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1、GIS研究综述摘 要：随着计算机技术飞速发展、空间技术日新月异及计算机图形学理论日渐完善，GIS(Geographic Information System）技术也日趋成熟，并且逐渐被人们所结识和接受。近年来，随着“智慧都市”概念提出，使其核心技术GIS更为世界各国所关注。因此学习和研究GIS技术具备重要意义，本文简介了GIS基本概念，对GIS近年来发展做了总结。本文结合当前GIS发呈现状，归纳总结了其应用领域，并对GIS将来发展趋势做了展望。核心词：GIS；现状；应用；发展趋势；1 GIS简介地理信息系统，简称GIS（Geographic Information System）是对地理空间实
2、体和地理现象特性要素进行获取、解决、表达、管理、分析、显示和应用计算机空间或时空信息系统。地理信息系统是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛应用在不同领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据计算机系统，随着GIS发展，也有称GIS为“地理信息科学”（Geographic Information Science），近年来，也有称GIS为地理信息服务（Geographic Information service）。GIS是一种基于计算机工具，它可以对空间信息进行分析和解决（简而言之，是对地球上存在现象和发生事件进行成图和分析）。 GIS 技术把地图这种独特视觉化
3、效果和地理分析功能与普通数据库操作（例如查询和记录分析等）集成在一起。它具备如下五个基本特点：（1） 地理信息系统是以计算机系统为支撑。（2） 地理信息系统操作对象是地理空间数据。（3） 地理信息系统具备对地理空间数据进行空间分析、评价、可视化和模仿综合运用优势。（4） 地理信息系统具备分布特性。（5） 地理信息系统成功应用更强调组织体系和人因素作用。在GIS技术不断发展下，当前GIS应用已从基本信息管理与规划转向更复杂区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要辅助决策工具。据关于部门预计，当前世界上惯用GIS软件己达400各种.国外较知名GIS软件产品有:Auotodes
4、k系列产品、Arc/Info、MapInfo及其构件产品、Intergraph、Microstation等，尚有Web环境下矢量地图发布原则和规范，如XML、GML、SVG等等。国内GIS软件研制起步较晚，比较成熟测绘软件重要有南方CASS,MapGIS,GeoStar,SuperMap等。尽管现存GIS软件诸多，但对于它研究应用，归纳概括起来有二种状况：一是运用GIS系统解决顾客数据；二是在GIS基本上，运用它开发函数库二次开发顾客专用GIS软件。当前已成功应用涉及资源管理、自动制图、设施管理、都市和区域规划、人口和商业管理、交通运送、石油和天然气、教诲、军事等九大类别一百各种领域。在美国及
5、发达国家，GIS应用遍及环保、灾害预测、都市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随着国内经济建设迅速发展，加速了GIS应用进程，在都市规划管理、交通运送、测绘、环保、农业等领域发挥重要作用，获得了良好经济效益和社会效益。2 GIS发展历程2.1国际发展状况地理信息系统存在与发展已历经30余年。顾客需要、技术进步、应用办法论提高，以及关于组织机构建立等因素，深深地影响着地理信息系统发展。综观GIS发展，特别是北美地区实际状况，可将地理信息系统发展分为如下几种阶段：2.1.1 60年代为地理信息系统开拓期，注重于空间数据地学解决。例如，解决人口记录局数据（如美国人口调查局建立DIME）、资源普查
6、数据（如加拿大记录局GRDSR）等。许多大学研制了某些基于栅格系统软件包，如哈佛SYMAP、马里兰大学MANS等。综合来看，初期地理信息系统发展动力来自于诸多方面，如学术探讨、新技术应用、大量空间数据解决生产需求等。对于这个时期地理信息系统发展来说，专家兴趣以及政府推动起着积极引导作用，并且大多地理信息系统工作限于政府及大学范畴，国际交往甚少。2.1.270年代为地理信息系统巩固发展期，注重于空间地理信息管理。地理信息系统真正发展应是70年代事情。这种发展应归结于如下几方面因素：一是资源开发、运用乃至环保问题成为政府首要解决之疑难，而这些都需要一种能有效地分析、解决空间信息技术、办法与系统。二
7、是计算机技术迅速发展，数据解决加快，内存容量增大，超小型、多顾客系统浮现，特别是计算机硬件价格下降，使得政府部门、学校以及科研机构、私营公司也可以配备计算机系统；在软件方面，第一套运用关系数据库管理系统软件问世，新型地理信息系统软件不断浮现，据IGU调查，70年代就有 80各种地理信息系统软件。第三，专业化人才不断增长，许多大学开始提供地理信息系统培训，某些商业性征询服务公司开始从事地理信息系统工作，如美国环境系统研究所（ESRI）成立于1969年。这个时期地理信息系统发展总体特点是：地理信息系统在继承60年代技术基本之上，充分运用了新计算机技术，但系统数据分析能力依然很弱；在地理信息系统技术
8、方面未有新突破；系统应用与开发多限于某个机构；专家个人影响削弱，而政府影响增强。2.1.380年代为地理信息系统大发展时期，注重于空间决策支持分析。地理信息系统应用领域迅速扩大，从资源管理、环境规划到应急反映，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多学科与领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程以及计算机科学等。许多国家制定了本国地理信息发展规划，启动了若干科研项目，建立了某些政府性、学术性机构。如中华人民共和国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室，美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA）。同步，商业性征询公司，软件制造商大量涌现，并提供系列专
9、业性服务。这个时期地理信息系统发展最明显特点是商业化实用系统进入市场。（4）90年代为地理信息系统顾客时代。一方面，地理信息系统已成为许多机构必备工作系统，特别是政府决策部门在一定限度上由于受地理信息系统影响而变化了既有机构运营方式、设立与工作筹划等。另一方面，社会对地理信息系统结识普遍提高，需求大幅度增长，从而导致地理信息系统应用扩大与深化。国家级乃至全球性地理信息系统已成为公众关注问题，例如地理信息系统已列入美国政府制定“信息高速公路”筹划；同美国副总统戈尔提出“数字地球”战略、国内“21世纪议程”和“三金工程”也涉及地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为当代社会最基本服务系统。2
10、.2国内发展状况国内地理信息系统方面工作自80年代初开始。以1980年中华人民共和国科学院遥感应用研究所成立全国第一种地理信息系统研究室为标志，在几年起步发展阶段中，国内地理信息系统在理论摸索、硬件配制、软件研制、规范制定、区域实验研究、局部系统建立、初步应用实验和技术队伍培养等方面都获得了进步，积累了经验，为在全国范畴内展开地理信息系统研究和应用奠定了基本。地理信息系统进入发展阶段标志是第七个五年筹划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关筹划，开始了有筹划、有组织、有目的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同步展开了地理信息系统研究与开发工作。如全国性地理信息系统（或
11、数据库）实体建设、区域地理信息系统研究和建设、都市地理信息系统、地理信息系统基本软件或专项应用软件研制和地理信息系统教诲培训。通过近五年努力，在地理信息系统技术上应用开创了新局面，并在全国性应用、区域管理、规划和决策中获得了实际效益。自90年代起，地理信息系统步入迅速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关筹划，强调地理信息系统实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期研究实验、局部实用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策根据。努力实现基本环境数据库建设，推动国产软件系统实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。在地理信息系统区域工作重心上，浮现了“东移”和“进城
12、”趋向，增进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、顾客需求更为急迫地区和都市一方面实用化。这期间开展重要研究及此后尚需进一步发展领域有：重大自然灾害监测与评估系统建设和应用；重点产粮区重要农作物估产；都市地理信息系统建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基本地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库建设和应用；基本通用软件研制与建立；地理信息系统规范化与原则化；基于地理信息系统数据产品研制与生产。同步经营地理信息系统业务公司逐渐增多。总之，中华人民共和国地理信息系统事业通过十年发展，获得了重大进展。地理信息系统研究和应用正逐渐形成行业，具备了走向产业化条件。3 GIS应用地理信息
13、系统应用行业和领域十分广泛，GIS技术已经成为向政府、公司和社会公众传播地理空间信息核心技术。在信息社会，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、都市规划、邮电通讯、交通运送、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、记录、商业金融等几乎所有领域。3.1 资源管理重要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、记录、制图等问题。重要回答“定位”和“模式”两类问题。3.2资源配备在都市中各种公用设施、救灾减灾中物资分派、全国范畴内能源保障、粮食供应等到机构在各地配备等都是资源配备问题。GIS在此类应用中目的是保证资源最合理配备和发挥最大效益
14、。3.3都市规划和管理 空间规划是GIS一种重要应用领域，都市规划和管理是其中重要内容。例如，在大规模都市基本设施建设中如何保证绿地比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场合、服务设施等可以有最大服务面(都市资源配备问题)等。3.4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、高质量地完毕这些工作。3.5生态、环境管理区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分派决策支持、环境与区域可持续发展决策支持、环保设施管理、环境规划等。3.6基本设施管理都市地上地下基本设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线
15、、排污设施、电力设施等)广泛分布于都市各个角落、且这些设施明显具备地理参照特性。它们管理、记录、汇总都可以借助GIS完毕，并且可以大大提高工作效率。4 GIS将来发展趋势4.1“3S”集成“3S”是GPS（全球定位系统）、RS（遥感）和GIS简称，“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流，RS、GPS和GIS中任何一种系统都只侧重于信息流特性中一种方面，而不能满足精确、全面地描述地理信息流规定。因而，无论从物质运动形式、地学信息本质特性还是“3S”各自技术特性来说，“3S”集成都是科技发展必然成果。4.2 GIS与虚拟现实技术结
16、合虚拟现实（Virtual Reality）是一种最有效地模仿人在自然环境中视、听、动等行为高档人机交互技术，是当代信息技术高速发展和集成产物。从本质上说，虚拟现实就是一种先进计算机顾客接口，通过计算机建立一种仿真数字环境，将数据转换成图形、声音和接触感受，运用各种传感设备使顾客“投入”到该环境中，顾客可以犹如在真实世界那样“解决”计算机系统所产生虚拟物体。GIS顾客在客观世界虚拟环境中能更有效管理、分析空间实体数据。因而，开发虚拟GIS已成为GIS发展一大趋势。4.3分布式技术、万维网与GIS结合当前，随着Internet技术迅猛发展，其应用已经深人到各行各业，作为与咱们寻常生活息息有关GI
17、S也不例外，它们结合产生了web GIS。计算机网络技术飞速发展，分布式计算优势日益凸显，GIS与分布式技术结合也就成为必然，它们结合即构成了分布式CIS。它就是指运用最先进分布式计算技术来解决分布在网络上异构多源地理信息，集成网络上不同平台上空间服务，构建一种物理上分布，逻辑上统一GIS。它与老式GIS最大区别在于它不是按照系统应用类别、运营环境划分,而是按照系统中数据分布特性和针对其中数据解决计算特性而分类。4.4移动通信技术与CIS结合发展WAP/WML技术作为无线互联网领域一种热点，已经显示了其巨大应用前景和市场价值。WAP柳ML技术与GIS技术结合产生了移动GIS应用和无线定位服务L
18、BS(Location一basedServices）。通过WAR/WML技术，移动顾客几乎可以在任何地方、时间获得网络提供各种服务。无线定位服务将提供一种机会使GIS突破其老式行业角色而进人到主流IT技术领域里。4.5 GIS与决策支持系统（DSS）集成决策支持系统（Decision Support System）是以管理学、运筹学、控制论、行为科学和人下智能为基本，运用信息仿真和计算手段为基本，综合运用既有各种数据库、信息和模型来辅助决策者或决策分析人员解决构造化和半构造化问题，甚至非构造化问题人机交互系统。当前，绝大多数GIS缺少对复杂空间问题决策支持，而当前绝大多数DSS则无法向决策者提
19、供一种和谐可视化决策环境。因而，将GIS与DSS相集成，最后形成空间决策支持系统（SDSS)，借助GIS强大空间数据解决分析功能，并在DSS中嵌入空间分析模块，从而辅助决策者求解复杂空间问题。其中SDSS中知识表达、获取和知识推理以及模型库、知识库、数据库三库接口设计是待解决核心问题。5 结语GIS作为信息产业重要构成某些，正此前所未有速度向前发展。随着地理信息系统产业建立和数字化住处产品在全世界普及,GIS将深人到各行各业以至千家万户，成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少工具和助手。作为大学生，学好GIS服务于社会、国家，将对国民经济建设和人民生活水平提高作出重要贡献。参照文献1 李德仁，论21世纪遥感与GIS 发展.武汉大学学报.信息科学版,2 李建松，唐雪华，地理信息系统原理（第二版）.武汉：武汉大学出版社，3 梁红莲，刘登忠，GIS应用现状及发展趋势探讨.成都：物探化探计算技术,