农业信息化获取

农业信息化获取学院名称：信息学院专业班级：农业信息化学号：20159060504姓名：刘畅地理信息系统（GIS）一、GIS的发展史[1]史前：15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴墙壁上，法国的CroMagnon猎人画下了他们所捕猎动物的图案。与这些动物图画相关的是一些描述迁移路线和轨迹线条和符号。这些早期记录符合了现代地理资讯系统的二元素结构：一个图形文件对应一个属性数据库。18世纪：18世纪地形图绘制的现代勘测技术得以实现，同时还出现了专题绘图的早期版本，例如：科学方面或人口普查资料。约翰·斯诺在1854年，用点来代表个例，描绘了伦敦的霍乱疫情，这可能是最早使用地理方法的位置。他对霍乱分布的研究指向了疾病的来源----一个位于霍乱疫情爆发中心区域百老汇街的一个被污染的公共水泵。约翰·斯诺将泵断开，最终终止了疫情爆发。20世纪初期：将图片分成层的“照片石印术”得以发展。它允许地图被分成各图层，例如一个层表示植被和另一层表示水。这技术特别用于印刷轮廓-绘制，这是一个劳力集中的任务，但他们有一个单独的图层意味着他们可以不被其他图层上的工作混淆。当所有的图层完成，再由一个巨型处理摄像机结合成一个图像。彩色印刷引进后，层的概念也被用于创建每种颜色单独的印版。尽管后来层的使用成为当代地理信息系统的主要典型特征之一，刚才所描述的摄影过程本身并不被认为是一个地理信息系统-因为这个地图只有图像而没有附加的属性数据库。60年代早期[2]：在核武器研究的推动下，计算机硬件的发展导致通用计算机“绘图”的应用。1967年，世界上第一个真正投入应用的地理信息系统由联邦林业和农村发展部在加拿大安大略省的渥太华研发。罗杰·汤姆林森博士开发的这个系统被称为加拿大地理信息系统（CGIS），用于存储，分析和利用加拿大土地统计局（CLI，使用的1:50,000比例尺，利用关于土壤、农业、休闲，野生动物、水禽、林业和土地利用的地理信息，以确定加拿大农村的土地能力。）收集的数据，并增设了等级分类因素来进行分析。CGIS是“计算机制图”应用的改进版，它提供了覆盖，资料数字化/扫描功能。它支持一个横跨大陆的国家坐标系统，将线编码为具有真实的嵌入拓扑结构的“弧”，并在单独的文件中存储属性和区位信息。由于这一结果，汤姆林森已经成为称为“地理信息系统之父”，尤其是因为他在促进收敛地理数据的空间分析中对覆盖的应用。CGIS一直持续到20世纪70年代才完成，但耗时太长，因此在其发展初期，不能与如Intergraph这样的销售各种商业地图应用软件的供应商竞争。CGIS一直使用到20世纪90年代，并在加拿大建立了一个庞大的数字化的土地资源数据库。它被开发为基于大型机的系统以支持一个在联邦和省的资源规划和管理。其能力是大陆范围内的复杂数据分析。CGIS未被应用于商业。微型计算机硬件的发展使得象ESRI和CARIS那样的供应商成功地兼并了大多数的CGIS特征，并结合了对空间和属性信息的分离的第一种世代方法与对组织的属性数据的第二种世代方法入数据库结构。20世纪80年代和90年代产业成长刺激了应用了GIS的UNIX工作站和个人计算机飞速增长。至20世纪末，在各种系统中迅速增长使得其在相关的少量平台已经得到了巩固和规范。并且用户开始提出了在互联网上查看GIS数据的概念，这要求数据的格式和传输标准化。二、GIS的定义[1]地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。采用地力模型分析方法适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。（1）从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术。（2）从科学的角度，GIS是地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系。（3）从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。（4）从系统学的角度，GIS忽悠一定结构和功能，是一个完整的系统。三、生活上的应用除了地形地貌，卫星地图上还可显示市民户籍信息——只要鼠标轻轻一点，你的居住地就被锁定，身份信息会形象地出现在卫星地图上。昨天，九龙坡区公安分局启用人口GIS地理信息系统，实现按图“索”人。1、卫星地图——几秒钟可找到你输入名字或身份证号码，鼠标一点，几秒钟后查询人的信息便会出来。与以往平面图示不同，被查询人的所有信息（包括居住地、周边环境、隔壁邻居等），都被标识在卫星地图上。“这就是GIS地理信息系统！”昨天，九龙坡区公安分局科监支队负责人说。以往，居民信息在派出所进行登记后，民警只能在电脑上以表格形式进行查看，内容单一不直观，许多居民居住地，民警也不清楚具体位置。但在卫星地图上，查询者的信息将会形象地显示在他居住楼层的上空，“几秒钟，就可以按图找人。”2、犯罪分子——警方找他更容易据悉，九龙坡区率先在全市推出该系统，并在杨家坪、西彭和九龙三个派出所辖区进行试点，目前，九龙派出所辖区的部分地区已初步实现地图定位，市民信息已存进九龙坡区警方的电脑数据库，当民警查询这些地方的市民信息时，还能在地图上找到周边信息，例如附近网吧、最近的治安岗亭和药店，甚至是被查询者的邻居等。据了解，目前，该系统已采集信息上万条，覆盖了试点地区的常住人口、暂住人口、重点人口以及违法犯罪人员的相关信息。3、精确定位——住家周边信息全有GIS系统最大的优点，就是对犯罪分子有效搜寻。警方一旦确定犯罪分子，他的居住地和邻居信息立马就会在系统上显示，在此居住多久，和谁打交道多，民警再将这些信息告诉周围邻居，让大伙随时提防，这样也大大减少了查找的难度。警方表示，今后，该系统还将会和全区监控系统进行联动、GPS车辆信息定位，让民警更加便利地为市民服务。四、GIS的功能一个地理信息系统(GIS)是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统。在严格的意义上,这是一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。例如，根据在数据库中的位置对数据进行识别。实习者通常也认为整个GIS系统包括操作人员以及输入系统的数据。地理信息系统（GIS）技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。例如，一个地理信息系统(GIS)能使应急计划者在自然灾害的情况下较易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要保护不受污染的湿地。五、GIS的特点[2]1、公共的地理定位基础；2、具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；3、系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息；4、以地理研究和地理决策为目的，是一个人机交互式的空间决策支持系统。六、GIS的分类1、按功能：专题地理信息系统(ThematicGIS)区域地理信息系统(RegionalGIS)地理信息系统工具(GISTools)2、按内容：城市信息系统自然资源查询信息系统规划与评估信息系统土地管理信息系统等GIS中使用的技术七、GIS的信息来源对于源数据的基本要求是确定变量的位置。位置可能由经度、纬度和海拔的x，y，z坐标来标注，或是由其他地理编码系统比如ZIP码，又或是高速公路英里标志来表示。任何可以定位存放的变量都能被反馈到GIS。一些政府机构和非政府组织正在生产制作能够直接访问GIS的计算机数据库。可以将地图中不同类型的数据格式输入GIS。GIS系统同时能将不是地图形式的数字信息转换可识别利用的形式。例如，通过分析由遥感生成的数字卫星图像，可以生成一个与地图类似的有关植被覆盖的数字信息层。同样，人口调查或水文表格数据也可在GIS系统中被转换成作为主题信息层的地图形式。八、资料采集[1]数据采集——向系统内输入数据——它占据了GIS从业者的大部分时间。有多种方法向GIS中输入数据，在其中它以数字格式存储。印在纸或聚酯薄膜地图上的现有数据可以被数字化或扫描来产生数字数据。数字化仪从地图中产生向量数据作为操作符轨迹点、线和多边形的边界。扫描地图可以产生能被进一步处理生成向量数据的光栅数据。测量数据可以从测量器械上的数字数据收集系统中被直接输入到GIS中。从全球定位系统（GPS）—另一种测量工具中得到的位置，也可以被直接输入到GIS中。遥感数据同样在数据收集中发挥着重要作用，并由附在平台上的多个传感器组成。传感器包括摄像机、数字扫描仪和激光雷达，而平台则通常由航空器和卫星构成。大部分数字数据来源于图片判读和航空照片。软拷贝工作站用来数字化直接从数字图像的立体象对中得到的特征。这些系统允许数据以二维或三维捕捉，它们的海拔直接从用照相测量法原理的立体象对中测量得到。现今，模拟航空照片先被扫描然后再输入到软拷贝系统，但随着高质量的数字摄像机越来越便宜，这一步也就可被省略了。卫星遥感提供了空间数据的另一个重要来源。这里卫星使用不同的传感器包来被动地测量从主动传感器如雷达发射出去的电磁波频谱或无线电波的部分的反射系数。遥感收集可以进一步处理来标识感兴趣的对象和类例如土地覆盖的光栅数据。除了收集和输入空间数据之外，属性数据也要输入到GIS中。对于向量数据，这包括关于在系统中的对象的附加信息。输入数据到GIS中后，通常还要编辑，来消除错误，或进一步处理。对于向量数据必须要“拓扑正确”才能进行一些高级分析。比如说，在公路网中，线必须与交叉点处的结点相连。像反冲或过冲的错误也必须消除。对于扫描的地图，源地图上的污点可能需要从生成的光栅中消除。例如，污物的斑点可能会把两条本不该相连的线连在一起。九、GIS系统的建立方式1、利用商业化GIS软件完成对空间数据所需的处理分析，并把结果输出到中间文件，然后在专业的系统下调用中间文件实现专业模块。此模式不要求开发的系统中进行空间分析，大大降低了开发的难度。但是空间信息和非空间信息之间的将变得松散，而且系统的整体性差、操作繁琐。2、借助GIS软件平台自身实现空间数据处理，然后在利用其提供的开发接口二次开发出专业模块以处理相关信息。这种开发方式的优势在于即可充分发挥出GIS软件平台在空间分析上的功能，又可通过开发的专业模块处理专业信息。但是，专业模块是内嵌在GIS软件平台内的，随平台的存在而存在，这就给程序的移植遭成了很大的不便;同时GIS软件平台的界面并不十分友好、操作也略显复杂。3、利用高级编程语言调用产品化的GIS组件以处理空间数据，同时直接开发出专业的系统模块。此种模式直接面向用户，根据用户的偏好开发系统界面、针对实际业务设计功能模块，这就使得系统易于接受和使用;而且此类系统是完全独立于其它软件系统的，便于移植。但是此类系统开发的周期最长、难度最大。十、GIS的应用领域[2]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。以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用：1、资源管理(ResourceManagement)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。主要回答“定位”和“模式”两类问题。2、资源配置(ResourceConfiguration)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。3、城市规划和管理(UrbanPlanningandManagement)空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。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。4、土地信息系统和地籍管理(LandInformationSystemandCadastralApplicaiton)土地和地籍管理涉及土地使用性质