1、环境信息系统及实验全册环境信息系统及实验全册 配套最完整精品课件配套最完整精品课件1 环境科学与工程学院 南京信息工程大学南京信息工程大学 3 课程概况 教学时数：教学时数：48学时（学时（32+16）16周周 考试形式：闭卷考试形式：闭卷 考核方式：理论考核方式：理论70%；平时；平时10%（考勤（考勤 和作业）；上机和作业）；上机20% 授课方式：按照大纲教学内容讲述授课方式：按照大纲教学内容讲述 作业作业 上机操作上机操作 4 教材与参考书 1. 阎海忠阎海忠,杨树华杨树华,张光飞张光飞,环境信息系统基础环境信息系统基础,科学出版社科学出版社,2006年年7月第月第 一版。一版。 2.
2、孙水裕孙水裕,王孝武王孝武,环境信息系统环境信息系统,化学工业出版社化学工业出版社,2004年年1月第月第1版。版。 3. 王桥王桥,张宏张宏,李旭文李旭文,环境地理信息系统环境地理信息系统,科学出版社科学出版社,2004年年8月第一版。月第一版。 4. 聂庆华，聂庆华，地理信息系统及其在环境科学中的应用地理信息系统及其在环境科学中的应用，高等教育出版社，高等教育出版社， 2006年年2月月15日第一版日第一版 5. 张邦俊张邦俊,环境信息系统基础环境信息系统基础,浙江科学技术出版社浙江科学技术出版社,2004年年4月第一版。月第一版。 6. 廖克，现代地图学，科学出版社，廖克，现代地图学，科
3、学出版社，2003年第一版年第一版 7. 王王珊珊,萨师煊萨师煊,数据库概论数据库概论,高等教育出版社高等教育出版社,2006年第四版年第四版 8. 汤国安，地理信息系统，科学出版社，汤国安，地理信息系统，科学出版社，2010年第年第2版版 9. 汤国安汤国安, 杨昕杨昕, ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程地理信息系统空间分析实验教程,北京北京:科学出版科学出版 社社,2006 5 课程目标课程目标 通过教学，并结合实验，使学生通过教学，并结合实验，使学生基本掌握环基本掌握环 境信息系统的基本概念、基本原理、实现的技术境信息系统的基本概念、基本原理、实现的技术 手段和方法、实现的途径及
4、其应用手段和方法、实现的途径及其应用，并培养对这，并培养对这 一领域的专业兴趣。为今后在这一领域的继续深一领域的专业兴趣。为今后在这一领域的继续深 造或采用环境信息系统技术解决实际问题打下较造或采用环境信息系统技术解决实际问题打下较 扎实的基础。扎实的基础。 6 课时安排（32个理论学时，16个上机学时） 环境信息系统概论环境信息系统概论 2 环境信息系统开发的数据库基础环境信息系统开发的数据库基础 10 环境信息系统开发的地理信息系统基础环境信息系统开发的地理信息系统基础 11 环境信息系统开发环境信息系统开发的环境制图基础的环境制图基础 4 环境信息系统的建设与设计环境信息系统的建设与设计
5、 3 环境信息系统开发范例环境信息系统开发范例 2 南京信息工程大学南京信息工程大学 首先首先 环境信息系统是什么呢？环境信息系统是什么呢？ 是一款游戏吗？是一款游戏吗？ 是一个软件吗？是一个软件吗？ 是一门基础学科吗？是一门基础学科吗？ 大学生学籍管理系统 资源与环境信息系统国家重点实验室 http:/ 江苏省生态环境监控系统（1831） http:/ 江苏省环境环保厅数据中心http:/:8080/wcm/sjzx/map.jsp 美国马塞诸塞州海洋资源信息系统 (MORIS)(http:/www.mass.gov/eea/agencies/czm/program-areas/mappin
6、g- and-data-management/moris/) 11 第一节第一节 信息与信息管理信息与信息管理 信息技术信息技术 信息时代信息时代 信息化信息化 信息资源信息资源 信息系统信息系统 物联网：物联网： 物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传 统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址 的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普 通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能 化3个重要特征。 12 一、信息是什么一、信息是什么 信息是有载体的。信息是有载体的。 载体：载体：例如数字、文字、符号、图像、言语和 声音等 信息：信息：上述载体所表示的实践、事物和
7、现象等 的内容、数量或特征 13 信息与数据的关系 内容与形式的关系。内容与形式的关系。 数据是信息的载体，其形式是多样的，如各种语言、如各种语言、 文字、图像等；文字、图像等； 而信息则指的是包含在各种具体数据中的抽象内容。 14 例如：例如： 对于一位到对于一位到“武汉武汉”旅客而言旅客而言 济南有飞机飞往武汉 济南18日8:15有飞机 飞往武汉 济南18日8:15有东航 飞机飞往武汉天河机场 信息量小大 数据资料中包含信息量的 多少是由消除对事物认识 的“不确定性”来决定的。 15 信息论的奠基人信息论的奠基人 1928年，哈特莱年，哈特莱(Hartley R V)在在贝尔系统技贝尔系统
8、技 术杂志术杂志上发表一篇题为上发表一篇题为信息传输信息传输的论的论 文。文。论文把信息理解为选择通信符号的方选择通信符号的方 式，式，即发信者所发出的信息发信者所发出的信息，就是他从通信 符号表中选择符号的具体方式。 哈特莱还注意到，不管符号所代表的意义是什哈特莱还注意到，不管符号所代表的意义是什 么，么，只要从符号表中选择的符号数目一定， 发信者所能发出的信息的数量就被限定了。 哈特莱的思想和研究成果为信息论的创立奠哈特莱的思想和研究成果为信息论的创立奠 定了基础。定了基础。 16 信息论的创始人信息论的创始人 贝尔实验室的申农(Shannon C E)于于1948年在年在 贝尔系统技术杂
9、志贝尔系统技术杂志上发表了著名论文上发表了著名论文 通信的数学理论通信的数学理论，标志着信息论的诞，标志着信息论的诞 生。生。申农是从通信工程的角度去研究信息传申农是从通信工程的角度去研究信息传 递与度量问题的。递与度量问题的。他认为，信息的多少意味他认为，信息的多少意味 着着被消除的不确定性的大小。被消除的不确定性的大小。 因此，信息被看作是用以消除信宿对信源发出因此，信息被看作是用以消除信宿对信源发出 何种消息的不确定性的东西。简单地说，何种消息的不确定性的东西。简单地说， “信息是指有新内容、新知识的消息信息是指有新内容、新知识的消息。 17 信息的本质 (1) 信息的存在不以主体信息的
10、存在不以主体(人、生物或机器人、生物或机器)的存在为的存在为 转移，即使主体不存在，信息同样可以存在。从这转移，即使主体不存在，信息同样可以存在。从这 个意义上讲，信息就是事物内部结构和外部联系的个意义上讲，信息就是事物内部结构和外部联系的 运动方式和状态。运动方式和状态。（客观存在）（客观存在） (2) 信息在主观上可以接受和利用，并作用于人们的信息在主观上可以接受和利用，并作用于人们的 行动。从这个意义上来讲，信息是主体所感知或主行动。从这个意义上来讲，信息是主体所感知或主 体所表述的事物的运动状态及其变化方式。体所表述的事物的运动状态及其变化方式。（具有（具有 主观性）主观性） 18 环
11、境信息 环境信息是环境数据的内在含义，是环境信息是环境数据的内在含义，是以语言、以语言、 文字、表格、图形、声音、图像等表达的环文字、表格、图形、声音、图像等表达的环 境资料的进一步解释。境资料的进一步解释。根据这个定义，那些根据这个定义，那些 能表达某种含义的信号、密码、情报、消息能表达某种含义的信号、密码、情报、消息 都可概括为信息。都可概括为信息。 19 （1 1）并非任何数据都表示信息，信息是消化了的数据。）并非任何数据都表示信息，信息是消化了的数据。 （2 2）信息是更直接反映现实概念的，而数据则是信息的具体）信息是更直接反映现实概念的，而数据则是信息的具体 体现，所以信息不随载荷它
12、的物理设备而改变，而数据则不体现，所以信息不随载荷它的物理设备而改变，而数据则不 然，它在计算机化的信息系统中和计算机系统有关。然，它在计算机化的信息系统中和计算机系统有关。 （3）信息从数据中）信息从数据中加工加工、提炼提炼而来，用于帮助人们正确决策而来，用于帮助人们正确决策 的有用数据。的有用数据。 （4）信息对决策有价值。）信息对决策有价值。 图1.1 数据与信息的关系 数据与信息数据与信息 20 信息信息=数据？数据？ 数据（数据（Data） 加工处理加工处理 信息（信息（Information） 消除不确定性消除不确定性 例如：广播例如：广播“到往北京方向的到往北京方向的T36次列车
13、将于次列车将于7：30分发车分发车” 对到北京的乘客对到北京的乘客 信息信息 对到济南的乘客对到济南的乘客 数据数据 21 1信息的特征信息的特征 所谓信息的特征，就是指信息区别于其他事物的所谓信息的特征，就是指信息区别于其他事物的 本质属性。信息的基本特征包括以下本质属性。信息的基本特征包括以下9点。点。 1) 普遍性，普遍性， 2) 表征性，表征性， 3) 动态性动态性 4) 相对性，相对性， 5) 依存性，依存性， 6) 传递性，传递性， 7) 可干扰性，可干扰性，8) 可加工性，可加工性，9) 可共享性可共享性 10）残缺性）残缺性 二、信息的特征、分类和功能二、信息的特征、分类和功能
14、 22 信息运动模型 模型反映了信息从客体进入主体，经过在主体中的运动再作用模型反映了信息从客体进入主体，经过在主体中的运动再作用 于客体的运动过程。于客体的运动过程。 23 主体利用信息的基本过程 这个过程是一个反馈控制过程。这个过程是一个反馈控制过程。 24 2、 信息分类信息分类 （1） 按照按照主体的观察主体的观察过程来分，信息可以分为：过程来分，信息可以分为： 实在信息实在信息是指某个事物是指某个事物实际实际所具有的信息；所具有的信息； 先验信息先验信息是指某主体在实际是指某主体在实际观察观察该事物该事物之前之前已已 经具有的关于该事物的信息；经具有的关于该事物的信息； 实得信息实得
15、信息是某主体在观察该事物的过程中是某主体在观察该事物的过程中实际实际 获得获得的关于该事物的信息。的关于该事物的信息。 25 2、 信息分类信息分类 （2） 按照按照信息的发生领域信息的发生领域，可将信息划分为：，可将信息划分为： 物理信息物理信息是指无生命世界的信息。是指无生命世界的信息。 生物信息生物信息是指生命世界的信息。是指生命世界的信息。 社会信息社会信息是指社会上人与人之间交流的信息，包括一切人类社是指社会上人与人之间交流的信息，包括一切人类社 会运动变化状态的描述。按照其活动领域，社会信息又可分会运动变化状态的描述。按照其活动领域，社会信息又可分 为科技信息，经济信息，政治信息，
16、军事信息、文化信息为科技信息，经济信息，政治信息，军事信息、文化信息 等。等。 26 2、 信息分类信息分类 （3）按照）按照信息的表现形式信息的表现形式，可将信息划分为：，可将信息划分为： 消息消息是关于客观事物发展变化情况的最新报道。消息反映的是是关于客观事物发展变化情况的最新报道。消息反映的是 事物当前动态的信息，因而生存期短暂，有较强的时间性，事物当前动态的信息，因而生存期短暂，有较强的时间性， 主要用于了解情况，以决定行为方式。主要用于了解情况，以决定行为方式。 资料资料是客观事物的静态描述与社会现象的原始记录。资料反映是客观事物的静态描述与社会现象的原始记录。资料反映 的是客观现实
17、的真实记载，因此生存期长久，有较强的累积的是客观现实的真实记载，因此生存期长久，有较强的累积 性，主要用作论证的依据。性，主要用作论证的依据。 知识是知识是人类社会实践经验的总结，是人类发现、发明与创造的人类社会实践经验的总结，是人类发现、发明与创造的 成果。知识反映的是人类对客观事物的普遍认识和科学评成果。知识反映的是人类对客观事物的普遍认识和科学评 价，因此对人类社会活动有重要的意义。人们通过学习掌握价，因此对人类社会活动有重要的意义。人们通过学习掌握 知识，可以增长创造才能，提高决策水平，更有效地开展各知识，可以增长创造才能，提高决策水平，更有效地开展各 项社会活动。项社会活动。 27
18、2、 信息分类信息分类 （4）按照）按照主体的认识层次主体的认识层次，可将信息划分为，可将信息划分为： 语法信息语法信息是指只考虑事物运动的状态与状态改变是指只考虑事物运动的状态与状态改变 的方式本身，而不考虑信息的内容及效果，它是最的方式本身，而不考虑信息的内容及效果，它是最 抽象、抽象、最基本最基本的层次。的层次。 语义信息语义信息是指事物运动的状态和方式的逻辑含是指事物运动的状态和方式的逻辑含 义，是信息认识过程的义，是信息认识过程的第二第二个层次。个层次。 语用信息语用信息是指事物运动状态及状态改变方式的效是指事物运动状态及状态改变方式的效 用、价值与目的，是信息认识过程的用、价值与目
19、的，是信息认识过程的最高最高层次。层次。 28 （5）按照信息）按照信息产生的先后产生的先后和加工浓度划分，可以分为零次信和加工浓度划分，可以分为零次信 息、一次信息、二次信息、三次信息息、一次信息、二次信息、三次信息 。 （6）按）按反映形式反映形式可分为：数字信息、文字信息、图像信息和可分为：数字信息、文字信息、图像信息和 语言信息等；语言信息等； （7）按）按应用领域应用领域可分为：管理信息、社会信息、科技信息、可分为：管理信息、社会信息、科技信息、 文化信息、体育信息和军事信息等；文化信息、体育信息和军事信息等； （8）按照）按照信息稳定性信息稳定性可分为：固定信息和流动信息；可分为：
20、固定信息和流动信息； （9）按照重要性可分为：按照重要性可分为：战略信息、战术信息和业务信息战略信息、战术信息和业务信息。 2、 信息分类信息分类 29 2、 信息分类信息分类 30 3信息的功能 信息的功能是信息属性的体现，主要表现为：信息的功能是信息属性的体现，主要表现为： 1) 信息是认识客体的中介 2) 信息是人类思维的材料 3) 信息是科学决策的依据 4) 信息是有效控制的灵魂 5) 信息是系统秩序的保证 6) 信息是社会发展的资源 31 三、 信息管理 1、信息管理的社会功能、信息管理的社会功能 1)开发信息资源，提供信息服务开发信息资源，提供信息服务 2)合理配置信息资源，满足社
21、会信息需要合理配置信息资源，满足社会信息需要 3)推动信息产业的发展，促进社会信息化水平的提高推动信息产业的发展，促进社会信息化水平的提高 32 2信息管理的发展 (1)古代信息管理时期信息交流活动是自发信息交流活动是自发 的、无组织的，信息记载材料是天然的，信的、无组织的，信息记载材料是天然的，信 息记录方法是手工的。由于信息活动主要集息记录方法是手工的。由于信息活动主要集 中在个体层次上，社会信息量不大，信息管中在个体层次上，社会信息量不大，信息管 理活动是零星的、片断的，主要是对信息载理活动是零星的、片断的，主要是对信息载 体进行封闭式的物理管理。体进行封闭式的物理管理。 33 2信息管
22、理的发展 (2) 近代信息管理时期以文献信息为中心以文献信息为中心， 以图书馆为主要阵地，解决文献资料的收以图书馆为主要阵地，解决文献资料的收 集、整理、保存与传播报道问题为主要任集、整理、保存与传播报道问题为主要任 务，管理手段基本上以解决文献资料的收务，管理手段基本上以解决文献资料的收 集、整理、保存与传播报道主要任务，管理集、整理、保存与传播报道主要任务，管理 手段基本以人力和手工为主并辅以部分机械手段基本以人力和手工为主并辅以部分机械 化作业，主要管理者是图书馆员。化作业，主要管理者是图书馆员。 34 图书馆图书馆 图书馆源于保存记事的习惯。早在公元前图书馆源于保存记事的习惯。早在公元
23、前3000年时，巴年时，巴 比伦的神庙中就收藏有比伦的神庙中就收藏有刻在胶泥板上的各类记载刻在胶泥板上的各类记载。最早的图。最早的图 书馆是书馆是希腊神庙的藏书之所希腊神庙的藏书之所和附属于和附属于希腊哲学书院（公元前希腊哲学书院（公元前 4世纪）的藏书之所世纪）的藏书之所。 我国的图书馆历史悠久。起初称做我国的图书馆历史悠久。起初称做 “府府”、“阁阁”、 “观观”、“台台”、“殿殿”、“院院”、“堂堂”、“斋斋”、 “楼楼” 。如西周的盟府、两汉的石渠阁、东观和兰台、隋。如西周的盟府、两汉的石渠阁、东观和兰台、隋 朝的观文殿、宋朝的崇文院、明代的澹生堂、清朝的四库全朝的观文殿、宋朝的崇文院
24、、明代的澹生堂、清朝的四库全 书七阁等等。书七阁等等。“图书馆图书馆”是一个外来语，于是一个外来语，于19世纪末从日本世纪末从日本 传到我国。传到我国。 据据在辞典中出现的在辞典中出现的“图书馆图书馆”说，说，“图书馆图书馆”一词一词 最初在日本的文献中出现是最初在日本的文献中出现是1877年的事；而最早在我国文年的事；而最早在我国文 献中出现，当推献中出现，当推教育世界教育世界第第62期中所刊出的一篇期中所刊出的一篇拟设拟设 简便图书馆说简便图书馆说，时为，时为1894年。年。 35 藏书楼藏书楼 藏书楼，中国古代供藏书和阅览图书用的建藏书楼，中国古代供藏书和阅览图书用的建 筑。中国最早的藏
25、书建筑见于宫廷，如汉朝的天禄筑。中国最早的藏书建筑见于宫廷，如汉朝的天禄 阁、石渠阁。宋朝以后，随着造纸术的普及和印本阁、石渠阁。宋朝以后，随着造纸术的普及和印本 书的推广，民间也建造藏书楼。书的推广，民间也建造藏书楼。 建于明朝嘉靖四十年（建于明朝嘉靖四十年（1561）的浙江宁波天一）的浙江宁波天一 阁，是中国现存最古老的藏书楼，为面宽六间的两阁，是中国现存最古老的藏书楼，为面宽六间的两 层楼房，楼上按经、史、子、集分类列柜藏书，楼层楼房，楼上按经、史、子、集分类列柜藏书，楼 下为阅览图书和收藏石刻之用。建筑南北开窗，空下为阅览图书和收藏石刻之用。建筑南北开窗，空 气流通。书橱两面设门，既可
26、前后取书，又可透风气流通。书橱两面设门，既可前后取书，又可透风 防霉。清朝北京故宫文渊阁是专为收藏四库全书而防霉。清朝北京故宫文渊阁是专为收藏四库全书而 建的藏书楼，其房屋制度、书架款式等仿天一阁。建的藏书楼，其房屋制度、书架款式等仿天一阁。 36 2信息管理的发展 (3)现代信息管理时期第二次世界大战以第二次世界大战以 后，后，以计算机和通信技术为中心以计算机和通信技术为中心的现代信息的现代信息 技术迅猛发展，对人类社会经济活动产生了技术迅猛发展，对人类社会经济活动产生了 广泛而深远的影响，并将信息管理活动推向广泛而深远的影响，并将信息管理活动推向 一个全新的发展时期现代信息管理时期。一个全
27、新的发展时期现代信息管理时期。 1)面向技术的信息管理阶段面向技术的信息管理阶段 2)面向竞争的信息管理阶段面向竞争的信息管理阶段 37 1)面向技术的信息管理阶段 20世纪世纪50年代计算机在数据处理技术上的突年代计算机在数据处理技术上的突 破，把计算机应用破，把计算机应用从单纯的数值运算扩展到从单纯的数值运算扩展到 数据处理数据处理的广阔领域。的广阔领域。 50年代出现了电子数据处理系统年代出现了电子数据处理系统(EDPS)， 60年代兴起了管理信息系统年代兴起了管理信息系统(MIS)， 70年代又先后产生了决策支持系统年代又先后产生了决策支持系统(DSS) 和办公自动化系统和办公自动化系
28、统(OAS或或OA)等。等。 38 2)面向竞争的信息管理阶段 70年代末年代末80年代初提出的信息资源管理年代初提出的信息资源管理(IRM)概概 念确立了将信息资源作为经济资源、管理资源和竞念确立了将信息资源作为经济资源、管理资源和竞 争资源的新观念，强调信息资源在组织管理决策与争资源的新观念，强调信息资源在组织管理决策与 竞争战略规划中的作用，从而使组织形成了新的信竞争战略规划中的作用，从而使组织形成了新的信 息管理战略。息管理战略。 80年代末期，一种体现信息资源管理思想的新年代末期，一种体现信息资源管理思想的新 一代信息管理系统一代信息管理系统战略信息系统战略信息系统(SIS)迅速兴迅
29、速兴 起。这一阶段信息管理的特点是：以信息资源为中起。这一阶段信息管理的特点是：以信息资源为中 心，以战略信息系统为主要阵地，以解决信息资源心，以战略信息系统为主要阵地，以解决信息资源 对竞争战略决策的支持问题为主要任务管理手段对竞争战略决策的支持问题为主要任务管理手段 网络化，主要管理者是信息主管网络化，主要管理者是信息主管(chief information officer，CIO)。 39 3信息管理学的进展 图书馆学、文献学、情报学、档案学等图书馆学、文献学、情报学、档案学等,经过一百多年来的发经过一百多年来的发 展，和其他相关学科一起展，和其他相关学科一起,从文献信息的角度出发研究信
30、息从文献信息的角度出发研究信息 管理问题，内涵日益丰富管理问题，内涵日益丰富,外延不断扩大，逐渐成为信息管外延不断扩大，逐渐成为信息管 理学的重要应用研究领域。理学的重要应用研究领域。 但是，传统的图书馆学、情报学基本上局限于但是，传统的图书馆学、情报学基本上局限于“静态静态”文献信文献信 息管理活动的研究，不能适应网络化、数字化和全球一体化息管理活动的研究，不能适应网络化、数字化和全球一体化 信息环境下信息管理实践的全面发展需要。信息环境下信息管理实践的全面发展需要。 40 思考： 南京信息工程大学南京信息工程大学 信息工程？信息工程？ “信息工程信息工程”，information proj
31、ect，信息工，信息工 程专业是建立在超大规模集成电路技术和现程专业是建立在超大规模集成电路技术和现 代计算机技术基础上，研究信息处理理论、代计算机技术基础上，研究信息处理理论、 技术和工程实现的专门学科。该专业以研究技术和工程实现的专门学科。该专业以研究 信息系统和控制系统的应用技术为核心，在信息系统和控制系统的应用技术为核心，在 面向面向21世纪信息社会化的过程中具有十分重世纪信息社会化的过程中具有十分重 要的地位。要的地位。 41 第二节第二节 系统与信息系统系统与信息系统 一一系统系统 系统是无处不在、无所不包的。系统是无处不在、无所不包的。 人体内部有呼吸系统、消化系统、神经系统等人
32、体内部有呼吸系统、消化系统、神经系统等 生物系统生物系统 人类社会经济系统；人类社会经济系统； 地球地球太阳系太阳系银河系银河系天体系统天体系统 42 系统论的创始人之一，系统论的创始人之一，美国著名生物学家美国著名生物学家L.V.Bartalanffy指指 出，出，“系统是许多组成要素的综合体。系统是许多组成要素的综合体。” 美国国家标准协会美国国家标准协会（ANSI）对系统的定义是：）对系统的定义是：各种方法、过各种方法、过 程或技术结合到一块，按一定的规律相互作用，以构成一个程或技术结合到一块，按一定的规律相互作用，以构成一个 有机的整体。有机的整体。 1. 系统的定义系统的定义 43
33、我们采用下述我们采用下述描述性定义描述性定义：系统是由相互联系和相互制约：系统是由相互联系和相互制约 的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体。的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体。 这个定义可以从三个方面理解：这个定义可以从三个方面理解： （1）系统是）系统是由若干元素组成由若干元素组成的。的。 （2）系统有）系统有一定的结构一定的结构。 （3）系统有）系统有一定的功能一定的功能，特别是人造系统总有一定的目的性。，特别是人造系统总有一定的目的性。 1. 系统的定义系统的定义 44 定义表明，系统必须满足： (1)由两个以上的元素组成，而且往往是大量的元素。由两个以上的元素组成
34、，而且往往是大量的元素。 系统越庞大，构成元素越多，元素间的关系越复系统越庞大，构成元素越多，元素间的关系越复 杂。杂。 (2)元素之间存在着相互制约的有机联系，保持某种功元素之间存在着相互制约的有机联系，保持某种功 能。能。实际上系统总是把具有不同性质、不同功能的实际上系统总是把具有不同性质、不同功能的 元素合成在一起，产生更高价值的整体功能。元素合成在一起，产生更高价值的整体功能。 (3)系统中存在着物质、能量和信息流动。系统中存在着物质、能量和信息流动。其中，信息其中，信息 流动控制着其他流动，使之更加有序。流动控制着其他流动，使之更加有序。 45 1954年年建立了一般系统理论促进协会
35、，建立了一般系统理论促进协会， 1957年年美国科学家古德写的美国科学家古德写的“系统工程系统工程”一书公开出版。一书公开出版。 70年代年代随着计算机的应用，系统工程的思想有了充分实现的随着计算机的应用，系统工程的思想有了充分实现的 可能性。目前系统工程方法已渗入到一切领域。可能性。目前系统工程方法已渗入到一切领域。 系统的观点系统的观点是系统必须用于特定是系统必须用于特定目标目标；系统与外界环境之间；系统与外界环境之间 有明确的有明确的边界边界，并通过边界与外界进行物质和信息的，并通过边界与外界进行物质和信息的交换交换；系；系 统是动态的、发展的。统是动态的、发展的。 46 2、系统的一般
36、模型、系统的一般模型 一个实际系统的模型从宏观上来看有一个实际系统的模型从宏观上来看有输输 入、处理和输出入、处理和输出三部分三部分(输入和输出也可以是输入和输出也可以是 多个多个) 。 系统的边界由定义和描述一个系统的一系统的边界由定义和描述一个系统的一 些特征来形成。边界之内是系统，边界之外些特征来形成。边界之内是系统，边界之外 是环境。在对系统的认识、理解和处理上，是环境。在对系统的认识、理解和处理上， 可先将系统视为一个可先将系统视为一个黑箱黑箱(black box)，由此，由此 来研究其外部特性，即按输来研究其外部特性，即按输入入(亦称外部激亦称外部激 励，励，stimulate)和
37、和输出输出(对应于每个激励的响对应于每个激励的响 应，应，response)。随着人们认识程度的深。随着人们认识程度的深 入，不断地展开黑箱，使其逐渐变入，不断地展开黑箱，使其逐渐变“灰灰，变，变 “透明透明，以至，以至“完全透明完全透明。 47 系统的实例系统的实例 48 3 系统的分类与特征系统的分类与特征 (1)系统的分类系统的分类 1）按系统的起源分类：可以分为）按系统的起源分类：可以分为自然系统自然系统和和 人工系统人工系统。 例如血液循环系统、天体系统、生态系例如血液循环系统、天体系统、生态系 统等自然形成统等自然形成(进化、演化）的系统进化、演化）的系统(自然自然)。 人类为了达
38、到某种目的而对一系列的要素人类为了达到某种目的而对一系列的要素 作出有规律的安排，使之成为一个相关联的作出有规律的安排，使之成为一个相关联的 整体整体(教室系统教室系统)。 49 2）按系统的抽象程度分类）按系统的抽象程度分类 分为三类：概念系统、逻辑系统和物理系统。分为三类：概念系统、逻辑系统和物理系统。 3）按系统功能来分类）按系统功能来分类 分为社会系统、经济系统、军事系统、企业管分为社会系统、经济系统、军事系统、企业管 理系统等。理系统等。 4）按系统和外界的关系分类）按系统和外界的关系分类 可以分为封闭系统和开放系统。可以分为封闭系统和开放系统。 (1)系统的分类系统的分类 50 5
39、）按系统内部结构分类）按系统内部结构分类 以把系统分为开环系统和闭环系统。以把系统分为开环系统和闭环系统。 处 理 处 理 反 馈 A）开环系统 B）闭环系统 输入 输入 输出 输出 (1)系统的分类系统的分类 51 根据上述系统的含义可以得出系统具有以下特性。根据上述系统的含义可以得出系统具有以下特性。 （1）目的性（目的性（Purpose）:系统的发生和发展具有很强的目系统的发生和发展具有很强的目 的性。的性。 一个系统有一个一个系统有一个总目标总目标，组成这个系统的各个要素都为实，组成这个系统的各个要素都为实 现这个系统的目标而贡献。现这个系统的目标而贡献。 可以根据系统的可以根据系统的
40、可分性可分性，将系统目标分解，各个子系统确，将系统目标分解，各个子系统确 保相关子系统功能的实现，就能保证系统总目标的实现。保相关子系统功能的实现，就能保证系统总目标的实现。 (2)系统的特征系统的特征 52 （2）整体性（）整体性（Integrality）:组成系统的要素是一个有机的组成系统的要素是一个有机的 整体。系统整体功能不是各个组成要素功能的简单叠加，而整体。系统整体功能不是各个组成要素功能的简单叠加，而 是呈现出各个组成要素所没有的新功能，作为集合的整体的是呈现出各个组成要素所没有的新功能，作为集合的整体的 功能要比所有子系统的功能的和要大。功能要比所有子系统的功能的和要大。 （3
41、）结构性或层次性（）结构性或层次性（Hierarchy）:小小-中中-大系统。大系统。 将复杂系统分成较小的系统，较小的系统又可以再分解，将复杂系统分成较小的系统，较小的系统又可以再分解， 直到分解的子系统易于求解为止。直到分解的子系统易于求解为止。 （4）关联性（）关联性（Relationship）:系统各要素间相互影响系统各要素间相互影响,相相 互制约并存在密切的联系互制约并存在密切的联系。 53 4 系统方法系统方法 所谓所谓系统方法系统方法，就是按照事物本身的系统性把就是按照事物本身的系统性把 对象放在系统的形式中加以考察的一种方法，是一对象放在系统的形式中加以考察的一种方法，是一 种
42、立足整体、统筹全局、使整体与部分辩证地统一种立足整体、统筹全局、使整体与部分辩证地统一 起来的科学方法。起来的科学方法。具体地说，就是从系统的观点出具体地说，就是从系统的观点出 发，始终着重在整体与部分发，始终着重在整体与部分(要素要素)、要素与要素、要素与要素、 整体与外部环境的相互关系中揭示对象的系统性质整体与外部环境的相互关系中揭示对象的系统性质 和运动规律，以达到最佳地处理问题的一种方法。和运动规律，以达到最佳地处理问题的一种方法。 54 5 基本原则基本原则 在运用系统方法考察客体对象时，一般应遵循在运用系统方法考察客体对象时，一般应遵循整体性、整体性、 历时性和最优化历时性和最优化
43、的原则。的原则。 整体性原则整体性原则是指把对象作为一个合乎规律的由各个构成是指把对象作为一个合乎规律的由各个构成 要素组成的有机整体来研究。要素组成的有机整体来研究。 历时性原则历时性原则是指在运用系统方法分析研究对象时，应着是指在运用系统方法分析研究对象时，应着 重注意系统以什么方式产生，在其发展过程中经历了重注意系统以什么方式产生，在其发展过程中经历了 哪些历史阶段，以及发展前景如何。哪些历史阶段，以及发展前景如何。 最优化原则最优化原则是指从许多可供选择的方案中挑选出一种最是指从许多可供选择的方案中挑选出一种最 优方案，以使系统运行于最优状态，达到最优效果。优方案，以使系统运行于最优状
44、态，达到最优效果。 55 二二 模型与系统模型与系统 模型是指对某个实际问题或客观事物规律进行抽象后的一种模型是指对某个实际问题或客观事物规律进行抽象后的一种 形式化表达方式。形式化表达方式。 1. 数学模型：数学模型：对实际问题进行分析或高度抽象的基础上建立的对实际问题进行分析或高度抽象的基础上建立的 一组数学表达公式。一组数学表达公式。 2. 程序模型：程序模型：对实际问题求解的一种形式化表达方法。分为对实际问题求解的一种形式化表达方法。分为: 一组固定求解组合数学模型一组固定求解组合数学模型(一组数学公式的有序集合一组数学公式的有序集合)。 处理流程处理流程(客观事物过程的形式化表达客观
45、事物过程的形式化表达,如工艺流程如工艺流程)。 计算机语言程序计算机语言程序(规范化的计算机指令代码编写的计算机处规范化的计算机指令代码编写的计算机处 理模型理模型)。 56 3. 逻辑模型：逻辑模型：描述某类管理问题时的逻辑表达式，表达方式：描述某类管理问题时的逻辑表达式，表达方式： 条件条件结果结果，IFTHANELSE。 4. 结构模型：结构模型：系统按一个个子系统有序构成的结构形式系统按一个个子系统有序构成的结构形式,分为分为: (1) 逻辑结构模型逻辑结构模型:系统总体方案和实现方案的处理模式系统总体方案和实现方案的处理模式 (2) 物理结构模型物理结构模型:计算机网络系统的实际结构
46、图。计算机网络系统的实际结构图。 5. 方法模型方法模型:求解某一问题的基本方法求解某一问题的基本方法,常有常有: (1)系统开发策略模型系统开发策略模型(委托开发委托开发,软件购买或自行开发等软件购买或自行开发等)。 (2)系统开发方法模型系统开发方法模型(如结构化方法如结构化方法,面向对象开发面向对象开发)。 (3) 分类和编码方法模型分类和编码方法模型(如数字码如数字码,字符码或混合码字符码或混合码)。 二二 模型与系统模型与系统 57 6. 分析模型分析模型:对管理问题分析的方法。对管理问题分析的方法。 7. 管理模型管理模型: 是对某个问题和业务管理控制方法的统称。是对某个问题和业务
47、管理控制方法的统称。 8. 数据模型数据模型:设计和建立数据库时用于提供数据表示和操作设计和建立数据库时用于提供数据表示和操作 手段的形式框架。手段的形式框架。 9. 系统模型系统模型:系统内部的结构形式以及各部分之间的连接方系统内部的结构形式以及各部分之间的连接方 式。式。 二二 模型与系统模型与系统 58 三三 信息系统的概念信息系统的概念 1. 1. 信息系统的定义信息系统的定义 信息系统信息系统(Information System， IS)是一个对是一个对组织内业务数组织内业务数 据据进行收集、处理和交换，以支持和改善组织的日常运作，满进行收集、处理和交换，以支持和改善组织的日常运作
48、，满 足管理人员解决问题而做出决策所需各种信息的系统。足管理人员解决问题而做出决策所需各种信息的系统。 2.2.信息系统的组成信息系统的组成 信息系统是一系列相互关联的可以信息系统是一系列相互关联的可以收集收集（输入）、操作（输入）、操作、 存储存储（处理）和（处理）和传播传播（输出）的数据和信息并提供反馈机制以（输出）的数据和信息并提供反馈机制以 实现其目标的元素或组成部分的集合。实现其目标的元素或组成部分的集合。 59 （1）输入：是获取和收集原始资料的活动）输入：是获取和收集原始资料的活动 （2）处理：是将数据转换或变换成有用的输出信息。）处理：是将数据转换或变换成有用的输出信息。 （3
49、）输出：输出是指用户所需要的信息）输出：输出是指用户所需要的信息 （4）反馈：反馈是一种用来改变输入、处理的输出。）反馈：反馈是一种用来改变输入、处理的输出。 2.信息系统的组成信息系统的组成 60 信息系统是对数据进行收集、存储、加工、传输和维护，信息系统是对数据进行收集、存储、加工、传输和维护， 并能向有关人员提供有用信息的系统。其基本功能均可以概并能向有关人员提供有用信息的系统。其基本功能均可以概 括为括为6个基本方面：数据的采集、存储、加工、传输、维护和个基本方面：数据的采集、存储、加工、传输、维护和 提供服务。提供服务。 （1）数据采集）数据采集 数据采集就是把分布在各部门、各处、各
50、点的有关信息数据采集就是把分布在各部门、各处、各点的有关信息 收集起来，即录下其数据，集中起来转化成信息系统所需的收集起来，即录下其数据，集中起来转化成信息系统所需的 形式。形式。 （2）数据的处理）数据的处理 即将数据加工转换为有用的信息。即将数据加工转换为有用的信息。 3. 信息系统的功能信息系统的功能 61 （3）数据的存储 （4）数据的管理 数据管理的主要内容有：事先规定好应采集数据的种类、 名称、代码、地点、所用设备、数据格式、采集时间、送到 何处、规定好应存储数据的存储介质、逻辑组织方式、访问 权限、规定好以何种方式将何种信息传输给何人，数据保存 年限等等。 （5）数据的检索 （6
