11.2　利用计算机处理地学数据

　　地理数据库的建立只是完成了处理地学数据的第一步。我们要对这些数据进行初步统计、打印出表格，利用数据库系统是可以做到的。但是如果需要利用这些数据做些其它工作，如绘制统计图表，或以地图方式显示，有时还需要一些相应的应用软件加以配合。在实际工作中，数据库软件和某些应用程序结合起来，可以形成非常实用的软件包，专门用来处理某一课题的数据。当然，也可以自行开发一些小型软件，将不很多的数据和处理程序编制在一张软盘上，使用方便，也容易编制。由于我国目前在中学地学科技活动中对计算机软件的开发和应用还不多，本章的第2节和第3节将借鉴国外同类软件的情况，讨论中学地学科技活动中地学数据的处理和地学模拟软件的开发和应用。

　　地学数据处理系统的应用软件大致可分为二类：

一、通用型软件的开发和利用

　　通用型软件可以用于不同的地学科技活动领域，如交通状况调查，地区气温和降水的研究，问卷项目统计，人口、农业、资源等的调查、研究。通过软件的作用仅仅是处理地学数据，而不作地学意义上的分析。“条形图”和“线状图”就是专为此目的开发的。用户可以利用这两个程序绘制带有注记的条形图（直方图）和各种直线、曲线图。有不同的垂直比例尺、不同字体的字母、数字或者按月划分的横坐标供选择。还可以做到把降水的条形图重叠在气温曲线上。利用计算机还可以绘制扇形图。特别有用的地方是，计算机可以使扇形图中的某一部分与其它部分分开，以吸引学生的注意力，加深他们对某一点的印象。

下面以“NUDE”程序为例，看一看学生是如何使用通用型程序进行工作的。“NUDE”是英国人谢泼德（Shepherd，1979）为英国中学地理教学编制的通用型数据处理软件，它可以对数据进行多种不同的处理。假设学生正在进行某一郡居民区规模的研究。该郡有292个居民区，人口从78000到20不等。如果学生能够获取所有这些资料，我们看看计算机能帮助他们干什么。学生启动计算机后，要求打开人口数据文件并列出清单，以便寻找他们感兴趣的数据。这些数据都是学生从实地调查中搜集并存入数据库的。下面是计算机屏幕上列出的数据：

计算机绘制的几种地学统计图

NUDE 31-JAN-80

vARIABLE:‘HERTSPOP’

75           20            140        744         30

1174         45            27730      36          60

2083         30            1959       100         1557

40           67016         50         1926        4853

112          10854         4694       4637        160

1080         1260          70         20          500

558          430           20        160          30

13109        896           45        160          44

60           2197          135       934          66

100          142           1714      8467        330

50            30           20         40          40

NUMBER OF DATA ITMS DISP LAYED＝292

以上是292个居民区的人口数。这么多数据，只靠内眼去很快找到需要的数据，并进行分析是很难的。他可以给计算机下命令，让它替自己去做。如需要找出最大居民区和最小居民区，计算机显示如下：

＝＝＝＞COMMAND：？MIN

MINIMUM DATA VALUE IS 20

＝＝＝＞COMMAND：？MAX

MAXIMUM DATA vALUE IS 78466

上面第1和第3 行英文是计算机询问用户的要求，标出横线的地方是用户的回答，第1个回答是“最小值”的意思，第2个回答是“最大值”的意思。第2、4行是计算机显示的查找结果，最小值为20，最大值为78466。

学生接着也许会要求将数据按大小排列，这样会更清楚地看出数据的意义。他可以选择从大到小，或从小到大的排列方式，并让计算机显示重新排列过的数据。假如学生选择了从大到小的排列方式，计算机显示如下：

NUDE 31—JAN—80

vARIABLE：‘HERTSPOP’

78466         69546         67016        52175      40451

30945         29510         28654        28560      27730

22860         22418         22084        20200      19353

15686         14726         13931        13343      13109

10854         8906          8467         8436       8271

7756          6866          6800         6273       5102

5060          4853          4696         4637       4070

4022          3914          3700         3516       3200

40             40             40          40          40

40            38              36          36          36

36            30              30          30         30

30            30              30          30          30

25            25              24          24          20

20            20              20          20           20

20            20

NUMBEROFDATAITEMS DISPLAYED＝292

这种按某种顺序重新排列数据，若用手工做是十分枯燥和费时的。使用计算机，不费力气就可立即做到。从重新排列的数据中，学生注意到小居民区的数量较多，为了更明确这一点，他决定用图形再现这些数据。通过一个命令，计算机立即给出图（因篇幅关系，将横、纵坐标轴调换了位置）：

图中第一列为序号，第2列为从大到小排列的居民区人口数，横向6个数为划分的人口数量段。有了这张图，人口在各段的分布就很清楚了。学生注意到居民区规模曲线迅速下降。为了补充说明这张图，他决定按一定标准分段进行一下统计。只用了一个命令，使得到如下结果：

某郡居民区规模曲线

FREQUENCY TABLE（频率表）

LOWER UPPER

CLASS    CLASS     CLASS   FREQ-     CUM.      PER- CUM.

NUMBER   LIMIT     LJMIB  UENCY     FREQ.     CENT   PERC.

上表中各栏的项名从左至右依次是：段号（频率为零的段未列）下限、上限、频率、累积频率、百分比、累积百分比。

到目前为止，学生已经利用计算机对自己搜集的数据进行了多次不同的处理，得出了所需的结果。这一切都是在很短的时间内获得的。当然，使用计算机并不只是能够节省时间和劳动力，它还可以满足师生进行深层次科技活动的需要，关于这一点下一节要专门讨论。

地图是处理、显示空间数据的重要方式。随着计算机技术的发展，计算机制图日益显示出它的优越性。首先，学生手绘地图需要大量时间，速度慢，计算机则具有速度快的特点；第二，手绘地图需要有较好的绘图技术，否则难以保证图的质量，学生在这方面往往有一定困难，而使用计算机则可以得到符合标准的地图；第三，手绘地图修改困难，而计算机则具有灵活性大的特点，学生可以在制图中随时改变地图的内容，如比例尺、注记、高差、方向、投影等，直到绘制出的地图令人满意。如果学生有了合适的软件，就可以在短时间内迅速、准确地在地图上处理大量地学空间数据，这一点对于中学地学科技活动是非常有用的。

最近得到越来越广泛应用的地理信息系统（筒称GIS），就是这样的空间数据的处理技术。所谓地理信息系统，就是一组硬件和软件，用来收集、储存、管理、再现和用地图表示地理空间数据。假设，有一课外活动小组的师生们对家乡附近的一片森林做了一次调查，掌握了大量数据。如果他们有合适的计算机和软件，就可以利用地理信息系统处理这些数据。根据需要，计算机可以绘出每个树种的分布图，也可以在一张地图上表示出几种不同树种的分布。如果希望更深一步了解，如这片森林火灾危险性，可以把当地的气候、地形、与火灾有关的人文活动等数据输入计算机，计算机会给出火灾危险性分布图，如和植被图重叠，则可以清楚地看出在这片森林的哪部分火灾危险性较大。

以上只是简单地介绍了地理信息系统及其应用。实际上，GIS在地学科技活动中的应用会受到许多条件的制约。其中最重要的一点是它需要专门的输出设备，也就是要有专门的绘图仪。这在中学目前的条件下难以做到。而且一般中学地学科技活动的程度没有这么深。但是如果活动的要求不一定形成书面地图，仅在屏幕上显示地图，一般计算机配上合适的软件还是可以做到的。
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