文献综述—地理信息系统在农业上的应用

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题目: 地理信息系统及其在农业上的应用姓名:

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2010 年1 月10日

地理信息系统在农业上的应用

摘要：地理信息系统(Geographic Information System，GIS)产生于60年代中期，但在我国起步较晚。本文首先介绍了GIS的基本概念、功能和构成，然后简述了GIS在精确农业，耕地地力等级评价，害虫治理和农业水资源管理上的应用，最后阐明了目前存在的问题及其解决的对策（方案）。

关键词：地理信息系统；精确农业；耕地地力；害虫治理；农业水资源管理

The Application of GIS on Agriculture

Abstract：The Geographic Information System (GIS) began in mid 1960s, but started late in our country. This paper introduces the basic concept, function - and the composition of GIS, then describes GIS’s application in precision agriculture, evaluation of plowland fertility, pest management and assessment of agricultural water resources management. Finally, it expounds the existing problems of GIS and the countermeasures to those problems.

Key words:GIS；Precision Agriculture；plowland fertility；pest control；management of agricultural water resources

随着经济的发展与社会的进步，农业技术的发展也得到空前提高。农业生产可以和诸多技术结合应用，从而很好的节约水资源和肥力资源以及市土地得到更好的休养生息等。本文详细介绍了地理信息系统（GIS）的相关信息，并将GIS应用于农业生产的各个方面做出了具体阐述。这是国际上研究的热点，并在实际应用中取得了良好的效果，不但使农民增收效果显著，而且减少了更多的人工过程，从而减少了很多人力与财力的投入。国内的研究也正在火热的进行，但很少在农业生产上得到实际应用。可以说将GIS应用于农业生产是将来的发展方向，本文详细阐明了其结合应用和相关注意事项以及一些存在问题的解决方案。

1 GIS基本概述

1.1 GIS定义

美国国家地理信息与分析中心（National Center For Geographic Information and Analysis）1988年曾定义地理信息系统定义：为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。这几乎成为地理信息系统研究工作者和专业工作者普遍接受的标准定义。

1.2 GIS功能

GIS可执行如作物—土壤—天气—害虫之间的关系及害虫易成灾的区域等图形化查询, 优化资源管理，辅助决策和制图等。GIS系统一般具备以下功能：

（一）数据输人与贮存功能

用数字化仪或扫描仪把地图、图片(航空摄影照片)和规划图等输入计算机，并可对其进行修改或增补内容。

GIS处理的数据可分为两类：①空间数据：与地理位置有关的一些定位数据, 如地图

系的数据，如人口、工农业产值、河水流速、交通流量等经济社会数据。又称为统计数据或非定位数据。

与数据类型相对应的其存贮形式也有两种：①网格数据：面向面积的象素或规则的网格单元以线性扫描次序存贮，每个单元有特定的值，布尔操作很容易实现，但边界或直线操作非常困难。网格数据在不昂贵的微型机上很容易实现，且能提供相当快捷的GIS 分析方法。网格数据在环境保护研究中应用很广(卫星遥感图片属于此数据格式)。②矢量数据：地理特征以一系列的x, y或x, y, z空间坐标表示的点、线或多边形，数据采集和构建相当耗时。矢量数据相对复杂得多，在微型机上实现较为困难, 但能提供许多复杂的操作。面向边界的数据特性在处理社会经济问题中广泛应用。

对这两种数据存贮格式的优劣曾有过十多年的争议，因为数据存贮格式对GIS的数据传送和过程有着较大的影响，选择何种数据格式也受软件功能、性质、人员素质及以往的应用基础等因素的限制[1]。以往的系统通常只能处理一种类型的数据格式，现在，虽然各个系统有所侧重，但多数都能通过格式转换进行数据交换，有的甚至可以同时处理两种格式数据。

（二）综合分析功能

可以进行传统的统计分析或对空间定位数据的特定统计分析，可分为空间分析和网络分析，常用的有叠加分析和邻近分析等。

（三）数据查询功能

对空间定位数据或属性数据分别查询或一一对应查询，对多个数据层进行简单或非常复杂的查询。

（四）输出功能

把经过分析做出的结果(文字报告或图形)以地图或其他图形通过显示器、打印机或绘图仪表达出来，直观形象，可视性强。

1.3 GIS构成

GIS的主要功能是检索和综合分析空间定位数据，由于采用了数据库技术，所以它能把地物的空间定位数据和属性数据一一对应地联系起来, 从而大大提高了对数据的综合分析能力。

1.3.1 GIS功能模块

GIS是软件，可有数十乃至上百个程序模块组成，但按功能分类可分为以下三个主要组：①核心模块提供输入、贮存、管理和显示数据的基本实用程序。②分析环模块提供主要图形分析工具。③外围环模块提供系统与其他程序的数据通信或存贮格式转换实用程序。

1.3.2 系统软件组成

GIS的功能各异，各自的侧重点不同，软件组成可能不尽相同，但是真正称之为GIS 的一般其软件都应有以下几部分：①空间及属性数据库：这是的核心部分，存放地图及其相关的数字化信息。在一些系统中这二者截然分开，而在其他系统中它们紧密结合在一起。②制图显示系统：为GIS中央数据库周边软件中最基本的部分，它允许通过选择数据库中的记录，产生并在屏幕或其他硬件（如打印机、绘图仪等）上输出地图。③地图数字化系统：这为另一最基本的周边软件，通过它可以把现有的地图转换为数字形式，输入计算机。④数据库管理系统：这又是GIS另一必备的周边软件，它不仅可以对属性数据库进行输入、管理、分析，而且也可以对空间数据库进行类似的操作。传统的数据库管理系统能提取和处理属性数据，通过地图分析系统生成空间定位的地图，但其处理过程并不涉及空间定位数据，也就是说其过程是不可逆的。GIS数据库管理系统不仅具有传统的数据库管理系统的功能，而且拥有管理地理数据的大量实用软件。有了数据库管理系统，才能输人诸如表格和统计数据之类的属性数据，而后通过提取特定的列表和统计