还需要对其进行更加深入的研究，以使其更有助于地理教学的开展。
参考文献：
[1]黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论[M].高等教育出版社.
[2]孙利平，徐晓寰，王子君.以地理教学为例谈现代教育技术与课堂教学内容的整合[J].辽宁教育研究，2002.
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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.
