天然气动态仿真真实数据有哪些应用场景分析方法_天然气仿真软件

1.MATLAB建模方法有哪些

2.简述分析GIS在电子商务物流中的作用及未来发展趋势？

3.地理信息系统

俗称组态软件，译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据集与监视控制)。

组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。

组态软件是指一些数据集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

起源于DCS(Distributed Control System分布式控制系统,DCS由仪器，仪表发展而来)

发展于PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的)； 1、InTouch：Wonderware 是 Invensys plc“生产管理”部的一个运营单位，是全球工业自动化软件的领先供应商。

Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。

在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。

但是，早期的InTouch软件用DDE方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。

2、IFix：GE Fanuc 智能设备公司由美国通用电气公司（GE）和日本Fanuc公司合资组建，提供自动化硬件和软件解决方案，帮助用户降低成本，提高效率并增强其盈利能力。

Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。

Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX，在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.x版本并不完全兼容。

原有的Script语言改为VBA（Visual Basic For Application），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。

遗憾的是，Intellution并没有提供6.1版脚本语言到VBA的转换工具。

在iFiX中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。

Intellution也是OPC（OLE for Process Control）组织的发起成员之一。

iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。

3、Citech：悉雅特集团（Citect）是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES 的独立供应商。

CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。

Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。

Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于C语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。

4、WinCC：西门子自动化与驱动集团(A&D)是西门子股份公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重要组成部分。

Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。

WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。

但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用。

1.力控ForceControl（北京三维力控科技有限公司）

北京三维力控科技有限公司是专业从事监控组态软件研发与服务的高新技术企业，核心软件产品初创于1992年，公司以自主创新为动力，逐渐奠定了在国内市场的领先地位。

国产监控组态软件唯一的完整的冗余与热备体系设计，完整的分布式网络结构；

支持控制设备冗余、多重网络冗余，多客户端冗余、冗余的主从站都可以操作；

人机监控图形界面与过程数据处理分离，内置独立的实时历史数据库；

实时历史数据库支持Windows/Unix/Linux 操作系统，数据库开放接口支持远程访问；软件具备独立的Web Server，支持 Web Service 接口，支持PDA终端访问方式；和设备支持多种通讯方式，上千种的驱动程序，支持多协议设备共用一条通讯总线，支持不同通讯链路切换。

产品发展历程：

1992年：诞生了力控的DOS版本；

1994年：基于16位的Windows(3.1)的力控版本形成；

1996年：基于32位的Windows(95)的力控1.0形成；

1999年：力控1.2版本推出,并在中国石油大庆天然气公司广泛应用；

2000年：力控2.0推出，同时出版了《监控组态软件及应用》一书；

2001年：力控“软”策略PC控制软件推出；

2002年：力控2.6推出，北京三维力控正式成立；

2004年：力控3系列软件推出；

2005年：力控pFieldm®网关软件推出；

2006年：力控5.0版本软件推出；

2007年：力控6.0版本软件推出；

2008年：力控6.1版本软件推出；

产品特点：

方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；

高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；

强大的分布式报警、处理，支持报警、网络数据断线存储，恢复功能；

支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；

全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板；

提供在Inter/Intra上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案；

支持通过PDA掌上终端在Inter实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯

支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。

全新的高性能实时、历史数据库

力控6.0重新设计了数据库内核部分。

除了用旋转门算法对历史数据进行压缩外，重新优化设计了磁盘存贮算法以实现对长年形成的海量历史数据的快速查询。

支持的数据类型除原有的浮点型、布尔型、字符串型外，新增了对二进制型数据的支持。

单台服务器容量可达100,000点，吞吐量支持每秒写入/查询20,000个数据点。

历史数据库可在线备份。

支持多服务器处理。

当数据库构成双机冗余系统时增加了从站操作功能，即处于备用状态的从站可作为普通操作员站使用。

新增数据库快速访问接口DBI

DBI是一套全新设计开发的实时数据库访问接口。

它除了兼容原有接口Db的所有接口功能外，还增加了获取数据库结构信息的接口，并增加了动态控制变化数据集功能。

由于DBI口用了快速数据访问机制，数据访问吞吐量可达到20000次/秒，可以适合过程仿真、优化控制、专家诊断等多种行业应用。

进程管理

新增的进程管理器可按照配置安全启动、停止各个程序进程，支持进程异常自动处理功能。

可远程监测各进程状态，远程启、停进程，远程上传、下载工程应用或更新程序组件。

报警、处理

强大的分布式报警、处理，支持报警、网络数据断线存储，恢复功。

功能强大的、开放的过程可视化监控平台

全面提升的HMI

1）支持HMI图层操作，可灵活控制各图层的显示与隐藏。

2）重新设计的HMI的对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性。

3）完善了力控OCX容器的型脚本功能，支持更多类型的OCX控件。

4）增强的SQL脚本。

可根据SQL脚本函数返回值判断执行结果、支持模糊查询、支持时间类型字段的处理等。

灵活的报表生成器

1）提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和脚本。

2）兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能，包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。

3）支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。

4）可实现多层表头，可以实现报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。

5）具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能。

6）报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据。

7）提供报表设计器，可以设计多套报表模板。

对标准组件和图库进行了大量更新与扩充

1）重新设计、开发实时和历史趋势、XY曲线、多功能报警、历史报表、总貌画面、温控曲线、ADO历史曲线等标准组件。

2）新增多功能显示、GIF透明动画、CAD图形组件等实用图形工具。

3）优化、改造了文本输入、下拉框、列表框、复选框、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等Windows控件。

4）优化、改造了多媒体播放器、Flash播放器、浏览器、幻灯片等子图。

5）增加了大批如：PID调节器、手操器等实用子图。

新一代的网络功能

1）Web发布不但支持自有的Web服务器，同时支持IIS服务器，开放的Web控件方便用户建立门户网站。

2）支持掌上PDA终端访问网络服务器，浏览画面。

3）丰富了XML数据传送接口。

4）加强了GPRS/CDMA移动网络的并发数据功能，适合大型移动网络数据处理。

全面升级的I/O调度

6.0的I/O调度在兼容原有全部驱动程序的前提下，进行了多项功能改进。

1）通过简单组态配置，即可支持控制设备的的串口、以太网通道冗余以及控制器冗余。

2）每个驱动可加载独立进程完成集，彻底消除单进程容易产生的线程安全隐患。

3)增加驱动管理器，可查看信道、设备的状态信息，信道的通信报文，对信道进行启、停控制。

4）支持异种通信协议共享同一信道（如：用RS485协议同时在一个链路上集多种厂家、不同协议的设备）。

5）增加了监控数据读写的优先级控制功能。

2.组态王KingView（北京亚控科技发展有限公司）

性能特点：

（1）组态王对大容量工程具有高度的可靠性和实时性：

?数据集性能

? 网络通讯性能

? 画面刷新性能

? 脚本执行性能

（2）组态王具有易用性特点：操作简单、直观、易理解，符合工控行业使用习惯，简单实用

（3）组态王具有扩展性：易于进行功能扩展

（4）组态王具有良好开放性：提供完善的api接口，利于与其他系统对kingview系统的整合，接口内容包括：

? 实时数据的访问接口

? 历史数据的访问接口

? 报警数据的访问接口

? 安全用户的访问接口

? 变量对象的配置接口

? 设备对象的配置接口

? 用户对象的配置接口

（5）组态王7.0具有良好可维护性：具有诊断、监视、记录工具，能够进行快速的故障定位和排除

（6）组态王7.0具有可定制性：定制OEM版本快速方便

技术参数：

（1）实时数据：报警冗余切换小于2秒

（2）历史数据：

? 存储速度：10000点/s

? 存储时间范围：可由客户订制，精确到毫秒级

? 查询： 历史库查询数据时间小于3秒

同一数据可按照年、月、日、时查询，时间相差在秒级以内

? 历史冗余切换时间小于2秒

（3）冗余切换：

? IOserver之间切换小于2秒

? IOserver可进行最长7天的数据缓存

（4）画面系统

? 画面最大尺寸可达到0x7680（或更大）

? 画面数目没有限制

（5）曲线趋势图：

? 最多同时显示4个绘图区

? 最多同时显示64条曲线

? 最多可以同时具有16条数据轴

? 可同时具有2条时间轴

（6）门户：

? 可以支持200个以上的客户端同时访问

3.Realinfo(大庆紫金桥软件技术有限公司)

紫金桥监控组态软件是紫金桥公司在长期的科研和工程实践中开发的通用工业组态软件。

紫金桥组态软件在实际应用中，以其可靠性、方便性和强大的功能得到用户的高度评价，用户已经广泛应用于石化、炼油、汽车、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、矿、环保、电力、交通、智能楼宇、仓储、物流、水利等多个行业和领域的过程控制、管理监测、现场监视、远程监视、故障诊断、企业管理、等系统。

软件发展历程：

1993年开始研究开发了具有自主知识产权的国产大型实时数据库系统软件

1996年推出了基于Windows NT和OpenVMS两种操作系统的实时数据库系统ConRTDB1.0

1998年推出了紫金桥实时数据库系统1.0和紫金桥组态软件1.0

2000年推出了紫金桥实时数据库系统2.0和紫金桥组态软件2.0

2002年推出了紫金桥实时数据库系统3.0和紫金桥组态软件3.0

2004年推出了紫金桥实时数据库系统3.6和紫金桥组态软件3.6

2006年推出了紫金桥实时数据库系统3.6和紫金桥组态软件3.6的升级版本；推出煤矿行业版软件

2007年推出了紫金桥监控组态软件 V6.0

2008年推出了实时数据库系统 V5.0；同年8月推出紫金桥抽油机监控系统V1.0、紫金桥混凝土配料系统V2.0、紫金桥人员定位系统V2.0

2009年推出了紫金桥组态软件6.1正式版软件，紫金桥与高校开始共同研发先进控制管理模块

2010年推出了紫金桥抽油机监控系统V2.0；同年推出了紫金桥混凝土配料系统V3.0、紫金桥人员定位系统V3.0

2011年推出了紫金桥实时数据库V6.0、紫金桥监控组态软件V6.5

紫金桥组态软件主要特点：

客户/服务器体系结构

软件是客户/服务器软件，同时支持分布式服务器和分布式客户端。

一处定义，多处引用：在服务器端定义的点，可以同时在多个客户端上引用，减少组态工作量和避免数据的不一致性。

支持多种组网方式，可以根据实际需要灵活搭建分布式结构，如以太网、串口、拨号网络、无线电台、GPRS、卫星网等多种连接方式，适应不同场合。

数据库处理核心

数据库服务器可以进行各种运算和数据处理，如量程变换、报警、历史数据记录、PID控制、流量累计等多种处理，支持数据库脚本，在核心级实施控制，满足控制的实时需求。

灵活的点参数结构，用户根据需要组态自定义点类型和点参数，满足个性化需求。

冗余系统

软件支持双机/多机热备份，支持IO冗余、主机冗余、通讯冗余，系统可以智能检测不同类型的故障并自动进行响应的操作，确保系统安全可靠运行。

IO驱动

软件在长期的应用过程中，开发了数百种久经考验的IO通讯接口，支持各类智能仪表、智能模块、变频器、板卡、PLC和DCS。

同时支持OPC、DDE等各类开放接口。

图形系统

支持过渡色、透明色，支持各种图形画刷，真实再现生产流程，能设计出逼真的图形效果。

系统预先定义了数百种标准图形，如泵、阀、仪表、管道、马达等，可以缩短开发时间。

用户也可以自定义图库，一劳永逸。

脚本系统

系统支持多种触发形式的脚本，如键动作、数据刷新动作、条件动作、应用动作、窗口动作、对象动作，可以构建各类复杂系统。

脚本用类BASIC语言，简单实用，提供了功能丰富的预定义函数，支持间接变量、数组、循环和自定义函数。

报表系统

软件本身提供了报表系统，可以支持紫金桥的各类运算和函数，还提供了报表函数，报表格式灵活，可以制出各类报表。

提供EXCEL组件，可把紫金桥的各类（包括实时、历史、统计等）数据无缝嵌入EXCEL。

组件对象

可以直接在画面中插入各类Windows标准控件，如文本编辑框、下拉框、列表框、表格、复选框等，全面支持各类ActiveX控件和OLE对象，提供各种功能组件如温控曲线、时间调度、自定义菜单等。

Web发布

软件通过Web发布，可以在Inter上授权访问，授权操作。

可以使用Windwos自带的WebServer或紫金桥提供的WebServer，可以任意指定数据发布端口。

客户端简单易用，用户无需降低IE浏览器安全级别，可直接浏览。

周密的安全管理系统

安全管理支持用户分组，用户继承所在组的全部权限，且可以定义拥有自己的私有权限。

对窗口、配方、各种点、各种操作等都提供了完整的安全保护机制，只有授权用户才可以操作。

图形模版

使用事先定义的数据处理方式或外观展现形式，在运行时根据指定的输入数据，动态生成实例对象。

为批量组态提供方便，并提高工程的灵活性。

向导

针对用户的实际需求，将一系列常见功能如：历史查询、报警查询、关系库查询等模块化，并以向导的方式实现一键组态。

工程多实例运行

不同工程可以在同一计算机上独立运行，每个工程具有完整的运行系统，并且几乎具备了单工程独立运行的所有功能。

4.MCGS(北京昆仑通态自动化软件科技有限公司):

·全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活

·完善的帮助系统和多媒体教程

·真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于Win95/98/NT/2000平台

·提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面

·支持数据集板卡、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备等700多种国内外众多常用设备

·支持温控曲线、曲线、实时曲线、历史曲线、XY曲线等多种工控曲线

·支持ODBC接口，可与SQL Server、Oracle、Access等关系型数据库互联

·支持OPC接口、DDE接口和OLE技术，可方便的与其他各种程序和设备互联

·提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以达到良好的动画效果

·上千个精美的图库元件，保证快速的构建精美的动画效果

·功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建，保证多个系统完美结合

·完善的网络体系结构，可以支持最新流行的各种通讯方式，包括电话通讯网，宽带通讯网，ISDN通讯网，GPRS通讯网和无线通讯网

5.Controx（华富开物）北京华富远科技术有限公司

Controx用C#与C++开发，产品分为通用版、嵌入版（CE）、网络版等版本。

6.QTouch(武汉舜通智能科技有限公司)，QT类库开发而成，完全具有跨平台和统一工作平台特性，可以跨越多个操作系统，如unix、linux、windows等，同时在多个操作上实现统一工作平台，即可以在windows上开发组态，在linux上运行等。

QTouch是HMI/SCADA组态软件，提供嵌入式linux平台的人机界面产品。

7、易控（北京九思易）

MATLAB建模方法有哪些

你是要转专业吗？那会有些难度。因为学石油的话，要看你本科是不是学相关专业的，夸得太多，导师是不要的。你是黑龙江的，自然知道大庆石油学院了，这个我不用说了，你比我清楚。

西南石油当然也是很牛的学校，每年毕业生没毕业就被签走了，大部分去了东海，南海石油开地区，待遇很好，年薪十几万。着你肯定也清楚。不然怎么会想考石油。最好石油大学，不论是实力，还是地域都是其他两个学校没法比的。

下面说一下你问的那两个专业。

石 油 与 天 然 气 工 程 Petroleum and Natural Gas Engineering

石油与天然气工程是研究石油与天然气勘探、评估、开、油气分离、输送理论和技术的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事石油与天然气生成环境、勘探、油气井工程设计、测井数据集和处理、油气田开、油气储运以及工程管理的高级技术人才。研修的主要课程有：政治理论课、外语课、工程数学、弹塑性力学、计算机应用技术、高等流体力学、高等渗流力学、油藏数值模拟、油田化学、收率原理、现代油气勘探技术、现代油气井工程、现代凿井工程、天然气工程、高等油藏工程、高等油工程、高等输油管道工程、高等输气管工程、油气田输系统、油气管道运行模拟、天然气液化技术、高等管理学基础、能源经济等。

一、概述

石油与天然气工程是一个运用科学的理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气、最大限度并经济有效地将地层中的油气开到地面，安全地将油气分离、计量与输运的工程技术领域。石油与天然气作为人类社会能源的重要组成部分，由于其不可替代性和自身的不可再生性，在世界经济的发展、人类社会生活与文明中占有极其重要的地位。由于石油与天然气存在着储层埋藏深，物性有低渗、超低渗，油品有稠油、超稠油，加之高压高温、地层非均质、井眼形成难等特点，给钻探与开发增加了很大的困难。目前，我国石油与天然气收率还比较低、地质条件复杂，深井与超深井钻探与开成本还比较高，因此是一项高投入、高风险、但效益明显的产业。在我国，2l世纪将是石油与天然气工程得以迅速发展的时代。

石油与天然气工程涉及工程力学、流体力学、油气地质、渗流物理、自控理论、计算机技术等基础和应用学科，需要解决的工程问题有钻井、完井、测试、油气藏开发地质、油气渗流规律、油气田开发方案与开技术、提高收率、油气矿场收集处理、长距离输送、储存与联网输配等工程问题。本工程领域与矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、矿工程、工程力学、化学工程、机械工程、交通运输工程等学科相关。

二、培养目标

培养从事石油与天然气工程领域所属油气井工程、油气田开发工程、油气储运工程中科技攻关、技术开发、工程设计与施工、工程规划与管理的高层次人才。

石油与天然气工程领域工程硕士应具有本工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识及管理知识，掌握解决工程问题的先进方法和现代化技术手段，具有独立担负工程技术或工程管理工作的能力以及解决工程实际问题的能力，具有较好的综合素质和较强的创新能力和适应能力。掌握一门外语，能较熟练地使用计算机。

三、领域范围

领域范围有以下几个方面。

油气井工程：油气井工程力学，油气井工作液的化学和力学，油气井工程测量与过程控制，油气井测井数据集、处理与解释。

油气田开发工程：油气藏描述及开发地质建模的理论与方法，渗流理论和油气藏数值模拟，油气田开发理论与方法，油气工程理论与技术，提高收率理论与技术，油气化学工程与理论。

油气储运工程：油气长距离管输技术，多相管流及油气田集输和油气处理技术，油气储运及营销系统优化，油气管道和储罐的强度研究，油气储运设施施工及安全、防腐技术。

石油与天然气工程管理。

四、课程设置

基础课：科学社会主义理论、自然辩证法、外语、工程数学、应用弹塑性力学、计算机应用基础、技术经济学等。

技术基础课：高等流体力学、高等渗流力学、油藏数值模拟、油田化学、提高收率原理、渗流物理、油气藏经营管理、运筹学等。

专业课：现代油气井工程、现代完井工程、天然气工程、高等油藏工程、高等油工程、高等输油管道工程、高等输气管道工程、油气田集输系统、油气管道运行模拟、项目管理、能源经济学等。

上述课程可定为学位课程和非学位课程。此外，还可以由培养单位与合作企业根据实际需要确定其他课程。课程学习总学分不少于28学分。

五、学位论文

论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值，或者是一个完整的工程技术项目的设计或研究课题，或者是技术攻关、技术改造专题，或者是新工艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发，也可以是工程管理课题。选题要求有难度、有新意、有足够的工作量。

对于技术攻关的成果，应有与国内外同类理论、方法与技术的对析；对于新工具、新工艺设计与开发的技术成果，论文应具有设计方案的比较、评估、参数计算模型与结果、完整的图纸；对于重大工程项目管理的成果，必须给出项目的系统组成、目标分析、风险与效益分析、与管理方案及措施、收益与创新管理方法。://.wszsw

一、石油工程计算技术

“石油工程计算技术”是我校“石油与天然气工程”一级学科下自主设置的二级学科，具有博士和硕士学位授予权，主要包含以下研究方向：

1、石油工程仿真模拟计算

(i) 油气井工程中的计算与仿真； (ii) 油气藏渗流模拟与仿真；

(iii) 油气井生产过程动态模拟与仿真； (iv) 储运与集输过程的计算及仿真。

2、油气田开发系统信息分析与处理

(i) 动态数据处理与数据挖掘 ； (ii) 油气田数据库及管理信息系统；

(iii) 系统模式识别与系统辨识； (iv) 油气田开发软件开发与集成技术。

3、 石油工程数值计算

(i) 微分方程数值解 ；(ii) 优化计算方法；

(iii) 数值代数方法； (iv) 并行计算技术

可以说这个专业就是计算机专业，只不过把计算机应用在了石油工程上面，一般搞计算机的人都可以搞这个，所以，竞争力很强。不建议考。以上是个人看法，仅供参考。

简述分析GIS在电子商务物流中的作用及未来发展趋势？

首先，Matlab是一个工具，它不是一个方法。

其次，我给你推荐一本书

《MATLAB 在数学建模中的应用（第2版）》

然后它的目录可以回答你的问题：

第1章 数学建模常规方法及其MATLAB实现

1.1 MATLAB与数据文件的交互

1.1.1 MATLAB与Excel的交互

1.1.2 MATLAB与TXT交互

1.1.3 MATLAB界面导入数据的方法

1.2 数据拟合方法

1.2.1 多项式拟合

1.2.2 指定函数拟合

1.2.3 曲线拟合工具箱

1.3 数据拟合应用实例

1.3.1 人口预测模型

1.3.2 薄膜渗透率的测定

1.4 数据的可视化

1.4.1 地形地貌图形的绘制

1.4.2 车灯光源投影区域的绘制（CUMCM2002A）

1.5 层次分析法（AHP）

1.5.1 层次分析法的应用场景

1.5.2 AHPMATLAB程序设计

第2章 规划问题的MATLAB求解

2.1 线性规划

2.1.1 线性规划的实例与定义

2.1.2 线性规划的MATLAB标准形式

2.1.3 线性规划问题解的概念

2.1.4 求解线性规划的MATLAB解法

2.2 非线性规划

2.2.1 非线性规划的实例与定义

2.2.2 非线性规划的MATLAB解法

2.2.3 二次规划

2.3 整数规划

2.3.1 整数规划的定义

2.3.2 01整数规划

2.3.3 随机取样计算法

第3章 数据建模及MATLAB实现

3.1 云模型

3.1.1 云模型基础知识

3.1.2 云模型的MATLAB程序设计

3.2 Logistic回归

3.2.1 Logistic模型

3.2.2 Logistic回归MATLAB程序设计

3.3 主成分分析

3.3.1 PCA基本思想

3.3.2 PCA步骤

3.3.3 主成分分析MATLAB程序设计

3.4 支持向量机（SVM）

3.4.1 SVM基本思想

3.4.2 理论基础

3.4.3 支持向量机MATLAB程序设计

3.5 K均值（KMeans）

3.5.1 KMeans原理、步骤和特点

3.5.2 KMeans聚类MATLAB程序设计

3.6 朴素贝叶斯判别法

3.6.1 朴素贝叶斯判别模型

3.6.2 朴素贝叶斯判别法MATLAB设计

3.7 数据建模综合应用

参考文献

第4章 灰色预测及其MATLAB实现

4.1 灰色系统基本理论

4.1.1 灰色关联度矩阵

4.1.2 经典灰色模型GM（1,1）

4.1.3 灰色Verhulst模型

4.2 灰色系统的程序设计

4.2.1 灰色关联度矩阵的程序设计

4.2.2 GM（1,1）的程序设计

4.2.3 灰色Verhulst模型的程序设计

4.3 灰色预测的MATLAB程序

4.3.1 典型程序结构

4.3.2 灰色预测程序说明

4.4 灰色预测应用实例

4.4.1 实例一长江水质的预测（CUMCM2005A）

4.4.2 实例二预测与会代表人数（CUMCM2009D）

4.5 小结

参考文献

第5章 遗传算法及其MATLAB实现

5.1 遗传算法基本原理

5.1.1 人工智能算法概述

5.1.2 遗传算法生物学基础

5.1.3 遗传算法的实现步骤

5.1.4 遗传算法的拓展

5.2 遗传算法的MATLAB程序设计

5.2.1 程序设计流程及参数选取

5.2.2 MATLAB遗传算法工具箱

5.3 遗传算法应用案例

5.3.1 案例一：无约束目标函数最大值遗传算法求解策略

5.3.2 案例二：CUMCM中多约束非线性规划问题的求解

5.3.3 案例三：BEATbx遗传算法工具箱的应用——电子商务中转化率影响因素研究

参考文献

第6章 模拟退火算法及其MATLAB实现

6.1 算法的基本理论

6.1.1 算法概述

6.1.2 基本思想

6.1.3 其他一些参数的说明

6.1.4 算法基本步骤

6.1.5 几点说明

6.2 算法的MATLAB实现

6.2.1 算法设计步骤

6.2.2 典型程序结构

6.3 应用实例：背包问题的求解

6.3.1 问题的描述

6.3.2 问题的求解

6.4 模拟退火程序包ASA简介

6.4.1 ASA的优化实例

6.4.2 ASA的编译

6.4.3 MATLAB版ASA的安装与使用

6.5 小结

6.6 延伸阅读

参考文献

第7章 人工神经网络及其MATLAB实现

7.1 人工神经网络基本理论

7.1.1 人工神经网络模型拓扑结构

7.1.2 常用激励函数

7.1.3 常见神经网络理论

7.2 BP神经网络的结构设计

7.2.1 鲨鱼嗅闻血腥味与BP神经网络训练

7.2.2 神经网络的学习步骤

7.2.3 BP神经网络的动态拟合过程

7.3 RBF神经网络的结构设计

7.3.1 梯度训练法RBF神经网络的结构设计

7.3.2 RBF神经网络的性能

7.4 应用实例

7.4.1 基于MATLAB源程序公路运量预测

7.4.2 基于MATLAB工具箱公路运量预测

7.4.3 艾滋病治疗最佳停药时间的确定（CUMCM2006B）

7.4.4 RBF神经网络预测新客户流失概率

7.5 延伸阅读

7.5.1 从金融分析中的小数定理谈神经网络的训练样本遴选规则

7.5.2 小议BP神经网络的衍生机理

参考文献

第8章粒子群算法及其MATLAB实现

8.1 PSO算法相关知识

8.1.1 初识PSO算法

8.1.2 PSO算法的基本理论

8.1.3 PSO算法的约束优化

8.1.4 PSO算法的优缺点

8.2 PSO算法程序设计

8.2.1 程序设计流程

8.2.2 PSO算法的参数选取

8.2.3 PSO算法MATLAB源程序范例

8.3 应用案例：基于PSO算法和BP算法训练神经网络

8.3.1 如何评价网络的性能

8.3.2 BP算法能够搜索到极值的原理

8.3.3 PSOBP神经网络的设计指导原则

8.3.4 PSO算法优化神经网络结构

8.3.5 PSOBP神经网络的实现

参考文献

第9章 蚁群算法及其MATLAB实现

9.1 蚁群算法原理

9.1.1 蚁群算法基本思想

9.1.2 蚁群算法数学模型

9.1.3 蚁群算法流程

9.2 蚁群算法的MATLAB实现

9.2.1 实例背景

9.2.2 算法设计步骤

9.2.3 MATLAB程序实现

9.2.4 程序执行结果与分析

9.3 算法关键参数的设定

9.3.1 参数设定的准则

9.3.2 蚂蚁数量

9.3.3 信息素因子

9.3.4 启发函数因子

9.3.5 信息素挥发因子

9.3.6 信息素常数

9.3.7 最大迭代次数

9.3.8 组合参数设计策略

9.4 应用实例：最佳旅游方案（苏北赛2011B）

9.4.1 问题描述

9.4.2 问题的求解和结果

9.5 本章小结

参考文献

第10章 小波分析及其MATLAB实现

10.1 小波分析基本理论

10.1.1 傅里叶变换的局限性

10.1.2 伸缩平移和小波变换

10.1.3 小波变换入门和多尺度分析

10.1.4 小波窗函数自适应分析

10.2 小波分析MATLAB程序设计

10.2.1 小波分析工具箱函数指令

10.2.2 小波分析程序设计综合案例

10.3 小波分析应用案例

10.3.1 案例一：融合拓扑结构的小波神经网络

10.3.2 案例二：血管重建引出的图像数字水印

参考文献

第11章 计算机虚拟及其MATLAB实现

11.1 计算机虚拟基本知识

11.1.1 从3G移动互联网协议WCDMA谈MATLAB虚拟

11.1.2 计算机虚拟与数学建模

11.1.3 数值模拟与经济效益博弈

11.2 数值模拟MATLAB程序设计

11.2.1 微分方程组模拟

11.2.2 服从概率分布的随机模拟

11.2.3 模拟

11.3 动态仿真MATLAB程序设计

11.3.1 MATLAB音频处理

11.3.2 MATLAB常规动画实现

11.4 应用案例：四维水质模型

11.4.1 问题的提出

11.4.2 问题的分析

11.4.3 四维水质模型准备

11.4.4 条件设与符号约定

11.4.5 四维水质模型的组建

11.4.6 模型求解

11.4.7 计算机模拟情境

参考文献

下篇 真题演习

第12章 **中的数学（CUMCM2002B）

12.1 问题的提出

12.2 模型的建立

12.2.1 模型设与符号说明

12.2.2 模型的准备

12.2.3 模型的建立

12.3 模型的求解

12.3.1 求解的思路

12.3.2 MATLAB程序

12.3.3 程序结果

12.4 技巧点评

参考文献

第13章 露天矿卡车调度问题（CUMCM2003B）

13.1 问题的提出

13.2 基本设与符号说明

13.2.1 基本设

13.2.2 符号说明

13.3 问题分析及模型准备

13.4 原则①：数学模型（模型1）的建立与求解

13.4.1 模型的建立

13.4.2 模型求解

13.5 原则②：数学模型（模型2）的建立与求解

13.6 技巧点评

参考文献

第14章 奥运会商圈规划问题（CUMCM2004A）

14.1 问题的描述

14.2 基本设、名词约定及符号说明

14.2.1 基本设

14.2.2 符号说明

14.2.3 名词约定

14.3 问题分析与模型准备

14.3.1 基本思路

14.3.2 基本数学表达式的构建

14.4 设置MS网点数学模型的建立与求解

14.4.1 模型建立

14.4.2 模型求解

14.5 设置MS网点理论体系的建立

14.6 商区布局规划的数学模型

14.6.1 模型建立

14.6.2 模型求解

14.7 模型的评价及使用说明

14.7.1 模型的优点

14.7.2 模型的缺点

14.8 技巧点评

参考文献

第15章 交巡警服务平台的设置与调度（CUMCM2011B）

15.1 问题的提出

15.2 问题的分析

15.3 基本设

15.4 问题1模型的建立与求解

15.4.1 交巡警服务平台管辖范围分配

15.4.2 交巡警的调度

15.4.3 最佳新增服务平台设置

15.5 问题2模型的建立和求解

15.5.1 全市服务平台的合理性分析问题的模型与求解

15.5.2 搜捕嫌疑犯实例的模型与求解

15.6 模型的评价与改进

15.6.1 模型优点

15.6.2 模型缺点

15.7 技巧点评

参考文献

第16章 葡萄酒的评价（CUMCM2012A）

16.1 问题的提出

16.2 基本设

16.3 问题①模型的建立和求解

16.3.1 问题①的分析

16.3.2 模型的建立和求解

16.4 问题②模型的建立和求解

16.4.1 问题②的基本设和分析

16.4.2 模型的建立和求解

16.5 问题③模型的建立和求解

16.5.1 问题③的分析

16.5.2 模型的建立和求解

16.6 问题④模型的建立和求解

16.6.1 问题④的分析

16.6.2 模型的建立和求解

16.7 论文点评

参考文献

附件数学建模参赛经验

一、如何准备数学建模竞赛

二、数学建模队员应该如何学习MATLAB

三、如何在数学建模竞赛中取得好成绩

四、数学建模竞赛中的项目管理和时间管理

五、一种非常实用的数学建模方法——目标建模法

地理信息系统

GIS技术目前应用领域及应用前景发布日期：2008-02-21 12:55:08 发布人：《数字社区＆智能家居》2007年12月刊 目前应用领域

1.管理：要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种（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.配置：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配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证的最合理配置和发挥最大效益。

3.城市规划和管理：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(城市配置问题)等。

4.土地信息系统和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

5.生态、环境管理与模拟：区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

6.应急响应：解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

7.地学研究与应用：地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。

8.商业与市场：商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。

9.基础设施管理：城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

选址分析：根据区域地理环境的特点，综合考虑配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。

网络分析：建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发(爆管、断路)等应急处理。警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

可视化应用：以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。

分布式地理信息应用：随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航。

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GIS的应用前景

目前GIS的研究和应用都处在一个高速发展的阶段。在国外GIS技术已被各级部门和企业界广泛认知和用。尤其是在北美、欧洲、日本和澳大利亚等国家和地区，GIS市场已经基本形成。GIS数据公司和软件公司比较多，他们在GIS系统建立和空间数据的使用方面已有了一套比较规范和成熟作法。在我国GIS技术也正被越来越多的部门和大型企业所用。虽然起步较晚，但是有后发优势，可以少走弯路，以比较高的起点开展GIS的理论研究和开发应用工作。

未来若干年空间数据集和GIS技术将会有新的更大的发展，从而给城市空间数据生产和GIS应用增添新的生命力。以信息高速公路和计算机宽带高速网为代表的国家信息基础设施（NII）的建设、高分辨率卫星影像技术的实用化、数字摄影测量和空间定位技术的发展以及超大容量、高速数据存储设备的发展将给城市空间数据生产和GIS应用带来巨大积极效用。新的数据获取与更新技术的发展、新数据形式的应用、数据共享政策及其实施、国家多尺度空间数据基础设施的建设以及数字地球和数字城市的建设都将大大改善我国城市空间数据的状况。

GIS技术的一些最新发展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）将在城市得到实际应用，从而提高GIS系统应用的水平。城市GIS将进一步由技术推动转向应用牵引。面向应用将是GIS的生命，GIS与其它技术的集成将成为主流，应用系统的质量将稳步提高，用户的意识和行动将更有利于GIS的发展，应用将向深层次和大众化两极发展。

21世纪我国的城市将会有更大的发展，城市的发展将给城市GIS技术带来新的机遇。城市GIS虽然面临挑战，但未来无限光明。由于GIS本身的特点，过去建立起来的城市GIS系统的实际效益在未来几年将会逐步显示出来，人们的认识会进一步提高，城市GIS的生命力将愈加旺盛，并将会发挥应有的、符合其特点的作用，GIS也将真正走向产业化和市场化。

地理信息系统是计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的交叉，它是以地理空间数据库为基础，用地理模型分析方法实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。

从表现形式来看，GIS表现为计算机软硬件系统，其核心是管理、计算、分析地理坐标位置信息及相关位置上属息的数据库系统。它表达的是空间位置及所有与位置相关的信息，所以，GIS又是地球空间实体的再现和综合，其信息的基本表达形式是各种二维或三维电子地图。因此，GIS也可简单定义为“用于集、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”。

（一）GIS发展简史

GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”这样的目的。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出了GIS这一术语，并建成世界上第一个GIS（加拿大地理信息系统，CGIS），用于自然的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。

20世纪70年代以后，随着计算机软、硬件水平的提高，以及部门在自然管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求，GIS得到了巩固和发展。

进入20世纪80年代，GIS的应用领域迅速扩大，商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析，地理信息产业的雏形开始形成。

20世纪90年代以后，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日趋深化和广泛，在国土、农业、气象、环境、城市规划等领域成为常备的工作系统。尤其是1998年“数字地球”的概念被提出以后，GIS在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

我国GIS的发展自20世纪80年代初开始，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个GIS研究室为标志，经历了准备(1980～1985年)、发展(1985～1995年)、产业化(1996年以后)3个阶段。尤其是近年来，国内出现了不少优秀的GIS软件。

（二）GIS的最新发展

1.日趋与计算机信息技术融合

近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，GIS技术也得到了迅速的发展和更广泛的应用，并日趋与主流IT技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。

GIS发展的动力一方面来自于日益广泛的应用领域对GIS不断提高的要求；另一方面，计算机科学的飞速发展为GIS提供了先进的工具和手段。许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可以直接应用到GIS中；同时，由于空间技术的迅猛发展，特别是遥感技术的发展，提供了地球空间环境中不同时相的数据，使GIS的作用日渐突出，GIS不断升级并能提供存储、处理和分析海量地理数据的环境。

组件式GIS技术的发展使之可以与其他计算机信息系统无缝集成、跨语言使用，并提供了无限扩展的数据可视化表达形式。

2.动态、多源、多维、网络化

最新GIS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束，而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟，支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多维和多源地理空间数据。其中，可视化仿真技术能使人们在三维图形世界中直接对具有形态的信息进行实时交互操作；虚拟现实技术以三维图形为主，结合网络、多媒体、立体视觉、新型传感技术，能创造一个让人身临其境的虚拟的数字地球或数字城市。

先进的对地观测技术、互操作技术、海量数据存储和压缩技术、网络技术、分布式技术、面向对象技术、空间数据仓库、数据挖掘等技术的发展都为GIS的发展和创新创造了新的手段。

（三）第四代GIS技术

随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第四代GIS技术的概念。第四代GIS技术将主要有如下特点：

（1）支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数据处理向动态数据处理发展，具有时序数据处理能力。

（2）基于网络的分布式数据管理及计算、WebGIS和B/S体系结构，用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理（OLTP）和联机分析（OLAP）管理能力。

（3）面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力，可实现多尺度比例尺数据无缝融合与互动。

（4）具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力及基于空间数据的数据挖掘和强大的模型支持能力。

（5）具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与MIS、ERP、OA等各种企业信息化系统的无缝集成；微型、嵌入式GIS与各种掌上终端设备集成，如PDA、手机、GPS接收设备等。

（6）具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟现实效果。

（四）GIS的应用

人类使用的信息中有80%与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有非常广泛的应用。目前，GIS已经比较成熟地应用于军事、自然管理、土地和城市管理、电力、电信、石油和天然气、城市规划、交通运输、环境监测和保护、110和120快速反应系统等。

今后，GIS的应用将在市场分析、企业客户关系管理、银行、保险、人口统计、房地产开发、个人位置服务等领域得到广泛的应用，这些领域将是GIS产业发展的新的增长点。实际上，GIS的应用将加速度地深入人们的工作和生活的各个方面。GoogleEarth的流行就是GIS技术深入到日常生活每一个角落的明证。

由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，GIS在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为IT高科技领域的核心技术。

近几年来，随着移动通信技术的发展，GIS的应用范围迅速扩展到人们的日常生活中。集成GIS、GPS、GSM的技术已开始广泛应用于车辆安全防范系统和调度系统，为人们提供车辆反劫防盗、报警、道路指引、医疗救护以及在此系统平台基础上扩展各种电子商务增值服务。

以医疗救护为例，当患者向监控中心请求急救时，监控中心可以从GIS电子地图上查看到患者的具体位置，并同时搜索最近的急救车辆，让最近的车辆前去接患者。患者进入救护车后，监控中心可以通过双向通话功能，指导救护车上的医生实施救护治疗，同时通过GIS的最优路径功能，给救护车指引道路，使其以最快的速度到达医院或急救中心。而在救护车行进的过程中，患者的家属可以通过互联网立即上网查询救护车的行进位置及患者的状态信息。通过GIS，并结合GPS和GSM无线通信及网络，使患者、家属、救护车及医生之间建立了无缝沟通体系，最终使患者能得到快速、及时的治疗。

如果在车辆移动目标、家居固定点目标、重点保护单位甚至路灯上都安装了GPS、GSM或其他无线通信设备，那么我们在城市生活中，无论是开车、行走或者是在单位、在家里，都可以通过由GIS、GPS、互联网以及无线通信技术构成的综合服务系统获得急救、报警和各种商务服务，真正使我们处于立体的、全方位的数字化生活中，体验数字空间高科技价值。

GIS、RS、GPS等构成的空间信息技术将是未来发展最快的、最激动人心的领域之一，它结合通信及其他IT技术，为人类展现了一种全新的工作和生活模式（A.R.Mermut,H.Eswaran，2001)。当利用最新的GIS技术把城市、国家乃至整个地球都高度浓缩到计算机屏幕上的时候，人类对自己的命运和未来就有了更充分的把握。

（五）GIS与土地管理

GIS早已不限于地理学研究和应用的领域，目前已与各行各业和我们的日常生活产生了千丝万缕的联系，更重要的是它的应用领域还在不断扩大，甚至可触及企业信息化的过程中。

GIS应用于土壤科学的研究，它是现实世界的一个模型和模拟实现。土壤信息可以在GIS系统中进行存取、变换和对话式操作，作为土壤分类、评价、规划、管理与利用决策的依据，为土壤可持续利用服务。GIS应用于土壤学研究的各个方面，包括：①土壤制图技术及土壤样技术；②土壤侵蚀预测与评价；③土壤污染与防治；④土壤养分流失评价；⑤土壤评价和管理；⑥作物生长模拟等。具体如1983年美国土壤保持局开发出农用土地评价和用地估计系统，系统中的农用土地评价包括土壤生产力的分等定级、土壤适宜性评价、土壤生产力潜力评价。1989年美国土壤保持局运用土壤信息系统保护土壤生态环境，控制土壤污染。1990年土壤侵蚀预测模型在土壤信息系统中已经能够成功运用，主要用的分析手段有土壤侵蚀诺漠图、微机软件图、小溪河岸侵蚀诺漠图。

1.建立为农业生产服务的应用系统

如日本的农耕地土地信息系统，它包括了土壤信息系统、作物栽培试验信息系统、农业气象信息系统等子系统；保加利亚的计算机农业综合管理系统从20世纪80年代初开始运行。

进入20世纪90年代，GIS在土壤学研究领域的应用方面继续拓展，其作用和地位日益受到关注。从1994年开始的第15、16、17届国际土壤大会上持续讨论了土壤信息系统在持续农业和全球变化中的应用、土壤数据库的结构和联网等有关问题。同时，在应用上进一步趋向农业实际生产，直接服务于农场管理和经营，如进行农业技术咨询、牧场水源选点、作物生产管理、机械化施肥等方面。

中国的土壤工作者于20世纪80年代中期也开始进行土壤数据库建立、土壤信息系统的研制和应用工作。1986年底，北京大学遥感中心等主持了土壤侵蚀信息系统研究，建立了区域土壤侵蚀信息系统，这是我国较早关于土壤信息系统方面的研究。1989年，南京土壤研究所用两年时间研究了1∶50万东北三江平原土壤信息系统土壤图与数据库的建立；1990年，又研究了1∶5万江西红壤生态站土壤信息系统土壤侵蚀图；1991年，在“利用信息系统技术编制土壤退化图”研究中，应用从土壤土地数据库建立到土壤退化评价方法等一系列现代信息系统技术，编制出了实验区的土壤水蚀危害和风蚀评价图；1992年，又基本完成了海南岛土壤和土地利用信息库及信息系统制图工作。1991年，中国科学院沈阳应用生态研究所主持了“区域微机土壤信息系统的建立与应用”研究，在吉林省农安县的试验结果表明，这是一个简单但实用的土壤信息系统。1999年，胡月明等运用基本土壤数据库建立了红壤分类和评价的信息系统。

2.预测土壤空间变化及分布

由于GIS技术在土壤制图中的深入应用，怎样更准确地由有限的单个点位的土壤原始数据分析土壤属性的空间分布成为关注的焦点。具体来说，由于土壤数据库的信息来源于土壤分类、分色制图及制图的综合，产生了土壤空间分异类型的位移，而现代GIS技术又要求大量信息源，因此许多土壤科学家将兴趣集中到土壤空间变异性正确表达（即土壤图在GIS中的正确表达）的研究上。

（1）地形分析。Morre、Bourennane、Gessier和Oden等的研究均表明，某地区土壤属性与该地区的地形地貌特征和景观位置有明显的相关性，也就是与土壤的成土过程密切相关，可用下式表示：

中国耕地质量等级调查与评定（广东卷）

式中：

Si——土壤属性如土壤厚度、pH等；

i——由气候、母质、地貌历史、植被等因素决定的某地区海拔、坡度、坡形凹凸、水流长度和特定流域面积等原始地形数据可以通过一定精度的DEM计算出，复合地形数据，可以依经验判断或根据描述下垫面的物理发生过程的方程式进行简化。DEM可以由GIS技术生成，所以GIS的应用和地形分析可以提高土壤属性空间分布预测的精度。

（2）地质统计学与GIS的结合。GIS在存储、查询和显示地理数据方面发展得相当快，但在提供空间分析模块方面则发展得较慢。由于缺少通用的空间分析模块，使得GIS在解决某些空间问题中的应用受到很大的限制。

地质统计学是由南非矿山地质工程师D.G.Krige于1951年提出的，因此这一理论也以“克里格法”（Kriging）来命名，并由法国地质学家Dr.Matheron于1962年完善并创立。该学科在矿产储量研究方面起到了巨大作用。这是一种求最优、线形、无偏内插估计量值的方法（BLUE），在充分考虑信息样品的形状、大小及其与待估块段相互间的空间分布位置等几何特征以及品位的空间结构以后，利用变异函数（Varigram）为工具，对每一样品值分别赋予一定的权系数，加权平均来估计块段品位。

国内外土壤科学家已广泛地应用克里格法来预测非样点的土壤属性，常用的方法有普通克里格法（OK）、泛克里格法（UK）、指示克里格法（IK）、协同克里格法（CK）、回归克里格法（RK）、点克里格法（PK）、块克里格法（BK）等。他们的研究还表明，在应用克里格法建立模型的时候，综合应用土壤和土地信息，如土壤分类、参比地区土壤属性、坡度、高程等，可以大大提高克里格法的插值精度，还可以降低由于测定大量样品而需要的成本，也可以减少由于样品点太少而带来的误差。我国从20世纪80年代开始利用克里格法研究土壤参数的空间变异性，2000年以后在这方面的报道已经越来越多。

近几年来，一些学者开始研究地质统计学和GIS之间的相互关系，并在GIS软件中提供一些空间分析功能。例如，美国圣巴巴拉NCGIA的SAN模型提供了在ArcGIS软件中计算和显示空间自相关和其他空间量的功能，二者的相互结合一方面可以大大加强GIS的分析功能，使大量数据所隐含的空间信息得以表达，发挥更大的作用；另一方面，也可以增强空间分析的能力。考虑到空间分析技术目前的发展十分迅速，新理论不断出现，空间分析模块已经成为GIS中的必选模块。