高中地理中精准农业使用的是gps技术还是3s

3S都需要使用。

精准农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。

1、全球定位系统GPS。精准农业广泛采用了GPS系统用于信息获取和实时的准确定位。为了提高精度广泛采用了 DGPS（Differential Global Positioning System）技术，即所谓“差分校正全球卫星定位技术”。它的特点是定位精度高，根据不同的目的可自由选择不同精度的GPS系统。

2、地理信息系统GIS。精准农业离不开 GIS（Geographical Information System）的技术支持，它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具，田间信息通过GIS系统予以表达和处理，是精准农业实施的重要一步。

3、遥感系统 RS。遥感技术（Remote Sensing）是精准农业田间信息获取的关键技术，为精准农业提供农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异信息的技术要求。

4、作物生产管理专家决策系统。它的核心内容是用于提供作物生长过程模拟、投入产出分析与模拟的模型库；支持作物生产管理的数据资源的数据库；作物生产管理知识、经验的集合知识库；基于数据、模型、知识库的推理程序；人机交互界面程序等。

5、田间肥力、墒情、苗情、杂草及病虫害监测及信息采集处理技术设备。

6、带GPS系统的智能化农业机械装备技术。如带产量传感器及小区产量生成图的收获机械；自动控制精密播种、施肥、洒药机械等等。

其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。精准农业并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

传统农业的发展在很大程度上依赖于生物遗传育种技术，以及化肥、农药、矿物能源、机械动力等投入的大量增加而实现。由于化学物质的过量投入引起生态环境和农产品质量下降，高能耗的管理方式导致农业生产效益低下，资源日显短缺，在农产品国际市场竞争日趋激烈的时代，这种管理模式显然不能适应农业持续发展的需要。[1]

GIS

编辑

地理信息系统（GIS，Geographical Information System）作为用于存储、分析、处理和表达地理空间信息的计算机软件平台，技术上已经成熟。它在“精准农业”技术体系中主要用于建立农田土地管理，土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量的空间分布等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等，为分析差异性和实施调控提供处方信息。它将纳入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、投入产出分析模拟模型和智能化农业专家系统一起，并在决策者的参与下根据产量的空间差异性，分析原因、作出诊断、提出科学处方，落实到GIS支持下形成的田间作物管理处方图，指导科学的调控 *** 作。

地理信息系统（GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

位置与地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基础。一个单纯的经纬度坐标只有置于特定的地理信息中，代表为某个地点、标志、方位后，才会被用户认识和理解。用户在通过相关技术获取到位置信息之后，还需要了解所处的地理环境，查询和分析环境信息，从而为用户活动提供信息支持与服务。

地理信息科学是综合性学科，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 *** 作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

地理数据是直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。包括自然地理数据和社会经济数据。自然地理数据如土地覆盖类型数据，地理数据是直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据，是表示地理位置、分布特点的自然现象和社会现象的诸要素文件。包括自然地理数据和社会经济数据。如土地覆盖类型数据、地貌数据、土壤数据、水文数据、植被数据、居民地数据、河流数据、行政境界及社会经济方面的数据等。

地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示。

地理数据包括空间位置、属性特征以及时态特征三个部分。

自然地理数据在计算机中通常按矢量数据结构或网格数据结构存贮，构成地理信息系统的主体。社会经济数据在计算机中按统计图表形式存贮，是地理信息系统分析的基础数据。

指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律

的数字、文字、图像和图形等的总称。包括空间位置、属性特征及时态特征三部分 。

所谓的地理数据，就是用一定的测度方式描述和衡量地理对象的有关矢量化标志。对于不同的地理实体、地理要素、地理现象、地理事件、地理过程，需要采用不同的测度方式和测度标准进行描述和衡量，这就产生了不同类型的地理数据。

环境污染几乎是每一个工业化国家都曾经遇到的棘手问题。环境污染成为一种威胁人类生存与发展的全球性危机，始于18世纪末兴起的工业革命。

从18世纪下半叶起，经过整个19世纪到20世纪初，首先是英国，而后是欧洲其他国家、美国及日本相继经历和实现了工业革命。在这些国家，伴随煤炭、冶金、化学等重工业的建立和发展，以及城市化的推进，出现了烟雾腾腾的城镇，发生了烟雾中毒事件，河流等水体也严重受害。

英国作为最早实现工业革命的国家，其煤烟污染最为严重;水体污染亦十分普遍。除英国外，在19世纪末期和20世纪初期，美国的工业中心城市，如芝加哥、匹茨堡、圣路易斯和辛辛那提等，煤烟污染也相当严重。至于后来居上的德意志帝国，其环境污染也不落人后。19和20世纪之交，德国工业中心的上空长期为灰**的烟幕所笼罩，工业区的河流也变成了污水沟。

随着工业化的扩展和科学技术的进步，西方国家煤的产量和消耗量逐年上升，由此酿成多起严重的燃煤大气污染公害事件。1943年洛杉矶首次发生的光化学烟雾事件，第一次显示了汽车内燃机所排放气体造成的污染与危害的严重性。在这一阶段，污染源增加，新的更为复杂的污染形式出现，因而公害事故增多，公害病患者和死亡人数扩大，这体现出西方国家环境污染危机愈加明显和深重。

20世纪50年代起，世界经济由战后恢复转入发展时期。西方大国竞相发展经济，工业化和城市化进程加快，经济持续高速增长，但这也使得工业生产和城市生活的大量废弃物排向土壤、河流和大气之中，最终造成环境污染的大爆发。

1972年6月联合国在瑞典斯德哥尔摩召开“人类环境会议”后，西方发达国家开始了对环境的认真治理，工作重点是制定经济增长、合理开发利用资源与环境保护相协调的长期政策。上世纪70-80年代，这些国家在治理环境污染上不断增加投资，如美国、日本的环境保护投资约占国民生产总值的1%-2%。它们十分重视环境规划与管理，制定各种严格的法律条例，采取强有力的措施，控制和预防污染，努力净化、绿化和美化环境。到80年代，西方国家基本上控制了污染，普遍较好地解决了国内的环境问题。

1992年6月的里约联合国环境与发展大会，正式否定了工业革命以来的那种“高生产、高消费、高污染”的传统发展模式，标志着包括西方国家在内的世界环境保护工作又迈上了新的征途——从治理污染扩展到更为广阔的人类发展与社会进步的范围，环境保护和经济发展相协调的主张成为人们的共识，“环境与发展”则成为世界环保工作的主题。

在生态危机威胁着人类生存与发展的今天，在许多发展中国家依然重蹈发达国家覆辙的情况下，重新审视与研究发达国家环境污染与治理的历史，学习这些国家治理污染的经验，就显得十分的必要和迫切。

英国：利用技术科学治污

200多年前开始的第一次工业革命促进了钢铁、煤炭、化工和其他行业的繁荣，推动了英国经济和社会的发展。然而与此同时，对于废料处理和运营管理的疏失，也导致了化学废料流入土壤或者直接排入地下，带来非常严重的土壤及地下水污染问题。从20世纪中叶开始，英国就陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规,同时进行土壤改良剂和场地污染修复研究。英国土地修复技术非常规范，目前主要采取物理方法、化学方法、生物修复三方面的技术。

对于泰晤士河的治理，英国成立了治理专门委员会和水务局(公司)，对整个流域进行统一规划与管理，提出水污染控制政策法令。1850-1949年，英国政府开始第一次泰晤士河治理，主要是建设城市污水排放系统和河坝筑堤。1950年至今进行了第二次污染治理，不仅重建和延长了伦敦的下水道，还建设大型城市污水处理厂，加强工业污染治理，采取对河流直接充氧等措施治理水污染。目前，全流域建设污水处理厂470余座，日处理能力为360万吨，几乎与给水量相等。泰晤士河沿岸的生活污水都要经过污水处理厂处理才能排放到河中，污水处理费用计入居民的自来水费中。

在泰晤士河的治理中，科学技术的作用同样得到高度重视，尤其是泰晤士河的第二次治理。科学研究帮助水务局制定合理的、符合生态原理的治理目标，根据水环境容量分配排放指标及时跟踪监测水质变化。经过100多年的综合治理，特别是上世纪60—70年代的高强度治理，泰晤士河已成为国际上治理效果最显著的河流，也是世界上最干净的河系之一。1955-1980年间，泰晤士河总污染负荷减少了90%，河流水质已恢复到17世纪的原貌，100多种鱼重返泰晤士河。

日本：针对立法 问责严厉

在工业化较早的日本，1968年的“痛痛病”事件直接导致了1970年《农业用地土壤污染防治法》的出台。1975年，大量六价铬污染土壤事件在东京地区频繁爆发，逐渐演化成严重的社会问题，进而引起全社会对“城市型”土壤污染的关注。在此背景下，2002年5月29日，日本公布了针对“城市型”土壤污染的《土壤污染对策法》，并于同年12月26日公布了《土壤污染防治法实施细则》。

《土壤污染对策法》的立法目的旨在通过确定土壤中的特定有害物质进而实施土壤污染防治对策保护公众健康、确立相关措施防止人体健康受到污染的侵害等，主要内容包括土壤污染状况调查、划定受污染区域、消除污染措施的相关规定、变更土地形式和土地使用计划的相关规定、委派调查机构、促进法律实体等相关规定等等。显而易见，专门性的土壤污染防治立法的内容仅限于对已经污染的土壤的改良和恢复。但是，日本土壤污染防治立法并不仅仅限于这些专门立法，还有大量与土壤污染预防相关的外围立法，包括《大气污染防治法》《Dioxine类物质特别对策法》《水质污染防治法》《废弃物处理法》《化审法》《肥料取缔法》《矿山保安法》等，这些外围立法通过对大气污染、Dioxine物质污染、水污染、固体废物污染、特定化学物质污染、化肥和农药污染以及矿物污染的控制，从不同方面来阻断新的土壤污染源，从而达到预防土壤污染的目标。

日本在水资源安全问题上同样有过沉痛的教训。从上世纪60年代起，日本各地连续发生多起水污染造成的社会事件，引起日本全国的强烈反响。如九州地区的熊本县，由于当地的化肥厂直接排放含有汞的废水，使当地居民患上脑神经麻痹的怪病。

在舆论的压力下，日本政府不得不下决心解决企业排污造成的水污染问题。日本首先从立法开始，短短几年，先后通过了《控制工业排水法》《水质污染防治法》《湖泊水质保全特别措施法》等法律，后来，日本又根据情况变化多次修改《水质污染防治法》。这样，日本主管部门和法律部门就可以依据这些法律监督和管理水资源，并调查和追究污染水质的责任方。在这种法律和舆论的约束下，日本任何一级行政长官对水资源和居民用水的安全达标都不敢掉以轻心，否则不仅自己的“乌纱帽”不保，而且可能身陷法律纠纷。

日本为确保水资源安全，防止水污染，还建立了信息公开和居民查询制度。在许多城市，主管部门都在供水系统的各个环节设立了监控系统。如东京都，从上游的水源到最终段的居民家庭管道，一共安装了10多个检测点，共有60多项检测项目，而且随时公布这些项目的检测结果。居民每天可以从东京都水道局的网站上看到有关信息。如果居民感觉自己家中的水质有问题，可以电话询问水道局，或登门查询，水道局必须给予说明，或上门检查。

为解决企业排放问题，日本政府采取了“鞭子加糖块”的政策。一方面，严厉打击非法排放的企业，作出严厉的处罚。另一方面，日本政府向投资建设污水处理系统的企业提供一定的财政补贴，还给予税率上的优惠。这些政策让企业知道，与其违法排污被罚高额罚金甚至企业倒闭，不如拿出些资金修建废水处理设施，而且还能得到政府的补贴，政策引导使日本在短时间内就杜绝了企业排放污水问题。

德国：摸清家底 区别对待

在工业化过程中，德国留下了许多污染场地，有15%-20%的土地被怀疑可能受到污染。调查结果表明，德国有30万块土地需要治理。在后工业化时代，土壤保护已经成为德国环保的一项重要工作。

德国的土壤保护工作做得比较深入细致，开展了污染场地调查，底数清楚，为开展土壤保护工作打下了坚实基础。

首先，全面开展土壤监测。目前，德国各州都对土壤进行长期监测，全国共有800多个监测点，绝大部分是环保部门设立的，也有一些是农业部门设立的。联邦与各州政府设立土壤污染调查小组，根据土地的用途，对土壤进行监测，随时了解土壤特性的变化信息，同时观察土壤发展趋势，评估治理措施是否有效。

其次，对全国有污染嫌疑的地块进行排查、筛选，对重点污染地块进行详细调查，然后，通过情景模拟，开展土壤修复研究，制定技术方案并实施。

第三，建立污染场地数据库。如萨克森州对全州污染土地建立了一个详尽的数据库，所有与土壤保护相关的州政府部门都可以使用这个数据库，下一级地方政府也可以查找属于本地区的污染场地情况。同时，建筑公司也可利用这个数据库。通过这个数据库，可以对全州土壤保护进行有效的动态管理。

德国还通过精密计算设计了一套指标来评估土壤风险：在绿色线上的，主要是预防土壤恶化;在**线上的，要发出警告;在红色线上的，必须进行清理。

当然，土壤保护最好的手段是尽量少用土地。在工业化过程中，大量农业用地转为工业、交通、住宅用地，土地利用的转型导致了土壤污染。少用地意味着少污染。因此，现在德国对土地转型利用实行总量控制，现在每年农业土地转型利用的总量为50多公顷，到2020年年利用量不能超过30公顷;为满足建设需要，重点向城市要土地，重视土地的重复使用，避免无节制地向周边拓展，造成新的污染。

澳大利亚：改造污染土地成公园

和世界很多其他国家一样，澳大利亚也逐渐将重度污染的工厂企业慢慢搬离城市中心和住宅区周边。搬迁留下的空地会经环境署的严格评估并由开发商做出改造意见申请，获得批准之后才允许将污染地块修复和转型为非工业用地。

澳大利亚很多受污染严重的土地最终并没有转型成商住用地。一些大型的森林公园、湖滨公园，由于可以广种树木、使土壤自然修复，更适合污染土地的转型。获得过多项大奖的澳大利亚BP石油公司遗址公园就是在原BP石油公司场地改造后建成的。这座公园中，很多被污染的土壤并没有被运走，而是和有机物相结合，重新加以使用，通过自然法则，慢慢把土地净化。对于被污染土地的修复工作，澳大利亚的标准和规格非常高，曾经被严重污染的奥林匹克公园地块，已经被改造成了适合全家出游的绿色天堂。

在悉尼西区一个工厂变住宅区的地块改造中，市政厅要求改造者必须把所有被污染的土壤全部装进密封的卡车中，沿特定路线运出后，倾倒在专用的屏蔽空间内，最终用水泥板封存。光这种土壤修复就耗资500万澳币，约为2500万人民币。

一个实用的地理信息系统，要支持对空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成包括以下四个主要部分: 系统硬件、系统软件、数据库系统、系统管理和 *** 作人员。这里，计算机系统软、硬件是其核心部分，空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式 ( 图 10-2) 。

图 10-2 GIS 的组成

1 系统硬件

GIS 由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是 GIS 的物理外壳。GIS 系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持和制约。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元 ( CPU) 、存储器 ( 包括主存储器、辅助存储器) 等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务，并将处理得到的结果或信息提供给用户，同时保存数据以备现在或将来使用。图 10-3 为常见的实现输入/输出功能的计算机外围设备。

图 10-3 GIS 的硬件组成

2 系统软件

GIS 软件是系统的核心，用 于 执 行 GIS功能的各种 *** 作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等，按照其功能分为 GIS 专业软件、数据库软件和系统管理软件等，如图 10-4 所示。

GIS 专业软件一般指具有丰富功能的通用 GIS 软件，它包含了处理地理信息的各种高级功能，可作为其他应用系统建设的平台。代表产品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它们一般都包含如下核心模块:数据输入与编辑、空间数据管理、数据处理与分析、数据输出、用户界面、系统二次开发功能。

图 10-4 GIS 的软件层次

数据库软件除了在 GIS 专业软件中用于支持复杂空间数据的管理以外，还包括服务于非空间属性数据为主的数据库系统，这类软件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于这类数据库软件具有快速检索、满足多用户并发和数据安全保障等功能，目前能在这些现成的关系型商业数据库中存储 GIS 的空间数据。

系统管理软件主要指计算机 *** 作系统，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它们关系到GIS 软件和开发语言使用的有效性，因此也是 GIS 软硬件环境的重要组成部分。

3 数据库系统

数据库系统是地理信息系统的 *** 作对象与管理内容，它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等，它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他输入设备输入到地理信息系统中，其相应的区域信息包括位置信息、属性信息和空间关系等。

地理信息系统中的数据类型有空间数据和非空间的属性数据两大类。

空间数据用来确定图形和制图特征的位置，是以地球表面空间位置为参照。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线、面三类元素。空间数据具体反映了两方面信息: ①在某个已知坐标系中的位置，也称几何坐标，主要用于标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等; ②实体间的空间相关性，即拓扑关系 ( Topology) ，用于表示点、线、网、面等实体之间的空间联系，如边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。

非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。非几何属性分为定性和定量两种，前者包括名称、类型、特性等，如岩石类型、土壤种类、土地利用、行政区划等; 后者则包括数量和等级等，如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、水土流失量等。任何地理实体至少包含一个属性，而地理信息系统的分析、检索主要是通过对属性的 *** 作运算来实现的。

4 系统管理和 *** 作人员

人是 GIS 中的重要构成因素。GIS 不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师，以及最终运行系统的用户。

马 锋 刘玉超 杨书畅

（天津市地质资料馆）

摘 要 利用 MAPGIS 平台、ACCESS 数据库和 ORACLE 数据库，建立地理底图、原始地质资料、成果地质资料、实物地质资料信息的空间数据库和属性数据库，开发地质数据统计分析、地质图件绘制、三维地质体建模等功能，建成基于 MAPGIS 平台的地质资料一张图管理信息系统，实现地质资料的集成化，以促进地质资料的二次开发和社会利用工作。

关键词 地质资料 数据集成 信息系统 一张图管理

0 前言

在地质工作中形成的地质资料分为原始地质资料、成果地质资料和实物地质资料，由馆藏机构进行管理和提供利用。天津市地质资料馆馆藏天津地区资料近 3000 档，最早是 1931 年形成的《盘山附近地质》，馆藏地质资料信息庞大，但是信息分散。为了便于借阅者利用，近年来开展了大量的档案管理工作，建立了地质资料目录数据库，开展了地质资料数字化存储，开发了地质成果浏览系统。

随着城市建设的快速发展，对于地质资料的需求也日益迫切，以往提供地质资料时间长的现象难以满足新时期的工作要求。这就需要我们对以往地质资料进行整理、汇总和集成，以便能够及时、快速、准确地提供地质资料。基于此目的，结合目前地理信息系统的技术发展和天津市城市地质工作的成果，提出了天津市地质资料一张图管理信息系统建设的思路。即基于MAPGIS平台，实现地质资料信息的存储、浏览、提供利用的集成化管理。

1 地质资料的一张图管理信息系统结构

11 地质资料信息组成

建立地质资料的一张图管理信息系统，要集中馆藏所有地质资料的信息，主要分为 4 个方面：地理底图信息，包括地理底图和遥感影像；成果地质资料，包括成果报告和成图图件；原始地质资料，包括野外调查、钻探、试验、物探、化探、观测的所有地质工作基础信息；实物地质资料，主要是记录该实物的照片、影像等信息。这些信息通过建立属性数据库和空间数据库进行存储。地质资料的一张图数据结构见图 1。

12 地质资料信息专业分类

依据成果地质资料目录数据库著录要求中地质资料分类标准，并结合天津地质工作进展、地质资料利用的实际情况，在此系统中把地质资料按照地质专业分为十类：基础地质类、工程地质类、水文地质类、环境地质类、固体矿产地质类、地热地质类、地球物理类、地球化学类、遥感类及其他类。

图 1 地质资料的一张图数据结构

2 数据库建设

21 建库平台的选择

数据库分为属性数据库和空间属性库。属性数据库建设采用广泛应用的数据库软件 ACCESS 软件；空间属性库建设采用国内国土系统中使用最为广泛、专业人员使用熟悉、以往地质调查成果图形文件都采用的 MAPGIS 系统平台；形成的属性数据、空间数据在服务器中利用 ORACLE 数据库软件存储管理。

22 空间数据库建设

空间图形数据库包括基础地理空间数据库和地质成果信息空间数据库。

地理底图以天津市 1∶100 万、1∶5 万和 1∶1 万基础地理数据作为空间参考依据，按照地质地理底图编绘标准，用现势性数据进行补充，进行制图综合概括后，建立本系统基础地理图层。空间数据分为水系层、公路层、铁路层、居民地层、行政区划层。在系统运行中，底图采用分级显示方法，在不同比例尺下，显示不同的地理位置精度，实现视觉美观和工作精度的协调。

在地理底图基础上，在 MAPGIS 的图形编辑系统中，输入每个地质工作点的地理坐标，形成工作区域空间数据；输入各类地质图件的地质要素信息，形成地质成果空间数据。空间数据由 MAPGIS 系统文件点（WT）、线（WL）、面（WP）三种结构进行存储。空间数据库的图元、线型、颜色、图案依据相应的地质矿产制图标准编制，对于没有标准规范新添加的图元、图案进行统一的编号和备注。

遥感影像采用空间分辨率为 06 米的卫星相片。在系统中和地理底图叠加，互相对照使用。

23 属性数据库建设

属性数据库包括基础地理信息数据库、地质信息数据库。

基础地理信息数据库存放行政区域、行政界线、居民地、交通、河流、湖泊等自然要素和社会要素的属性信息。

地质信息属性库存放在地质调查中通过仪器、实验室分析或野外观察直接获取或收集的原始地学数据与信息。包括地貌调查观测原始资料，钻孔探槽的原始资料和各种测试数据，地质灾害调查中获取的地面沉降监测设施和原始数据，地下水监测原始数据资料，地热井监测原始数据，环境地球化学调查中获取的土壤、地下水、地表水采样原始资料；地球物理勘探原始数据，实物地质资料及汇交的成果资料。设计了一系列的 ACCESS 数据表，把基础地理信息和地质信息分解到每一个表中。如基础地质设计类，设计了基岩地质钻孔基本情况表、基岩地质钻孔分层表、新生界地质钻孔基本信息、新生界地质钻孔分层表、新生界地质钻孔孢粉数据表、新生界地质钻孔微体组合表、新生界地质钻孔测年成果数据表等，通过地质项目、钻孔等主键把对专业的 ACCESS 数据表进行有机的联系。

以工程地质专业为例，在勘查工作过程中形成的资料主要包括三方面：钻孔基本信息、钻孔原位测试信息和钻孔样本试验数据；工作最终提交工程地质勘查报告。依据天津市工程地质工作实际情况，初步建立了 15 个基于 ACCESS 软件的数据表，见图 2。通过这 15 个数据表来存储工程地质资料数据信息。

图 2 工程地质钻孔数据表结构图

在这 15 个表中，钻孔基本信息为主表，测试数据表和试验数据表中其他表为子表，钻孔基本信息表和水样水质分析表通过项目编号建立联系，钻孔基本信息表和其他表通过钻孔编号建立联系。

提交的勘查报告和附图、附件形成 PDF 格式文件，和钻孔基本信息表中的项目名称建立关联。

3 地质资料一张图管理信息系统功能

31 GIS 基本 *** 作功能

能够完成地图在浏览器中的显示及在浏览器中实现对地图的基本 *** 作。地图显示，包括地理要素的显示和地质数据的显示；地图浏览 *** 作，要完成地图的移动、放大、缩小、刷新、复位、距离量测、面积量测、图层控制等。

32 成果信息查询浏览功能

信息查询就是通过点击查询、圆形查询、矩形查询、任意多边形查询等方式，由系统显示出所查询范围内符合要求的对象属性列表，并利用图形和属性的对应关系，实现数据的查询和地质点的快速定位；信息浏览是在查询的基础上，通过显示插件，可以快速浏览查看每一地质项目的成果报告及附图、附件。

33 数据的统计分析功能

按照数据统计的要求，对统计单元内的数据进行统计，统计的指标有样本数量、最大值、最小值、平均值、均方差、变异系数等，统计结果可以输出表格文件，见图 3。

通过统计分析功能，可以统计出用户指定区域或条件的地质资料分类统计信息，并生成相应的统计图表，表现形式有曲线图、直方图、散点图、饼图、三维直方图、三维饼图等，见图 4。

34 相应地质图件的绘制功能

钻孔位置平面图的绘制：通过工程地质数据库提取钻孔的位置和钻孔分类信息，把反映工作区域的钻孔信息投影到地理底图上，形成钻孔的平面位置图；

柱状图、剖面图的编制：根据用户选择的钻孔和预先制作好的模板，按照一定的标准样式出图，自动生成各专业钻孔柱状图；

图 3 工程地质土层物理力学参数统计输出图

图 4 各类地质资料信息统计分析输出图

等值线图的编制：根据数据库中的钻孔位置、层顶埋深、层底埋深、层厚或者其他的有关数据、钻孔数据，自动生成指定范围内的地层等值线图；

综合分析地质图的编制：例如对钻孔地下水的水质分析的计算，计算出每个点的腐蚀性强弱，按照等值线图的编辑办法，编制综合分析地质图。

35 三维模型的可视化功能

首先，在全区范围内建立一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案，系统对具有层序规律的地层模型采用“钻孔→剖面→地层实体”的自动构建技术，可根据钻孔、剖面等数据，快速、自动、动态建立指定范围内的三维地层结构模型；对于复杂的地质问题，计算机不能完全基于剖面等数据自动建立地质体或地质构造的三维模型，如断裂发育的基岩地质模型，采用基于交叉剖面的交互式建模方法，利用建模区域内多条交叉剖面将空间分割成多个单元格；建模的最小单元就是一个个单元格，利用单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片，进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态，形成一个单元格地质块，最后将每个单元格的地质块进行合并形成完整的地质体模型。

形成的三维地质体可以进行平面剖切、水平剖切、斜切、折线垂直剖切、组合剖切等多种剖切方式，以展示切割面的地质情况；在三维地质体内，可以通过分析钻孔遇到的地层结构及属性并结合周围已知钻孔资料，创建虚拟钻孔，像钻探一样得到的地层结构和属性；对三维地质体进行隧道切割，系统按照用户设定的路径（任意起伏变化）和隧道截面（矩形、圆形、拱形）参数生成隧道模型的切割方式，通过隧道与地质体的切割，将隧道内地质体挖掉，只保留壁上带有岩性的隧道空腔；接下来，用户可根据路径和视角在场景中变化，可在隧道中漫游，查看隧道内地层分布变化情况，见图 5。

图 5 隧道漫游的效果图

4 结语

随着计算机技术和地理信息系统的快速发展，计算机辅助管理和决策的作用会越来越强。通过地质资料一张图管理系统的建设，地质资料管理不仅仅只是起到一个仓库的作用，而是紧密地把档案管理和地质成果管理联系在一起，实现了地质资料的有机整合和集群，对于地质资料的二次开发和利用具有重要的意义。

中国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图（特别是土壤资源清查）；土壤基本物理、化学和生物学性质（特别是土壤肥力性状）；土壤资源开发利用与改良（特别是土壤培肥，盐渍土和红壤的改良等）等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关，但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入，并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制，完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来，中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“中国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务，将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合，将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合，将自然与社会经济因素相结合，将时间演变与空间分布研究相结合，将退化机理与调控对策研究相结合，对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索，并在以下方面取得了重要进展：

①初步定义了土壤退化的概念，阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面，利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图，并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上，编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图；对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定，并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程，计算中国南方主要类型土壤可蚀性K，编制了相关图件。

③在肥力退化机理方面，建立了南方红壤区土壤肥力数据库，初步提出了肥力退化评价指标体系，进行了土壤肥力退化评价的尝试，并绘制了红壤退化评价有关图件；将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了中国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系，认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因；应用遥感手段及历史资料，编制了0～20cm及0～100cm土层的土壤有机碳密度图，探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律；提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散，解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面，研究了红壤的酸化特点，根据土壤的酸缓冲性能，建立了土壤酸敏感性分级标准，进行了红壤酸敏感性分级和分区，首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图；采用MAGIC模型，并进行校正对中国红壤酸化进行预测，揭示红壤酸度的时空变化规律；并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。

⑤在土壤污染方面，利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估，建立了综合污染指数(CPI）值的计算方法，对不同地区的污染状况进行了评估，绘制了重金属污染概图；应用农药在土壤中的吸附系数(Kd）和半衰期(t1/2）及基质迁移模式，阐明了土壤农药污染的机理；在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明，重金属污染可降低土壤对钾的保持能力，促进钾的淋失；而对氮和磷而言，主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。

⑥红壤退化防治方面，提出了区域治理调控对策，“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等，并对一些开发模式进行示范和评价。

然而，中国幅员辽阔，自然和社会经济条件复杂多样，地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题，有些问题是全区共存的，有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区，而对其它地区触及较少。而且，在研究工作中，也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白，对退化过程的相互作用研究不够。同时，在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学，特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究，对耐酸（铝）作物品种的选择研究也亟待加强。此外，对其它土壤退化问题，如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题，尚未开展系统研究。

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