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地理信息系統(tǒng)的含義范文第1篇

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)；地理學(xué)；地位

地理信息系統(tǒng)（GIS），是一種高技術(shù)系統(tǒng)，能夠提供地理研究和預(yù)測、規(guī)劃的服務(wù)，能夠?qū)臻g信息進(jìn)行獲取和處理。雖然地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)僅幾十年的時(shí)間，但已經(jīng)取得了迅猛的發(fā)展。本文簡要介紹了地理信息系統(tǒng)，并分析了地理信息系統(tǒng)在地理學(xué)中的地位。

1、地理信息系統(tǒng)

1.1地理信息系統(tǒng)的含義和產(chǎn)生

所謂的地理信息系統(tǒng)又稱為又稱為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)、空間信息系統(tǒng)、土地信息系統(tǒng)等，是通過計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支持，綜合運(yùn)用信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論，對具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析綜合與科學(xué)管理，從而服務(wù)于地理決策、規(guī)劃、預(yù)測和研究等領(lǐng)域的技術(shù)[1]。地理信息系統(tǒng)的基本特征在于其能夠進(jìn)行空間分析，綜合分析多種信息，分析空間實(shí)體間的關(guān)系，對區(qū)域內(nèi)的各種過程和現(xiàn)象進(jìn)行處理。地理信息系統(tǒng)尤其擅長對空間信息進(jìn)行處理。

上世紀(jì)六十年代開始萌發(fā)地理信息系統(tǒng)。加拿大學(xué)者R.F.Tomlinson等人使用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)森林的分類，并取得了成功。加拿大農(nóng)業(yè)部對其進(jìn)行了全面的支持，最終將地理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研制了出來，并最終命名為加拿大地理信息系統(tǒng)。1968年，地理信息系統(tǒng)正式成為了一個(gè)科學(xué)術(shù)語[2]。

對地理信息系統(tǒng)的定義目前尚無定論，各國科學(xué)家眾說紛紜、各持己見。綜合各家的觀點(diǎn)，所有的觀點(diǎn)都認(rèn)為地理信息系統(tǒng)具有空間數(shù)據(jù)的處理能力。空間數(shù)據(jù)指的是行星地球表面以及附近被記錄的所有地理現(xiàn)象，其具有明顯的地理位置特征。空間數(shù)據(jù)可以用地圖來表示，例如一個(gè)公共場所，其作為一個(gè)占據(jù)一定空間的地域，具有特有的地理坐標(biāo)，其特性可以通過屬性指標(biāo)反應(yīng)出來。地理信息系統(tǒng)具有空間型的特定性質(zhì)，這是其與其他統(tǒng)計(jì)型信息系統(tǒng)的最大區(qū)別。地理信息系統(tǒng)的每個(gè)數(shù)據(jù)的編碼的依據(jù)都是地理坐標(biāo)，先對其進(jìn)行明確的定位，再完成定量的屬性和分類。地理信息系統(tǒng)的獨(dú)特標(biāo)志就是強(qiáng)調(diào)對空間數(shù)據(jù)的處理，當(dāng)然，這也是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)[3]。

1.2地理信息系統(tǒng)的組成

根據(jù)美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員（DBMS）會(huì)對地理信息系統(tǒng)的分析，地理信息系統(tǒng)的概念框架由五大部分組成，分別為產(chǎn)品顯示和輸出、空間分析和操作、數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的管理、用戶界面[4]。

地理信息系統(tǒng)的用戶界面的主要功能是地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用版塊、數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用者之間的交流平臺(tái)，其軟件功能主要是對系統(tǒng)和用戶之間的關(guān)系進(jìn)行組織和簡化，包括圖形顯示、幫助顯示和菜單等。

數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的管理是一種手段，實(shí)現(xiàn)對地理信息系統(tǒng)功能的數(shù)據(jù)控制。與普通數(shù)據(jù)庫（DBMS）相較，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫更為復(fù)雜，具有布爾運(yùn)算、刪除和增加等功能。這就意味著其不僅能夠?qū)ξ淖謹(jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，還能夠?qū)D形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。地理信息系統(tǒng)專家M. F. Goodchild就提出，地理信息系統(tǒng)應(yīng)該能為各種地理要素的查詢提供服務(wù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)要能夠聯(lián)接起地理實(shí)體的變量和屬性與地理坐標(biāo)信息。

要建立地理信息系統(tǒng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫，其基本操作就是輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)本身比較復(fù)雜。地理信息系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于數(shù)據(jù)的輸入、預(yù)處理和采集的費(fèi)用。不僅如此，在輸入數(shù)據(jù)時(shí)還要對其進(jìn)行編碼，將變量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的聯(lián)接建立起來。

作為空間數(shù)據(jù)處理的重要工具，地理信息系統(tǒng)及其模塊和子系統(tǒng)都要具備各種工具，例如布爾運(yùn)算、拓?fù)浞治觥⒖臻g數(shù)據(jù)查詢。自動(dòng)化制圖、圖像處理系統(tǒng)雖然也具備一定的功能，但卻不如地理信息系統(tǒng)的工具復(fù)雜和全面。地理信息系統(tǒng)的工具箱能力還將受到模糊數(shù)學(xué)、人工智能和地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的影響，不斷走向智能化。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，地理信息系統(tǒng)可以將各種文字、圖表和地圖信息提供出來，特別是提供新信息。地理信息系統(tǒng)可以疊加各種要素，例如水資源、土地和人口，并向用戶提供與這些要素相關(guān)的、具有綜合性的新信息。

作為決策支持系統(tǒng)和管理工具，地理信息系統(tǒng)帶動(dòng)了地理科技的革命，是一種無形的軟技術(shù)。地理信息系統(tǒng)具有旺盛的生命力和廣闊的應(yīng)用前景，其已經(jīng)跳出了單純的技術(shù)范疇，成為了跨越社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)的綜合性技術(shù)。其能夠?qū)臻g相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的顯示、模擬、分析、操作、管理和采集，從而滿足復(fù)雜的管理和規(guī)劃需要。

2、地理信息系統(tǒng)在地理學(xué)中的重要地位

地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對地理問題進(jìn)行處理，屬于地理學(xué)科中的一門邊緣學(xué)科。地理學(xué)是一門復(fù)雜的學(xué)科，對社會(huì)有著深遠(yuǎn)的影響，當(dāng)前社會(huì)出現(xiàn)的環(huán)境、資源、人口等問題都對地理學(xué)提出了更高的要求。現(xiàn)代地理學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向就是結(jié)合新技術(shù)，從而產(chǎn)生邊緣性應(yīng)用學(xué)科，例如地理信息技術(shù)和遙感技術(shù)等。現(xiàn)代地理學(xué)可以分為三個(gè)分支：技術(shù)地理學(xué)、實(shí)驗(yàn)地理學(xué)和理論地理學(xué)，地理信息系統(tǒng)屬于技術(shù)地理學(xué)。

在地理學(xué)的發(fā)展中，地理信息系統(tǒng)是一次巨大的飛躍，是地理學(xué)中新技術(shù)手段和思想的應(yīng)用，突破了原有的地理學(xué)研究方法。與此同時(shí)地理信息系統(tǒng)也離不開地理學(xué)這個(gè)理論依托，二者相互依存。如果沒有地理背景或地理學(xué)，計(jì)算機(jī)對空間數(shù)據(jù)的處理就毫無意義；如果沒有地理學(xué)模型，地理信息系統(tǒng)也難以建立。

地圖作為一種傳統(tǒng)的空間信息載體，很多因素都會(huì)對地圖的地理信息造成限制。首先，通過人工來提取地圖數(shù)據(jù)，在圖形要素的計(jì)量和量算方面都存在很大的限制。其次，每一張地圖都只能記載和描述有限的地理信息。人對于地圖信息的記憶能力也是有限的。傳統(tǒng)的圖層疊加具有加大的局限性。地理信息系統(tǒng)與遙感密不可分，包括了空間信息和地理 要素，能夠?qū)⒍俊⒍ㄐ院投ㄎ坏臄?shù)據(jù)提供出來。地理信息系統(tǒng)還可以為遙感提供輔助數(shù)據(jù)，對其最高分辨力和信息量進(jìn)行最大程度的利用。從野外考察中獲得的遙感數(shù)據(jù)、原始資料可以與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，使遙感圖像具有更高的解譯和處理精度。而系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的精度和適時(shí)性也會(huì)對地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用起到了支持作用。

地理學(xué)受到了地理信息系統(tǒng)的巨大影響，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)現(xiàn)代化的地理技術(shù)工具，推動(dòng)了地理學(xué)的定性描述向定量分析的轉(zhuǎn)變，使地理學(xué)的單系統(tǒng)發(fā)展成為復(fù)雜系統(tǒng)。對于地理學(xué)而言，地理信息系統(tǒng)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，能夠有效的推動(dòng)地理學(xué)的發(fā)展，提高了信息評價(jià)、處理和采集的能力。

結(jié) 語：雖然，地理信息系統(tǒng)只是一種工具和技術(shù)，地理信息系統(tǒng)卻給地理學(xué)帶來了巨大的發(fā)展和變化。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在未來必然會(huì)發(fā)揮更大的作用。與此同時(shí)，地理信息系統(tǒng)和空間分析之間還沒有建立起有效的溝通，空間分析技術(shù)的發(fā)展較為滯后，對地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)造成了一定的阻礙，這也是未來地理信息系統(tǒng)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 董廷旭. 《地理信息系統(tǒng)》實(shí)施素質(zhì)教育的對策研究[J]. 綿陽師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2014（02）

地理信息系統(tǒng)的含義范文第2篇

關(guān)鍵詞：地理 信息 軟件

一、背景

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過地理代碼，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實(shí)世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個(gè)組成部分。

地理信息系統(tǒng)是一門多技術(shù)交叉的空間信息科學(xué)，它依賴于地理學(xué)、測繪學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科，又取決于計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、航天技術(shù)、遙感技術(shù)和人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步與成就。此外地理信息系統(tǒng)又是一門以應(yīng)用為目的的信息產(chǎn)業(yè)，它的應(yīng)用可深入到各行各業(yè)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

二、常用地理信息系統(tǒng)軟件介紹

當(dāng)前，常用的地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件主要有以下幾種：

（1） MapInfo軟件

MapInfo系統(tǒng)是美國MapInfo公司研制的地理信息系統(tǒng)軟件。從1986年推出第一個(gè)DOS版本MapInfo V1.0到20世紀(jì)90年代初的Windows版本MapInfo V3.0，其產(chǎn)品逐漸變得成熟，并很快流行起來。1995年和1998年分別推出MapInfo Professional V4.0和V5.0，使這個(gè)產(chǎn)品趨于完善。MapInfo是美國MapInfo公司的桌面地理信息系統(tǒng)軟件，是一種數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化的桌面解決方案。它依據(jù)地圖及其應(yīng)用的概念、采用辦公自動(dòng)化的操作、集成多種數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、融合計(jì)算機(jī)地圖方法、使用地理數(shù)據(jù)庫技術(shù)、加入了地理信息系統(tǒng)分析功能，形成了極具實(shí)用價(jià)值的、可以為各行各業(yè)所用的大眾化小型軟件系統(tǒng)。MapInfo 含義是“Mapping + Information（地圖+信息）”即：地圖對象+屬性數(shù)據(jù)。

經(jīng)歷了近20年時(shí)間，MapInfo公司成為全球最大的100家軟件公司之一。產(chǎn)品行銷58個(gè)國家和地區(qū)，有22種語言的版本，超過30萬個(gè)正式用戶。該產(chǎn)品在1990后進(jìn)入我國，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

（2） Arc/Info軟件

Arc/Info UNIX/NT版（以下簡稱Arc/Info）是ESRI公司系列產(chǎn)品中最經(jīng)典、功能最強(qiáng)大的專業(yè)GIS產(chǎn)品。現(xiàn)在已經(jīng)用于全球范圍6000多個(gè)重要機(jī)構(gòu)和組織中，在我國也擁有150多個(gè)用戶（截至1995年）。Arc/Info的第一個(gè)產(chǎn)品完成于1978年，主要在小型機(jī)上運(yùn)行。1996年底，ESRI公司又把工作站版Arc/Info的全部模塊移植到MS Windows NT之上，使工作站環(huán)境下的Arc/Info軟件功能全部在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)。1999年底推出基于Windows NT上的Arc/Info8.0，添加了ArcGeodataBase，Arctoolbook和ArcMap等功能。 中國3S吧

（3） GeoStar軟件

GeoStar是武漢吉奧信息工程公司開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件。GeoStar系列軟件最獨(dú)特的特征在于矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)，DEM數(shù)據(jù)高度集成。

（4）MapGIS系列軟件

MAPGIS 是武漢中地?cái)?shù)碼科技有限公司開發(fā)的，新一代面向網(wǎng)絡(luò)超大型分布式地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)。

系統(tǒng)采用面向服務(wù)的設(shè)計(jì)思想、多層體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了面向空間實(shí)體及其關(guān)系的數(shù)據(jù)組織、高效海量空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與索引、大尺度多維動(dòng)態(tài)空間信息數(shù)據(jù)庫、三維實(shí)體建模和分析，具有TB級(jí)空間數(shù)據(jù)處理能力、可以支持局域和廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下空間數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算、支持分布式空間信息分發(fā)與共享、網(wǎng)絡(luò)化空間信息服務(wù)，能夠支持海量、分布式的國家空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

采用分布式跨平臺(tái)的多層多級(jí)體系結(jié)構(gòu)，采用面向“服務(wù)”的設(shè)計(jì)思想。具有面向地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)模型，可描述任意復(fù)雜度的空間特征和非空間特征，完全表達(dá)空間、非空間、實(shí)體的空間共生性、多重性等關(guān)系。

三、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1.GIS數(shù)據(jù)的共享和開放

在中國，數(shù)據(jù)問題是限制GIS發(fā)展的突出問題。GIS的研究對象和基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，離開數(shù)據(jù)，GIS也就失去了價(jià)值。盡管我國GIS取得了輝煌的成就，但從應(yīng)用來看，GIS的發(fā)展規(guī)模和普及程度都與發(fā)達(dá)國家存在著明顯的差距。尤其是在民用和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，GIS的應(yīng)用更為落后。目前，我國GIS的應(yīng)用范圍很窄，大多集中在一些政府部門和科研機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的大型項(xiàng)目中，社會(huì)普及率很低，對整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的促進(jìn)作用還不明顯。這種情況與我國在GIS研究領(lǐng)域所取得的國際地位極不相稱。造成這種現(xiàn)象的原因很多，但主要原因是GIS數(shù)據(jù)的保密性。隨著大量GIS數(shù)據(jù)的共享和開放，GIS將在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮強(qiáng)大的功能，更好地為人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

2.GIS軟件開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化及市場化

近幾十年來，我國GIS技術(shù)得到了長足的發(fā)展，GIS基礎(chǔ)軟件技術(shù)支持得到了全面加強(qiáng)。目前，我國已形成了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GIS軟件品牌，如MapGIS、SuperMap、GeoStar等，并在較多領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用。但總體上看，中國GIS市場尚處于初始發(fā)展階段，規(guī)模偏小，空間分布不均衡，產(chǎn)業(yè)化及市場化程度還不夠。GIS軟件應(yīng)用及開發(fā)主要集中在高校及科研機(jī)構(gòu)，也有不少政府部門自己成立新的部門，承擔(dān)自己系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和維護(hù)。在市場環(huán)境中，與ArcGIS或MapInfo這樣的產(chǎn)業(yè)化公司相比，這些機(jī)構(gòu)和單位也許有較強(qiáng)的開發(fā)能力，但在市場拓展及售后服務(wù)方面則相形見絀，而市場及服務(wù)對于軟件產(chǎn)品的成功是非常重要的。為進(jìn)一步發(fā)展中國GIS軟件產(chǎn)業(yè)，我們在產(chǎn)業(yè)化及市場化方面還有很多工作要做。

地理信息系統(tǒng)的含義范文第3篇

近兩年來，數(shù)字城市已經(jīng)成為國內(nèi)信息化的熱點(diǎn)問題，而且還有持續(xù)升溫趨勢。而以GIS為核心的空間信息技術(shù)是數(shù)字城市的核心應(yīng)用技術(shù)，它與無線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)日趨融合在一起，為城市生活和商務(wù)提供了一種立體的，多層面的信息服務(wù)體系。為了讓廣大讀者對GIS技術(shù)有一個(gè)較為系統(tǒng)、詳細(xì)的了解。本刊特邀請了上海齊維信息科技有限公司的有關(guān)專家，為我們?nèi)娼庾xGIS技術(shù)。

GIS技術(shù)介紹

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中，現(xiàn)實(shí)世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個(gè)組成部分。

地理信息系統(tǒng)的定義是由兩個(gè)部分組成的。一方面，地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科，是描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科；另一方面，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫（Geospatial Database）為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的特征：

第一，具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，具有空間性和動(dòng)態(tài)性；

第二，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；

第三，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征，因而使得地理信息系統(tǒng)能以快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和過程動(dòng)態(tài)分析。

地理信息系統(tǒng)的外觀，表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)；其內(nèi)涵卻是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組織而成的地理空間信息模型。當(dāng)具有一定地學(xué)知識(shí)的用戶使用地理信息系統(tǒng)時(shí)，他所面對的數(shù)據(jù)不再是毫無意義的，而是把客觀世界抽象為模型化的空間數(shù)據(jù)，用戶可以按應(yīng)用的目的觀測這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界模型的各個(gè)方面的內(nèi)容，取得自然過程的分析和預(yù)測的信息，用于管理和決策，這就是地理信息系統(tǒng)的意義。

一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理系統(tǒng)，從視覺、計(jì)量和邏輯上對地理系統(tǒng)在功能方面進(jìn)行模擬，信息的流動(dòng)以及信息流動(dòng)的結(jié)果，完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的變換來仿真。地理學(xué)家可以在地理信息系統(tǒng)支持下提取地理系統(tǒng)各不同側(cè)面、不同層次的空間和時(shí)間特征，也可以快速地模擬自然過程的演變或思維過程的結(jié)果，取得地理預(yù)測或“實(shí)驗(yàn)”的結(jié)果，選擇優(yōu)化方案，用于管理與決策。

地理信息系統(tǒng)的類型

地理信息系統(tǒng)按其內(nèi)容可以分為三大類：

(1)專題地理信息系統(tǒng)（Thematic GIS），是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)，為特定的專門目的服務(wù)。例如，森林動(dòng)態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)、水資源管理信息系統(tǒng)、礦業(yè)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)等。

(2) 區(qū)域信息系統(tǒng)（Regional GIS），主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務(wù)為目標(biāo)，可以有不同的規(guī)模，如國家級(jí)的、地區(qū)或省級(jí)的、市級(jí)和縣級(jí)等為各不同級(jí)別行政區(qū)服務(wù)的區(qū)域信息系統(tǒng)；也可以按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝坏膮^(qū)域信息系統(tǒng)。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、中國黃河流域信息系統(tǒng)等。許多實(shí)際的地理信息系統(tǒng)是介于上述二者之間的區(qū)域性專題信息系統(tǒng)，如北京市水土流失信息系統(tǒng)、海南島土地評價(jià)信息系統(tǒng)、河南省冬小麥估產(chǎn)信息系統(tǒng)等。

(3) 地理信息系統(tǒng)工具或地理信息系統(tǒng)外殼（GIS Tools），是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲(chǔ)管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。它們或者是專門設(shè)計(jì)研制的，或者在完成了實(shí)用地理信息系統(tǒng)后抽取掉具體區(qū)域或?qū)ｎ}的地理系空間數(shù)據(jù)后得到的，具有對計(jì)算機(jī)硬件適應(yīng)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)管理和操作效率高、功能強(qiáng)且具有普遍性的實(shí)用性信息系統(tǒng)，也可以用作GIS教學(xué)軟件。

在通用的地理信息系統(tǒng)工具支持下建立區(qū)域或?qū)ｎ}地理信息系統(tǒng)，不僅可以節(jié)省軟件開發(fā)的人力、物力、財(cái)力，縮短系統(tǒng)建立周期，提高系統(tǒng)技術(shù)水平，而且使地理信息系統(tǒng)技術(shù)易于推廣，并使廣大地學(xué)工作者可以將更多的精力投入高層次的應(yīng)用模型開發(fā)上。

GIS技術(shù)的發(fā)展歷史

國外

地理信息系統(tǒng)萌芽于20世紀(jì)60年代。1962年，加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），以實(shí)現(xiàn)專題地圖的疊加、面積量算、自然資源的管理和規(guī)劃等；與此同時(shí)，美國的Duane F. Marble在美國西北大學(xué)研究利用數(shù)字計(jì)算機(jī)研制數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，以支持大規(guī)模城市交通研究，并提出建立地理信息系統(tǒng)的思想。在這一時(shí)期，針對GIS一些具體功能的軟件技術(shù)有了較大進(jìn)展，主要表面在：(1)柵格-矢量轉(zhuǎn)換技術(shù)、自動(dòng)拓?fù)渚幋a以及多邊形中拓?fù)湔`差檢測等得到發(fā)展；(2)具有屬性數(shù)據(jù)的單張或部分圖幅可以與其它圖幅或部分在圖邊自動(dòng)拼接；(3)采用命令語言建立空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)屬性再分類、分解線段、合并多邊形、改變比例尺、量測面積、按屬性搜索、輸出表格和報(bào)告以及多邊形疊加處理等。這一時(shí)期的軟件主要是針對當(dāng)時(shí)的主機(jī)和外設(shè)開發(fā)的，算法較粗糙，圖形功能較為有限。

20世紀(jì)70年代是地理信息系統(tǒng)走向?qū)嵱玫陌l(fā)展期。這一時(shí)期由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，特別是硬盤的使用，為空間數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)、檢索和輸出提供了強(qiáng)有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發(fā)展增強(qiáng)了人機(jī)對話和高質(zhì)量圖形顯示功能，促使GIS朝著實(shí)用方向發(fā)展。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對GIS的研究均投入了大量人力、物力和財(cái)力。到1972年CGIS全面投入運(yùn)行與使用，成為世界上第一個(gè)運(yùn)行型的地理信息系統(tǒng)。在此期間美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展了50多個(gè)地理信息系統(tǒng)。

用于獲取和處理地質(zhì)、地理、地形和水資源信息；1974年日本國土地理院開始建立數(shù)字國土信息系統(tǒng)，存儲(chǔ)、處理和檢索測量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、土地利用、地形地質(zhì)等信息；瑞典在中央、區(qū)域和城市三級(jí)建立了許多信息系統(tǒng)，如土地測量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃信息系統(tǒng)等。但由于當(dāng)時(shí)的GIS系統(tǒng)多數(shù)運(yùn)行在小型機(jī)上，涉及的計(jì)算機(jī)軟硬件、外部設(shè)備及GIS軟件本身的價(jià)格都相當(dāng)昂貴，限制了GIS的應(yīng)用范圍。

這一時(shí)期地圖數(shù)字化輸入技術(shù)有了一定的進(jìn)展，采用人機(jī)對話交互方式，提高了工作效率，同時(shí)掃描輸入技術(shù)系統(tǒng)也開始出現(xiàn)。圖形功能擴(kuò)展不大，數(shù)據(jù)管理能力也較差。

20世紀(jì)80年代是GIS的推廣應(yīng)用階段，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在性能大幅度提高的同時(shí)，價(jià)格迅速下降，特別是圖形工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)的性價(jià)比大為提高，使GIS的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍不斷擴(kuò)大。GIS技術(shù)在以下幾個(gè)方面有了很大的突破：(1)柵格掃描輸入處理方面，大大提高了數(shù)據(jù)輸入的效率；(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算方面，GIS處理的數(shù)據(jù)量與復(fù)雜程度大為提高，遙感影像的自動(dòng)校正、實(shí)體識(shí)別、影像增強(qiáng)和專家系統(tǒng)分析軟件也明顯增加；(3)數(shù)據(jù)輸出方面，GIS軟件支持多種形式的圖形輸出；(4)在地理信息管理方面，適合GIS空間關(guān)系表達(dá)和分析的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也有了很大的發(fā)展。

在這一時(shí)期，GIS與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合，開始用于全球性問題的研究，如全球變化和全球監(jiān)測、全球沙漠化、全球可居住區(qū)評價(jià)、厄爾尼諾現(xiàn)象及酸雨、核擴(kuò)散及核廢料等；從土地利用、城市規(guī)劃等宏觀管理應(yīng)用，深入到各個(gè)領(lǐng)域解決工程問題，如環(huán)境與資源評價(jià)、工程選址、設(shè)施管理、緊急事件響應(yīng)等。同時(shí)在這一時(shí)期，出現(xiàn)了一大批代表性的GIS軟件，如ARC／INFO、GENAMAP、SPANS、MapInfo、ERDAS、MicroStation等。

20世紀(jì)90年代至今為GIS的社會(huì)化階段，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS成為了一個(gè)產(chǎn)業(yè)，投入使用的GIS系統(tǒng)，每2～3年就翻一番，GIS市場的增長也很快。目前，GIS的應(yīng)用在走向區(qū)域化和全球化的同時(shí)，己滲透到各行各業(yè)，涉及千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺少的工具和助手。與此同時(shí)，GIS也從單機(jī)、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(luò)(包括Web GIS)、多維的方向發(fā)展。

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及面向?qū)ο筌浖椒ㄕ摵椭渭夹g(shù)的成熟，為GIS注入了新的活力，同時(shí)大量的應(yīng)用要求促使GIS軟件技術(shù)的快速發(fā)展，開始具備作為應(yīng)用集成平臺(tái)的能力。這一時(shí)期的GIS具有以下特點(diǎn)：(1)仍然以圖層為處理的基礎(chǔ)，新的處理模式正在醞釀與探索之中；(2)引入了Internet技術(shù)，開始向以數(shù)據(jù)為中心的方向過渡，實(shí)現(xiàn)了較低層次的(瀏覽型或簡單查詢型)的B/S結(jié)構(gòu)；(3)開放程度大幅度增加，組件化技術(shù)已成為GIS的一個(gè)主要方向，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)運(yùn)行。(4)逐漸重視元數(shù)據(jù)問題，空間數(shù)據(jù)共享、服務(wù)共享和GIS系統(tǒng)互連技術(shù)不斷發(fā)展；(5)實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)和初步一體化查詢，提高了空間數(shù)據(jù)的操縱能力；(6)應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，應(yīng)用深度不斷提高，開始具有初步的分析決策能力。

國內(nèi)

我國地理信息系統(tǒng)方面的工作始于20世紀(jì)80年代初。地理信息系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展階段的標(biāo)志是第七個(gè)五年計(jì)劃的開始，地理信息系統(tǒng)研究作為政府行為，正式列入國家科技攻關(guān)計(jì)劃，開始了有計(jì)劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和工程建設(shè)工作。許多部門同時(shí)展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。1994年中國GIS協(xié)會(huì)在北京成立，標(biāo)志中國GIS行業(yè)已形成一定規(guī)模。九五期間，國家將地理信息系統(tǒng)的研究應(yīng)用作為重中之重的項(xiàng)目予以支持，

1996年，為支持國產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應(yīng)用示范工程。這一系列的舉措極大的促進(jìn)了國產(chǎn)GIS軟件的發(fā)展與GIS的應(yīng)用。1998年，國產(chǎn)軟件打破國外軟件的壟斷，在國內(nèi)市場的占有率達(dá)25%。地理信息系統(tǒng)在資源調(diào)查、評價(jià)、管理和監(jiān)測，在城市的管理、規(guī)劃和市政工程、行政管理與空間決策、災(zāi)害的評估與預(yù)測、地籍管理及土地利用，在交通、農(nóng)業(yè)、公安等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

目前應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用前景

1.資源管理：要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源（如土地、森林、草場）分布、分級(jí)、統(tǒng)計(jì)、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。

2.資源配置：城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)等到機(jī)構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益。

3.城市規(guī)劃和管理：空間規(guī)劃是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如，在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、公共設(shè)施、運(yùn)動(dòng)場所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。

4.土地信息系統(tǒng)和地籍管理：土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許 多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。

5.生態(tài)、環(huán)境管理與模擬：區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評價(jià)、環(huán)境影響評價(jià)、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。

6.應(yīng)急響應(yīng)：解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時(shí)，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。

7.地學(xué)研究與應(yīng)用：地形分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟(jì)地理研究、空間決策支持、空間統(tǒng)計(jì)分析、制圖等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。ArcInfo系統(tǒng)就是一個(gè)很好的地學(xué)分析應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

8.商業(yè)與市場：商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區(qū)周圍居民區(qū)的分布和人數(shù)，建成之后就可能無法達(dá)到預(yù)期的市場和服務(wù)面。有時(shí)甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區(qū)的人口結(jié)構(gòu)(年齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、文化水平)、消費(fèi)水平等結(jié)合起來考慮。地理信息系統(tǒng)的空 間分析和數(shù)據(jù)庫功能可以解決這些問題。

9.基礎(chǔ)設(shè)施管理：城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、電力設(shè)施等)廣泛分布于城市的各個(gè)角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統(tǒng)計(jì)、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

選址分析：根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境的特點(diǎn)，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置，是GIS的一個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了GIS的空間分析功能。

網(wǎng)絡(luò)分析：建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計(jì)算機(jī)模型，研究交通流量、進(jìn)行交通規(guī)則、處理地下管線突發(fā)事件(爆管、斷路)等應(yīng)急處理。警務(wù)和醫(yī)療救護(hù)的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實(shí)例。

可視化應(yīng)用：以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，建立城市、區(qū)域、或大型建筑工程、著名風(fēng)景名勝區(qū)的三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)多角度瀏覽，可廣泛應(yīng)用于宣傳、城市和區(qū)域規(guī)劃、大型工程管理和仿真、旅游等領(lǐng)域。

分布式地理信息應(yīng)用：隨著網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)行于Intranet或Internet環(huán)境下的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用類型，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)地理信息的分布式存儲(chǔ)和信息共享，以及遠(yuǎn)程空間導(dǎo)航。

GIS的應(yīng)用前景

目前GIS的研究和應(yīng)用都處在一個(gè)高速發(fā)展的階段。在國外GIS技術(shù)已被各級(jí)政府部門和企業(yè)界廣泛認(rèn)知和采用。尤其是在北美、歐洲、日本和澳大利亞等國家和地區(qū)，GIS市場已經(jīng)基本形成。GIS數(shù)據(jù)公司和軟件公司比較多，他們在GIS系統(tǒng)建立和空間數(shù)據(jù)的使用方面已有了一套比較規(guī)范和成熟作法。在我國GIS技術(shù)也正被越來越多的政府部門和大型企業(yè)所采用。雖然起步較晚，但是有后發(fā)優(yōu)勢，可以少走彎路，以比較高的起點(diǎn)開展GIS的理論研究和開發(fā)應(yīng)用工作。

未來若干年空間數(shù)據(jù)采集和GIS技術(shù)將會(huì)有新的更大的發(fā)展，從而給城市空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和GIS應(yīng)用增添新的生命力。以信息高速公路和計(jì)算機(jī)寬帶高速網(wǎng)為代表的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）的建設(shè)、高分辨率衛(wèi)星影像技術(shù)的實(shí)用化、數(shù)字?jǐn)z影測量和空間定位技術(shù)的發(fā)展以及超大容量、高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展將給城市空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和GIS應(yīng)用帶來巨大積極效用。新的數(shù)據(jù)獲取與更新技術(shù)的發(fā)展、新數(shù)據(jù)形式的應(yīng)用、數(shù)據(jù)共享政策及其實(shí)施、國家多尺度空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及數(shù)字地球和數(shù)字城市的建設(shè)都將大大改善我國城市空間數(shù)據(jù)的狀況。

GIS技術(shù)的一些最新發(fā)展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）將在城市得到實(shí)際應(yīng)用，從而提高GIS系統(tǒng)應(yīng)用的水平。城市GIS將進(jìn)一步由技術(shù)推動(dòng)轉(zhuǎn)向應(yīng)用牽引。面向應(yīng)用將是GIS的生命，GIS與其它技術(shù)的集成將成為主流，應(yīng)用系統(tǒng)的質(zhì)量將穩(wěn)步提高，用戶的意識(shí)和行動(dòng)將更有利于GIS的發(fā)展，應(yīng)用將向深層次和大眾化兩極發(fā)展。

21世紀(jì)我國的城市將會(huì)有更大的發(fā)展，城市的發(fā)展將給城市GIS技術(shù)帶來新的機(jī)遇。城市GIS雖然面臨挑戰(zhàn)，但未來無限光明。由于GIS本身的特點(diǎn)，過去建立起來的城市GIS系統(tǒng)的實(shí)際效益在未來幾年將會(huì)逐步顯示出來，人們的認(rèn)識(shí)會(huì)進(jìn)一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，并將會(huì)發(fā)揮應(yīng)有的、符合其特點(diǎn)的作用，GIS也將真正走向產(chǎn)業(yè)化和市場化。

GIS技術(shù)的發(fā)展趨勢

組件(Components)GIS

Components GIS是一種新的 GIS開發(fā)思想，它是將GIS功能分散制作成ActiveX Control和Automation，這些標(biāo)準(zhǔn)的ActiveX Control和Automation可以被任何支持它們的開發(fā)環(huán)境調(diào)用，以便在原有的或新開發(fā)的信息系統(tǒng)中加入GIS功能。目前國際上比較流行的Components GIS軟件有ESRI的 Map Objects, MapInfo公司的MapX等。

現(xiàn)在市場上流行的GIS軟件有很多，工作站版的有ARC/INFO, Intergraph, MicroStation等；桌面GIS系統(tǒng)有MapInfo, Arcview, AutoDesk及國內(nèi)的MapGIS, GeoStar等。這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是它們將圖形處理，空間查詢與分析，屬性管理及其它GIS功能都包含在一個(gè)比較龐大的系統(tǒng)中。對于一些用戶來講這可能是比較適宜的，但對許多用戶來講可能會(huì)存在如下問題：

（1）對于大多數(shù)用戶來說，他們可能只需要部分而不是全部GIS功能，用戶必須為購買整個(gè)GIS軟件系統(tǒng)而支付較高的費(fèi)用。如基于GPS和GIS的城市交通管理系統(tǒng)或者用于環(huán)境分析的GIS系統(tǒng)，可能就不需要很強(qiáng)的圖形處理功能。而用于城市規(guī)劃的GIS系統(tǒng)或基于宗地的地籍管理系統(tǒng)則要求較強(qiáng)的圖形處理功能。如果使用Components GIS進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)用戶就不需要購買整個(gè)GIS軟件系統(tǒng)，而只要在GIS Components的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)組裝即可。

（2）由于大部分GIS軟件都需要進(jìn)行二次開發(fā)后才能滿足用戶的特殊需要，而目前的GIS軟件所用的開發(fā)工具有許多并非標(biāo)準(zhǔn)語言。這對用戶提出了較高的要求，也對原有系統(tǒng)的改造帶來許多不便。而Components GIS一般都支持標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言，如Visual Basic, Visual C++, Java等，這對于專用系統(tǒng)的開發(fā)比較快捷和便利。

（3）利用Components技術(shù)更容易建立Internet GIS或Intranet GIS信息系統(tǒng)。

Internet或 Intranet GIS

信息高速公路的建立極大地方便了世界各地用戶間信息交換與信息查詢。由于GIS能提供豐富的空間查詢、空間分析及屬性管理功能，因此GIS正在成為Internet(國際互聯(lián)網(wǎng))或Intranet(企業(yè)局域網(wǎng))的一個(gè)主要內(nèi)容。建立Internet GIS的主要目的在于以下幾個(gè)方面：

（1）遠(yuǎn)距離空間數(shù)據(jù)共享與信息查詢和交換；

（2）為公眾提供GIS服務(wù)；

（3）建立大規(guī)模甚至超大規(guī)模的空間網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)；

（4）為其它學(xué)科的研究提供基礎(chǔ)信息資料。

目前用于Internet GIS系統(tǒng)開發(fā)的工具主要有ESRI的Map Objects IMS(Internet Map Sever)和Arc View IMS, MapInfo公司的Map Xtreme以及網(wǎng)絡(luò)版的Autodesk等。Internet GIS主要由空間數(shù)據(jù)庫、Internet應(yīng)用程序及用戶界面幾個(gè)部分組成。

Data Warehousing數(shù)據(jù)倉庫

Data Warehousing的字面意思是建立數(shù)據(jù)倉庫。由于空間數(shù)據(jù)量非常大，這些數(shù)據(jù)大都分散在政府和私人機(jī)構(gòu)及公司的各個(gè)部門，數(shù)據(jù)的管理與使用變得非常的復(fù)雜。但同時(shí)由于這些空間數(shù)據(jù)具有極大的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此大多數(shù)發(fā)達(dá)國家都比較重視空間數(shù)據(jù)庫的建庫工作，在這些國家一般都有許多研究機(jī)構(gòu)和政府部門參與到空間數(shù)據(jù)庫建立的研究工作中。目前在北美、歐洲、澳大利亞等國提出了SDI或NSDI的概念。

SDI的全稱是Spatial Data Infrastructure，NSDI的含義是National Spatial Data Infrastructure，其字面意思是 (國家)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。1998年6月份在加拿大首都渥太華召開的第十屆國際地理信息工程學(xué)術(shù)會(huì)議更把 SDI作為本次會(huì)議的主題，可見國際上對地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重視。國家測繪局也積極地推進(jìn)我國SDI的建設(shè)工作，并提出規(guī)劃模式，部分內(nèi)容已經(jīng)在實(shí)施當(dāng)中。

3D GIS

地球以及各種物體都是以三維空間的形式存在的，因此目前二維GIS技術(shù)或二維半(平面X，Y坐標(biāo)加高程)GIS對于完整的描述地球上的對象是有一定限制的。需要用三維空間來描述的應(yīng)用領(lǐng)域有如下幾個(gè)方面：氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、采礦學(xué)、石油勘探與開發(fā)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)、醫(yī)學(xué)影像和機(jī)器人學(xué)等。一個(gè)三維 GIS空間信息系統(tǒng)應(yīng)該能夠模擬、表示、管理、分析與三維實(shí)體相關(guān)的信息，并提供決策支持。

建立大型空間數(shù)據(jù)庫的新方法

GIS系統(tǒng)一般由兩個(gè)部分組成：其一是應(yīng)用程序，它包括專門的GIS應(yīng)用軟件以及用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)程序語言所開發(fā)的用戶界面及系統(tǒng)工具；另一部分是數(shù)據(jù)。在GIS系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)庫的建立是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。目前大多數(shù)GIS系統(tǒng)中在處理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)時(shí)都是將兩者分開存放和管理。比如在MapInfo系統(tǒng)中用Map來存放幾何和空間數(shù)據(jù)，而用dat來存放空間實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)；又如在ArcView系統(tǒng)中用Shapefile來存放幾何和空間數(shù)據(jù)而用DBF來存放屬性數(shù)據(jù)。

上述數(shù)據(jù)管理和存放方式對于小型的GIS系統(tǒng)有一定的優(yōu)越性，但對于建立以面向?qū)ο鬄榛A(chǔ)的大型GIS系統(tǒng)就存在很多缺陷。因此，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些新型的GIS空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，這些新的系統(tǒng)將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)存放在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。如Oracle開發(fā)的SDO和ESRI開發(fā)的SDE(Spatial Data Engine)都屬于這種類型的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

GIS與多媒體數(shù)據(jù)及GPS和RS的數(shù)據(jù)集成

GIS與多媒體數(shù)據(jù)及GPS和RS的集成使得基于空間數(shù)據(jù)的信息管理系統(tǒng)變得更加靈活多樣，極大地拓寬了信息來源渠道，方便用戶對各種信息的存儲(chǔ)與管理，同時(shí)能夠建立起更加科學(xué)的決策系統(tǒng)。

目前在GIS中可以使用多種形式的多媒體數(shù)據(jù)。比如在ArcView中通過使用hot link或其它工具，可以把Word文件、Excel電子報(bào)表、VCD聲像資料、攝影像片、衛(wèi)星影像等納入到GIS系統(tǒng)中，用戶可以根據(jù)需要對這些信息進(jìn)行查詢和管理。GIS與GPS和RS的集成問題已被研究了多年目前已進(jìn)入實(shí)用開發(fā)階段。

開放型GIS

目前一種多用戶、跨平臺(tái)的Open GIS技術(shù)正在被國外的許多研究機(jī)構(gòu)、政府部門和高等院校所研究和開發(fā)利用。開放型GIS的研究和應(yīng)用使得各政府部門及企業(yè)之間不同格式的數(shù)據(jù)能夠方便地互訪，有利于網(wǎng)絡(luò)GIS及分布式GIS空間數(shù)據(jù)庫的建立，使 GIS的應(yīng)用領(lǐng)域及其功能大大拓寬。

地理信息系統(tǒng)的含義范文第4篇

關(guān)鍵詞:GIS的二次開發(fā)、獨(dú)立應(yīng)用程序、Geodatabase

中圖分類號(hào)：P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

地理信息系統(tǒng)是建立在系統(tǒng)論、信息論與控制論這些現(xiàn)代科學(xué)理論方法的基礎(chǔ)上，面向當(dāng)今世界人口、資源與環(huán)境三大科學(xué)問題，發(fā)揮理論、技術(shù)與應(yīng)用三結(jié)合的優(yōu)勢，逐步形成新興的綜合性科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。因此GIS是一種技術(shù)學(xué)科:地理信息系統(tǒng)是一個(gè)采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是處理、分析和應(yīng)用海量地理數(shù)據(jù)的交叉學(xué)科。它包括若干的軟件工具，用于輸人、編輯、分析、顯示、輸出空間和非空間地理數(shù)據(jù)，并采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database ManagementSystem, DBMS)有效地存儲(chǔ)和管理大量的地理信息，同時(shí)它作為一種信息并提供許多模型工具支持空間分析與決策分析及制定。

地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)有很大差別，首先，地理信息系統(tǒng)在分析、處理問題中使用了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)(非空間數(shù)據(jù))，并通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將二者聯(lián)系起來，從而提供了認(rèn)識(shí)地理現(xiàn)象的一種新思維方法。第二，地理信息系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)空間分析，通過利用空間解析、模型算法來分析空間數(shù)據(jù)。第三，地理信息系統(tǒng)的成功應(yīng)用不僅取決于技術(shù)體系，而且依靠一定的組織體系(包括實(shí)施組織、系統(tǒng)管理者、系統(tǒng)操作者、系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)人員等)。它的應(yīng)用已經(jīng)超出了純技術(shù)范疇。從學(xué)科角度看，地理信息系統(tǒng)所處理問題的廣度和深度都超過現(xiàn)有的地理學(xué)、空間統(tǒng)計(jì)、遙感、地圖學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的范疇，需要各相關(guān)學(xué)科的知識(shí)、理論和方法的支持，因此，它也是一門綜合性的交叉學(xué)科。

1.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展階段

從上世紀(jì)60年代建立了世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)----CGIS(加拿大地理信息系統(tǒng))以來，GIS的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:

1)功能模塊階段

在GIS發(fā)展的早期階段，由于受到理論和技術(shù)的限制，GIS軟件往往是只能滿足于某些功能要求的一般模塊，沒有形成完整的系統(tǒng)。

2)集成式軟件階段

隨著技術(shù)和理論的發(fā)展，各種GIS模塊走向集成，逐步形成大型的GIS軟件包，其優(yōu)點(diǎn)在于集成了GIS各項(xiàng)功能，形成獨(dú)立完整的系統(tǒng)，缺點(diǎn)在于系統(tǒng)復(fù)雜、龐大，成本高，并且難于與其它系統(tǒng)集成。

3)模塊化軟件階段.

模塊化GIS是把GIS按功能劃分為一系列模塊，運(yùn)行于統(tǒng)一的基礎(chǔ)環(huán)境之上，用戶可以根據(jù)需要選擇所需的模塊，但它還難于與其它系統(tǒng)和應(yīng)用模型集成。

4)核心式GIS階段

核心式GIS被設(shè)計(jì)為操作系統(tǒng)的基本擴(kuò)展，給用戶提供更大的靈活性。對數(shù)據(jù)庫管理要求是用戶可以選擇獨(dú)立的開發(fā)工具來構(gòu)造管理信息系統(tǒng)(MIS，為GIS與MIS的集成提供了全新的解決思路。

5)組件式GIS階段

組件式G工S基于標(biāo)準(zhǔn)的組件式平臺(tái)(Microsoft的COM[ComponentObject Model，即組件對象模型]/DCOM[Distributed Component ObjectModel，分布式組件對象模型]、OMGCORBA[Common Object Request BrokerArchitecture公共對象請求體系結(jié)構(gòu)，各個(gè)組件之間不僅可以進(jìn)行自由靈活的重組，而且具有可視化界面和使用方便的標(biāo)準(zhǔn)接口，代表著當(dāng)今GIS發(fā)展的潮流。

6)WebG工S階段

萬維網(wǎng)G工S(即WebG I S是與組件式GIS同時(shí)出現(xiàn)的發(fā)展方向。它也是采用組件式方式進(jìn)行開發(fā)的，是INTERNET技術(shù)與GIS相結(jié)合的產(chǎn)物。GIS通過WWW功能得以擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具。組件式GIS與WebGIS只是應(yīng)用方式上有差別。

從GIS的發(fā)展階段可以看出GIS從以前的鳳毛麟角、高不可攀走到了普通用戶的面前，從獨(dú)立、單一功能模塊發(fā)展到開放式、組件式和網(wǎng)絡(luò)化，GIS還將繼續(xù)向三維G工S、時(shí)序GIS方向發(fā)展。但是，無論GIS發(fā)展到那一階段，它都是由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理組成的。

2.GIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

GIS的軟件主要由兩部分組成:一是操作系統(tǒng)，二是GIS應(yīng)用軟件。操作系統(tǒng)是GIS操作、運(yùn)行的平臺(tái)，只要與GIS軟件相適應(yīng)，滿足它和用戶的需求即可。GIS應(yīng)用軟件有許多，國外有代表性的有ArcGIS,

MAPINFO, IGDS/MRS, T工GR工S, GENAMAP, S工CAD, SYSTEM 9等;國內(nèi)具代表性的有GEOSTAR, MAPG工S，方正智繪等。無論是那種GIS軟件，作為地理信息自動(dòng)處理與分析系統(tǒng)都要具有數(shù)據(jù)采集、分析、決策應(yīng)用等全部過程。由于地理信息系統(tǒng)發(fā)展的多源性、可擴(kuò)充性以及應(yīng)用的廣泛性，很難有一個(gè)全面的框架體系和功能清單。概括地說，GIS系統(tǒng)都具有五大結(jié)構(gòu)

和功能:數(shù)據(jù)輸人子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理子系統(tǒng)、空間分析子系統(tǒng)和輸出子系統(tǒng)。(圖1)

3.本文選題的依據(jù)和研究的意義

地理信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、國土資源調(diào)查與管理、環(huán)境監(jiān)測與分析、公安消防預(yù)警、交通與安全管理、配電網(wǎng)管理等方面。

國內(nèi)外的各種GIS軟件在提供了強(qiáng)大的處理和分析空間數(shù)據(jù)的功能的同時(shí)，還涉及復(fù)雜的GIS算法和數(shù)據(jù)模型。普通用戶除了要熟悉自己的業(yè)務(wù)外，還必須為這些復(fù)雜的操作所煩惱，這給GIS的普及帶來很大的難度。GIS技術(shù)的二次開發(fā)就是解決這一艱巨任務(wù)的途徑。

采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的GIS軟件，其二次開發(fā)可以利用可視化開發(fā)工具的高效方便的編程功能，結(jié)合GIS系統(tǒng)完備的空間數(shù)據(jù)的分析處理功能，采用COM技術(shù)進(jìn)行組件式二次開發(fā)，提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，使GIS系統(tǒng)面向?qū)ο螅哂辛己玫耐庥^和完善的功能，使人們不再需要面對復(fù)雜的GIS概念和操作，這也是當(dāng)今地理信息系統(tǒng)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。

目前，地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)工具較多，如:工ntergraph的GeoMedia,ESRI的MapObjects,ArcObjects,Arc工MS以及MapInfo的MapX等，國內(nèi)武測的GeoMap等。其中ESR工的ArcObjects提供了全面、完善的二次開發(fā)功能，但是它的應(yīng)用還處于起步階段，并且主要集中在部門管理系統(tǒng)，很少有全面、綜合的系統(tǒng)應(yīng)用。因此，應(yīng)用ArcObjects建立綜合的校園管理信息系統(tǒng)，不僅能為公眾和管理者提供查詢檢索、分析及輔助決策等服務(wù)，而且用同樣的技術(shù)和方法可以推廣到建立社區(qū)地理信息系統(tǒng)、企業(yè)地理信息系統(tǒng)、城市地理信息系統(tǒng)等，對擴(kuò)大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域具有現(xiàn)實(shí)意義。

4、地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)

計(jì)算機(jī)硬件性能的提高、軟件技術(shù)的演進(jìn)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷變化，都促進(jìn)了更為強(qiáng)大、成熟和更為復(fù)雜的GIS軟件系統(tǒng)的出現(xiàn)。早期的軟件往往都是一些較小的單獨(dú)的成果，很少有互相的協(xié)調(diào)和交流。當(dāng)需要組織大批人員進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，產(chǎn)生了一些規(guī)范化的方法和經(jīng)驗(yàn)，這些方法和經(jīng)驗(yàn)在開發(fā)組織中，要求所有的成員共同遵守，就形成了一種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在已有成熟的、成功的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，并且還提供了很多工具。

4.1地理信息系統(tǒng)開發(fā)方法

4.1.1線形順序模型

線形順序模型，也稱為傳統(tǒng)的生命周期法、瀑布法等，是指在開發(fā)過程從一個(gè)階段的輸出流向下一階段的線形的、順序的方法。整個(gè)軟件過程歷經(jīng)系統(tǒng)調(diào)查、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、測試和維護(hù)等階段。

這種方法的最大問題是用戶只有在系統(tǒng)幾乎全部開發(fā)完畢時(shí)才能使用。因此，如果用戶開始時(shí)難以清楚的給出所有要求或開發(fā)人員對用戶需求的理解有偏差，那么對已經(jīng)成型的系統(tǒng)的任何改動(dòng)將要付出很大的代價(jià)。另一個(gè)問題是開發(fā)人員常常因?yàn)槟硞€(gè)階段發(fā)生問題而阻礙其后階段的正常進(jìn)行。

4.1.2原型法

當(dāng)用戶只定義了系統(tǒng)的一般性目標(biāo)，不能給出詳細(xì)的輸人、輸出、反饋等需求時(shí)，可以先建立系統(tǒng)的一個(gè)初級(jí)版本提供給用戶試用，經(jīng)用戶反饋，進(jìn)行改進(jìn)成第二代、第三代版本，直到系統(tǒng)最終完成。創(chuàng)建原型法的方法有兩種，一是先完成系統(tǒng)的核心部分，再逐步增加其它的功能組件;另一種是先完成所有的功能組件的主要部分，再逐步增加次要部分的功能。后一種開發(fā)方法的反饋過程相對少一些。原型法的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠很快完成可操作原型并提供給用戶，這樣用戶會(huì)變得更積極主動(dòng)，容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并判斷是否滿足需求。

4.1.3面向?qū)ο蟮姆椒?/p>

面向?qū)ο笾傅氖鞘褂妹嫦驅(qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言開發(fā)應(yīng)用軟件的一種軟件開發(fā)方法。面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ且环N模型化世界的抽象方法，它按照人類認(rèn)識(shí)世界的思維方式來解決問題。它有很多內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn):一是對象重用技術(shù)，這樣可以進(jìn)行快速的軟件開發(fā);二是面向?qū)ο蟮能浖子诰S護(hù)和擴(kuò)展。面向?qū)ο蠹夹g(shù)包含完整的軟件工程觀點(diǎn)。它包括面向?qū)ο蠓治?ooA ),面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)(OOD)和面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)輔助軟件工程(OOCASE)等方法和工具。面向?qū)ο蠹夹g(shù)及面向?qū)ο蟮能浖こ桃呀?jīng)被很多軟件，特別是信息系統(tǒng)軟件所采用。

面向?qū)ο蠹夹g(shù)衍生出許多面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ容^著名的有Booch方法(重視操作和行為，對類和繼承的概念也值得借鑒)、Rumbaugh方法(重視數(shù)據(jù)和對象的建模)、Jacobson方法(面向用例)和Code/Yourdon方法(一種簡單明了的方法)等。這些方法都引入了項(xiàng)目的系統(tǒng)分析過程，都有自己的建模語言。1995年， Grady Booch, Jim Rumbaugh和Ivar

Jacobson這三個(gè)世界著名的面向?qū)ο蠹夹g(shù)專家推出了統(tǒng)一建模語言(UML,Unified Modeling Language)，并很快成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1998年UML的設(shè)計(jì)者基于UML語言，推出了一種命名為“統(tǒng)一軟件開發(fā)過程”( USDP,Unified Software Development Process)的軟件開發(fā)方法。統(tǒng)一軟件開發(fā)過程是一個(gè)基于組件式開發(fā)技術(shù)和UML語言的通用的軟件項(xiàng)目開發(fā)方法，適用于各種各樣的軟件系統(tǒng)、應(yīng)用領(lǐng)域和開發(fā)組織。基于組件式面向

對象技術(shù)具有的可重用性、易維護(hù)性和可擴(kuò)展性等諸多優(yōu)點(diǎn)，以及Visual

C++、Visual Basic、Visual Fox Pro, Borland C++、Delphi、C++Builder、

Power Builde等眾多的開發(fā)環(huán)境，使其被廣泛的應(yīng)用到GIS軟件的開發(fā)

當(dāng)中，成為目前開發(fā)的主流方法。(圖1-1 )

隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，應(yīng)用型 GIS的開發(fā)顯得日益重要。如何針對不同的應(yīng)用目標(biāo)高效地開發(fā)出既合乎需要，又具有方便、美觀、豐富的界面形式的GIS應(yīng)用程序是開發(fā)者和用戶都非常關(guān)心的問題。擴(kuò)展GIS的應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)艱巨的任務(wù)就是如何對GIS軟件進(jìn)行再次開發(fā)，即GIS技術(shù)的二次開發(fā)問題。

5.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)方法

早期許多商用GIS軟件是以解釋語言方式執(zhí)行的，基本上都提供了自己的二次開發(fā)方法和語言(如Arcview的Avenue, MGE的MDL, MapInfo的MapBasic等以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)一DDE, OLE自動(dòng)化等)，它們的二次開發(fā)環(huán)境具有明顯的不足:(趙波1998 )

1)功能單一、綜合處理功能差

隨著GIS應(yīng)用層次的提高，不僅要求應(yīng)用程序能進(jìn)行圖形交互，同時(shí)也應(yīng)具備與操作系統(tǒng)交互的能力，甚至要求 GIS的應(yīng)用程序可以訪問處于分布環(huán)境的數(shù)據(jù)。

2)解釋執(zhí)行、程序運(yùn)行速度慢

早期的GIS開發(fā)環(huán)境著眼于交互操作，對于速度并無太多的要求。隨著GIS應(yīng)用的提高，要求提高軟件處理的自動(dòng)化程度，這就要求GIS下的應(yīng)用程序能處理較大的數(shù)據(jù)量;集成化需求的發(fā)展，要求GIS下的應(yīng)用程序不僅要能處理交互任務(wù)，同時(shí)也要能處理相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

3)缺乏好的保護(hù)機(jī)制，軟件質(zhì)量不易保證

目前許多GIS的二次開發(fā)語言都是解釋的，程序的合法性只有在運(yùn)行時(shí)才能驗(yàn)證，而靠測試是難以窮盡程序的每一個(gè)分支途徑的，因此要減少程序的邏輯錯(cuò)誤、提高軟件質(zhì)量的重要方面就是要求程序員有足夠的細(xì)致和耐心。

4)語言規(guī)則千差萬別，不易學(xué)習(xí)和掌握

每種GIS軟件，都按自己的習(xí)慣和自定義的語法規(guī)則提供二次開發(fā)環(huán)境，對于已熟悉一種開發(fā)環(huán)境的人來說，要重新學(xué)習(xí)新的開發(fā)環(huán)境的困難較大。

5)不易保護(hù)軟件成果

一個(gè)好的GIS應(yīng)用軟件系統(tǒng)，要進(jìn)行大量的二次開發(fā)工作，其中包括了程序員的艱辛勞動(dòng)，但以解釋形式運(yùn)行的程序很難進(jìn)行軟件的保護(hù)。

GIS次開發(fā)的實(shí)現(xiàn)方式主要有單純二次開發(fā)、繼承式二次開發(fā)和組件式二次開發(fā)(劉光，2003 ).

1)單純二次開發(fā)指完全借助于GIS工具軟件提供的開發(fā)語言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。GIS工具軟件大多提供了可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)語言的宏語言，如ArcView提供的Avenue語言、MapInfo Professional提供的MapBasic語言等。用戶可以利用這些宏語言以原GIS工具軟件為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出針對不同應(yīng)用對象的應(yīng)用程序。但是這些進(jìn)行二次開發(fā)的宏語言功能較弱，開發(fā)的應(yīng)用程序不盡如人意。

2)集成式二次開發(fā)是指利用專業(yè)的GIS工具軟件(如ArcView,Mapinfo等)，實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能，以通用軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具，如。elphi, Visual Basic, Visual C++, Power Builder等為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二者的集成開發(fā)。集成開發(fā)主要有兩種方式: ?OLE/DDE

開發(fā)工具開發(fā)前臺(tái)可執(zhí)行應(yīng)用程序，應(yīng)用。LE (Object Linking andEmbedding，對象鏈接與嵌人)自動(dòng)化技術(shù)或利用DDE技術(shù)方式啟動(dòng)GIS工具軟件在后臺(tái)執(zhí)行，利用回調(diào)(Callback)技術(shù)動(dòng)態(tài)獲取其返回信息，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序中的地理信息處理功能。

.GIS組件

利用GIS工具軟件生產(chǎn)商提供的建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS功能組件(如ESR工的MapObjects, Mapinfo的MapX等)，在傭等編程工具編制的應(yīng)用程序中直接將GIS功能嵌入其中，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能。

這種開發(fā)方法是目前的主流方法。

6、二次開發(fā)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目的是確定在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)和檢索數(shù)據(jù)的基本方法。

6.1普通文件方式

普通文件管理方式要求開發(fā)者提供基本的文件處理和分類檢索能力，這種方法將所有的數(shù)據(jù)都存放在一個(gè)或多個(gè)文件中。其優(yōu)點(diǎn)是靈活，開發(fā)者可以任意定義自己的文件格式、管理各種數(shù)據(jù);缺點(diǎn)是增加了數(shù)據(jù)管理的開發(fā)量，同時(shí)不利于數(shù)據(jù)共享。

6.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立在關(guān)系理論的基礎(chǔ)上，采用多個(gè)表來管理數(shù)據(jù)，每個(gè)表的結(jié)構(gòu)遵循一系列“范式”進(jìn)行規(guī)范化，以減少數(shù)據(jù)冗余。目前大多數(shù)GIS軟件都采用這種數(shù)據(jù)管理方案。這種方法采用文件方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的文件中，它們之間通過建立關(guān)系表連接起來。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小，缺點(diǎn)是文件路徑常常會(huì)因?yàn)槲?/p>

件的刪除、移動(dòng)操作而變的不可靠。

6.3面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(00-DBMS)

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫是一種正在成熟的技術(shù)，它通過增加抽象數(shù)據(jù)類型和繼承特性以及一些用來創(chuàng)建和操作類和對象服務(wù)實(shí)現(xiàn)對象的持續(xù)存儲(chǔ)。ESRI公司開發(fā)的Geodatabase是一種新型的面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與管理系統(tǒng)，具有其它空間數(shù)據(jù)庫前所未有的優(yōu)越性。

無論采用那種方法，在GIS軟件中需要管理的數(shù)據(jù)主要包括:空間幾何體數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化的非空間屬性數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化的描述數(shù)據(jù)。

7、組件式地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)’

7.1組件技術(shù)的發(fā)展

幾年以前，當(dāng)微軟公司首先使用OLE(Object Linking&Embedding,對象鏈接與嵌人技術(shù))的時(shí)候，其初衷是為了增強(qiáng)軟件的互操作性。在使用過程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)背后的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容在軟件開發(fā)中扮演的重要角色。組件技術(shù)以前所未有的方式提高了軟件產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率。組件技術(shù)使近20年來興起的面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)人到成熟的實(shí)用化階段。組件間的接口通過一種與平臺(tái)無關(guān)的語言工DL(Interface Define Language)來定義，它是二進(jìn)制兼容的，使用者可以在各種開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境中直接調(diào)用執(zhí)行模塊來獲得對象提供的服務(wù)。

7.2COM,ActiveX與ActiveX控件

組件式對象模型(COM)是OLE(Object Linking&Embedding)和ActiveX共同的基礎(chǔ)。COM不是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，而是一種二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)，其作用是使各種軟件組件和應(yīng)用軟件能夠用一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行交互。COM所建立的是一個(gè)軟件模塊與另一個(gè)軟件模塊之間的鏈接，當(dāng)建立這種鏈接后，模塊之間就可以通過稱之為“接口”的機(jī)制來進(jìn)行通信。接口是一組語義相關(guān)的成員函數(shù)，并且同函數(shù)的實(shí)體相分離。接口與實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立，這使用戶對一個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)方案更換或修改代碼時(shí)無須改變對象本身。COM中一個(gè)組件可以采用多個(gè)接口，在實(shí)際應(yīng)用中接口的定義多采用COM工DL(接口描述語言)來描述。COM本質(zhì)上是客戶/服務(wù)器模式。客戶(通常是應(yīng)用程序)請求創(chuàng)建COM對象并通過COM對象的接口操縱COM對象。服務(wù)器根據(jù)客戶的請求創(chuàng)建并管理COM對象。客戶和服務(wù)器這兩種角色并不是絕對的，一個(gè)CAM對象既可以是客戶，又可以是另一個(gè)對象的服務(wù)器，還可以既做服務(wù)器又做客戶。COM的好處是顯而易見的，由于接口的定義和功能保持不變，COM組件開發(fā)者可以改變接口功能、為對象增加新功能、用更好的對象來代替原有對象，而建立在組件基礎(chǔ)上的應(yīng)

用程序幾乎不用修改，大大提高了代碼的應(yīng)用性。

ActiveX是一套基于CCM的可以使軟件組件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行互操作而不管該組件是用何種語言創(chuàng)建的技術(shù)，實(shí)際上是。LE的新版本。它使OLE接口加強(qiáng)了對數(shù)據(jù)和特性的管理，效率更高，被廣泛應(yīng)用于web服務(wù)器以及客戶端的各個(gè)方面。同時(shí)，它也被用于創(chuàng)建普通的桌面應(yīng)用程序。作為ActiveX的重要內(nèi)容，ActiveX控件是一種可編程、可重用的基于COM的對象和OLE與ActiveX技術(shù)的自定義控件。它是基于與應(yīng)用程序無關(guān)的思想設(shè)計(jì)的，其目標(biāo)是提供一種面向?qū)ο蟆⑴c操作系統(tǒng)無關(guān)、與機(jī)器平臺(tái)無關(guān)、可以在應(yīng)用程序之間互相訪問對象的機(jī)制。ActiveX控件提供給用戶應(yīng)用接口，發(fā)送相應(yīng)的事件，開發(fā)者可以截取這些事件，執(zhí)行相應(yīng)的功能。ActiveX控件的開發(fā)端和使用端是完全獨(dú)立的，可用于不同語言、不同開發(fā)平臺(tái)、不同的系統(tǒng)環(huán)境中。一個(gè)或多個(gè)ActiveX控件保存在一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫中，但它是一種特殊的動(dòng)態(tài)鏈接庫，其擴(kuò)展名是OCX。

COM, ActiveX與ActiveX控件通過屬性、事件、方法等接口與用戶、應(yīng)用程序進(jìn)行交互。

1)屬性(Properties):指描述控間或?qū)ο笮再|(zhì)(Attributes)的數(shù)據(jù)，如:BackColor(地圖背景顏色)、GPS工con(用于GPS動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤顯示的圖標(biāo))等。可以通過重新指定這些屬性的值來改變控間和對象性質(zhì)。在控件內(nèi)部，屬性通常對應(yīng)于變量(Variables)。

2)方法(Methods):指對象的動(dòng)作(Actions)，如:Show(顯示)、AddLayer(增加圖層)、Open(打開)、Close(關(guān)閉)等。通過調(diào)用這些方法可以讓控件執(zhí)行諸如打開地圖文件、顯示地圖之類的動(dòng)作。在控件內(nèi)部，方法通常對應(yīng)于函數(shù)(Functions)。

3)事件(E}rent s ):指對象的響應(yīng)(Responses)。當(dāng)對象進(jìn)行某些動(dòng)作時(shí)(可以是執(zhí)行動(dòng)作之前、動(dòng)作進(jìn)行過程中或者是動(dòng)作完成后)，可能會(huì)激發(fā)一個(gè)事件，以便客戶程序介人并響應(yīng)這個(gè)事件。比如用鼠標(biāo)在地圖窗口內(nèi)單擊(Mouse Down)并選擇了一個(gè)地圖要素，控件產(chǎn)生選中事件(如Item Picked)通知客戶程序有地圖要素被選中，并傳回描述選中對象的個(gè)數(shù)、所需圖層等信息的參數(shù)。

屬性、方法、事件是控件的通用標(biāo)準(zhǔn)接口，適用于任何可以作為COM和ActiveX容器的開發(fā)語言，具有很強(qiáng)的通用性。支持COM, ActiveX組件開發(fā)的程序設(shè)計(jì)語言都可以用來進(jìn)行開發(fā)，如目前比較流行的Visual C++、Borland C++、Visual Basic, Delphi等。

7.3組件技術(shù)與GIS

組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之問，可以方便地通過可視化軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用。控件如同一堆各式各樣的積木，它們分別實(shí)現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來，構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。一些GIS軟件公司紛紛推出了基于COM技術(shù)，由一系列ActiveX控件組成的GIS二次開發(fā)軟件環(huán)境。這些軟件具有以下主要優(yōu)點(diǎn):

1)小巧靈活、價(jià)格便宜

組件化的GIS平臺(tái)提供靈活的方式與空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)連接，小巧靈活。在組件模型下，各組件都集中地實(shí)現(xiàn)與自己緊密相關(guān)的系統(tǒng)功能，同其它信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及Interne七等方面能進(jìn)行有效的藕合，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要選擇所需控件，最大限度地降低經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2)無須專門的GIS開發(fā)語言

組件式GIS有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，不需要額外的二次開發(fā)語言，只需要利用GIS的基本功能函數(shù)，按照微軟的控件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，可減輕開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)GIS軟件的擴(kuò)展性。開發(fā)者只要熟悉通用的集成開發(fā)環(huán)境(如Visual Basic, Visual C++, Delphi, Visual)++等)，以及GIS軟件提供的各個(gè)控件的屬性、事件和方法，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

3)強(qiáng)大的GIS功能

利用GIS系統(tǒng)軟件組件提供的拼接、裁剪、疊加、緩沖等完備的空間數(shù)據(jù)的處理功能和查詢分析功能，提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，使GIS系統(tǒng)面向?qū)ο螅哂辛己玫耐庥^和完善的功能，使人們不再需要面對復(fù)雜的GIS概念和操作，即可實(shí)現(xiàn)GIS強(qiáng)大的系統(tǒng)功能。

4)面向大眾，擴(kuò)展領(lǐng)域

用戶可以像使用其它ActiveX控件一樣使用G工S控件，使非專業(yè)的普通用戶也能夠開發(fā)和集成GIS應(yīng)用系統(tǒng)。它同時(shí)打破了以往GIS軟件的壟斷局面，使小的研究機(jī)構(gòu)和公司也有機(jī)會(huì)提供GIS應(yīng)用軟件，也擴(kuò)大了GIS的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍，對GIS的應(yīng)用前景產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

雖然對GIS采用組件式二次開發(fā)有許多優(yōu)勢，但是不可避免地也存在一些功能上的欠缺和技術(shù)上的不成熟，主要表現(xiàn)在如下幾方面:

1)二次開發(fā)的結(jié)果與經(jīng)典的GIS軟件相比不可避免地帶來效率上的相對低下，這在訪問大型空間數(shù)據(jù)時(shí)由為明顯。

2)支持的空間數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)類型有限

3)支持的功能有限，由于是組件，只覆蓋了GIS系統(tǒng)的部分功能，對于一些特殊領(lǐng)域、特殊問題就顯得無能為力。

4)系統(tǒng)的可靠性、容錯(cuò)性有待提高。

8基于Arc Objects的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)

1 .Arc GIS和Arc Objects

Arc GIS是開放的地理信息處理平臺(tái)，具有強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理、編輯、顯示、分析等功能。它主要有Arc Map, Arc Catalog, Arc Toolbox,Arc Scene(Desktop一桌面系統(tǒng)冷14個(gè)功能子系統(tǒng)。組成Desktop Arc GIS的Arc Map ,Arc Catalog和Arc Scene的基礎(chǔ)是微軟的組件對象模型(COM)。由于Arc GIS完全COM化，對于需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)定制和功能擴(kuò)展以及獨(dú)立程序開發(fā)的高級(jí)應(yīng)用來說具有非常大的吸引力，并提供了前所未有的靈活性。

ESRI的Arc Objects是Arc GIS的功能核心，是Arc Map, Arc Catalog ,Arc Scene等Desktop應(yīng)用程序的開發(fā)平臺(tái)。Arc Object:是一種集成的面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)模型的軟件組件庫，提供了Arc GIS中全部的功能，是開發(fā)GIS應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。開發(fā)人員可以利用Arc Objects框架進(jìn)行編程，以提高Arc GIS的性能或擴(kuò)展其應(yīng)用。它是以完整有序的對象組件的集合形式的。Arc Objects不是一種獨(dú)立的商業(yè)軟件，它包含在Arc GIS產(chǎn)品中。Arc Objects提供的組件為用戶提供了進(jìn)行二次開發(fā)和功能擴(kuò)展的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)Arc GIS的所有功能。基于Arc Objects開發(fā)的應(yīng)用軟件也必須要有Arc GIS的License才能運(yùn)行。

構(gòu)成Arc Map, Arc Catalo。和Arc Scene等的Arc Object:的組件具有層次關(guān)系:(圖2-1 )o Application處于Arc Objects框架的最高層，擁有Display(顯示)、Document(文檔)、Extension(擴(kuò)展功能)三個(gè)組成部分;Document位于稍低的一個(gè)層次，但它可同時(shí)擁有幾個(gè)下一級(jí)的Map

對象，每個(gè)Map對象又可以擁有多個(gè)Layer對象。Arc Objects提供的Map control控件和Scene viewer control控件位于Map(Scene)層。各級(jí)的各個(gè)對象(類)都有其自身的接口、屬性、方法。

2.Arc Objects中的基本編碼技術(shù)

2 .1使用esriCore .olb對象庫

Arc Objects使用的類都包含在esriCore.olb對象庫中。對象庫是包含有關(guān)Arc Map和Arc Catalog的接口、組件、組件對象類、屬性、方法、事件的描述的文件。

無論所用的開發(fā)環(huán)境如何，將對象聲明為對象的有效類可以提高代碼運(yùn)行速度，同時(shí)開發(fā)環(huán)境的智能化代碼執(zhí)行特征在編寫代碼時(shí)可以檢測到程序錯(cuò)誤、校正語法并匹配對象庫中的對象類型。為了查看運(yùn)行用的智能化代碼，可以聲明變量是esriCore庫的組成部分，然后再添加庫名。對象庫中的COM類提供了一個(gè)或多個(gè)接口的代碼，把所有的功能完整地封裝在類里面。兩個(gè)類可以有相同的接口，但是實(shí)現(xiàn)的代碼不同，通過這種方式COM類就有了多態(tài)行為。COM不支持多重繼承。COM類有三種:抽象類(Abstract Class)、組件類(CoClass)和類(Class)。抽象類是不能被創(chuàng)建的，它只能作為其它類的父類。類是不能被創(chuàng)建的，但是該類的對象能被其它類創(chuàng)建，并作為該類的一個(gè)屬性，或者是被其它類的對象實(shí)例化。組件類即可以被創(chuàng)建，也可以顯式地創(chuàng)建。

2.2使用esriCore.olb對象庫中的對象’

esriCore.olb對象庫中的大部分對象將IUnknown。作為它們的缺省接口，但有幾個(gè)是例外，如Ar cCatalog和Arc Map中的Application對象的缺省接口就設(shè)為工application。重要的是工Unknown擁有的三個(gè)方法(AddRef, Release, Query interface)不能在祀中調(diào)用。

在使用對象時(shí)必須得到相關(guān)的對象支持接口的參考，然后調(diào)用該接口的方法。例如:

Dim pPt as ipoint，定義對象支持的接口相關(guān)變量

Set pPt=New Point’建立組件對象類和實(shí)例

PutCoods 100,100‘激活方法，使點(diǎn)pPt具有了實(shí)際位置含義

1)使用ThisDocument對象

每個(gè)工程都有“ThisDocument”模塊，與ArcGIS其它對象不同，ThisDocument對象不可設(shè)置相關(guān)信息，只能操縱其相關(guān)屬性、相關(guān)文檔。

Dim pDoc as ImxDocument

Set pDoc=ThisDocument

MsgBox pDoc .FocusMap(0).Name

2)使用屬性

一些屬性參考ESRI對象庫中指定的對象，其它屬性有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型值，如字符型、整型、浮點(diǎn)型、邏輯型等。對于對象參考，用聲明對象變量和Set語句把對象參考指向?qū)傩?對于其它的值，可以聲明具有明確數(shù)據(jù)類型的變量或使用VB變量數(shù)據(jù)類型，之后用簡單的指定語句來指定變量的值。

Dim pDoc As IDocument

Set pDoc二Application.Document?特殊類型對象使用Set

Dim pTitle As String

pTitle二pDoc.Title?標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型不使用Set

屬性有只讀、只寫和讀寫三種狀態(tài)，具體使用時(shí)查看esriCore幫助文件。

3)使用方法

方法用來執(zhí)行一些操作，可以返回值，也可以不返回。在一些實(shí)例中方法返回對象的值。在其它方法實(shí)例中，返回一個(gè)反映操作成功與否的布爾值，或把數(shù)據(jù)寫入?yún)?shù)。

Dim pApp As IApplication

Dim pEditor As IEditor

Dim pEnumFeat As IenumFeature

Dim pID As New UID

pID='esriCore .Editor'

Set pApp=Application

Set pEdifor=pApp.FindExtensionByCLS ID(pID)

Set pEnumFeat=pEditor.EditSelection

4)使用事件

事件讓你知道什么時(shí)候發(fā)生了事情，你可以添加代碼響應(yīng)事件。VB和UBA允許用With Event關(guān)鍵字聲明變量，With Event告訴開發(fā)者對象變量響應(yīng)對象事件的環(huán)境。聲明必須在模塊或窗體中進(jìn)行。如，DimWithEvent pviewEvents as Map

9.使用ArcObjects進(jìn)行二次開發(fā)的層次

通過ArcObjects在從數(shù)據(jù)對象到菜單、工具以及系統(tǒng)功能等方面的應(yīng)用，可以在以下三級(jí)水平進(jìn)行開發(fā):

1)通過定制或客戶化進(jìn)行ArcMap, ArcCatalog和ArcScene等的界面定制(對于簡單用戶，無須編程):使用菜單驅(qū)動(dòng)客戶化是最簡單的操作，只需對菜單、工具等控件進(jìn)行開關(guān)、移位或增刪就可以完成。

2)采用VB和內(nèi)置的VBA語言進(jìn)行界面制作和功能擴(kuò)充(滿足大多數(shù)用戶需要，應(yīng)用編程)進(jìn)行嵌人式開發(fā):使用系統(tǒng)內(nèi)置的VBA腳本編程能力，在ArcMap和ArcCatalog中能很容易地加人各種窗體和控件，修改系統(tǒng)界面、增刪各種功能，是進(jìn)行應(yīng)用的快速定制以及集成現(xiàn)有的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的手選開發(fā)技術(shù)。

3)使用編程語言和工具軟件調(diào)用Arc Objects的控件和各種功能組件，開發(fā)獨(dú)立的應(yīng)用程序，開發(fā)獨(dú)立應(yīng)用程序(高級(jí)開發(fā)需求):使用支持COM的編程語言(如Visual Basic, VisualC十+，Delphi, Visual)++等)將Arc Objects所提供的1800多個(gè)組件、幾百個(gè)接口和數(shù)千個(gè)方法嵌人到應(yīng)用中，開發(fā)出獨(dú)立完整的應(yīng)用程序。

用戶應(yīng)用Arc Map, Arc Catalog, Arc Scene中內(nèi)置的VBA語言方式進(jìn)行開發(fā)，可以充分利用管理對象集合的Application對象。以Arc Map為例，它包括MxDocument, AppDisplay, SelectionEnvironment對象和其它任意注冊的擴(kuò)展功能(如Editor等)，同時(shí)還管理使用著StatusBar,Templates, Paper和Printer等對象。以Application為起點(diǎn)并被創(chuàng)建之后，其它ArcObjects的低層組件都能由其依次獲得，這是一種由高到低的應(yīng)用開發(fā)模式。

獨(dú)立應(yīng)用程序的開發(fā)方式由于脫離了ArcGIS軟件環(huán)境，不能使用Application對象組件，因此由Application對象組件所建立的應(yīng)用程序框架及其管理的對象都不能使用。只能使用Mapcontrol控件和Sceneviewercontrol控件和它們所支持的下層組件，并且是下層組件對象實(shí)現(xiàn)以后，已創(chuàng)建的上層組件對象才能使用。因此，這是一種由低到高的開發(fā)模式，開發(fā)難度較大。

9 .1定制開發(fā)ESRI應(yīng)用程序

Arc GIS對象模型定制框架包含多個(gè)對象，用戶可以修改內(nèi)置的工具條或編程進(jìn)行定制。定制框架包括的對象有應(yīng)用程序?qū)ο蟆⒛０鍖ο蟆顟B(tài)條(Status Bar)、文檔對象、快捷鍵(Accelerator)、命令條(CommandBar)、命令項(xiàng)(Command Item)、COM命令、宏、UIControls等。

結(jié)束語

總之，通過建立校園管理信息系統(tǒng)獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對開發(fā)方法的研究，對于擴(kuò)展Arc Objects開發(fā)的應(yīng)用有一定的推動(dòng)作用。使用同樣的方法，我們可以建立社區(qū)地理信息系統(tǒng)、企業(yè)地理信息系統(tǒng)、城市地理信息系統(tǒng)等，同時(shí)也可以擴(kuò)大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1].宋關(guān)福鐘耳順組件式地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)中國圖象圖形學(xué)報(bào)1998年第4期

地理信息系統(tǒng)的含義范文第5篇

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；水文水資源；應(yīng)用；現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

地理信息系統(tǒng)是一種以處理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，而地質(zhì)信息的特點(diǎn)決定了使用GIS技術(shù)的優(yōu)越性，從而使該項(xiàng)技術(shù)在水資源領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的綜合應(yīng)用，也使得水文水資源研究工作逐漸走向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。

一、地理信息系統(tǒng)技術(shù)

GIS是地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）的簡稱，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對地球表層空間的地理信息進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算及分析來輔助科研的系統(tǒng)。

GIS的主要構(gòu)成核心是處理空間數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)，這是它作為地理科學(xué)研究工具的關(guān)鍵所在，該子系統(tǒng)分要分為兩部分，空間數(shù)據(jù)分析及處理。數(shù)據(jù)主要來自遙感圖像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)等。GIS主要功能有四個(gè)方面：一是對具有典型的空間性和動(dòng)態(tài)性的數(shù)據(jù)信息的采集、分析管理和輸出；二是對區(qū)域空間分析和動(dòng)態(tài)預(yù)測能力，尤其是在地學(xué)模型的應(yīng)用方面更具備優(yōu)勢；三是借助計(jì)算機(jī)通信技術(shù)以及遙感技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提高數(shù)據(jù)信息的可靠性，從而為決策提供參考依據(jù)。當(dāng)前GIS技術(shù)正不斷地向著集成化和智能化的方向發(fā)展，相信在未來能夠?yàn)樗Y源及水文的研究提供更有效的信息和資料。

圖1地理信息系統(tǒng)技術(shù)組成

二、GIS技術(shù)在水資源領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS技術(shù)在水資源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀主要包括5個(gè)方面:GIS技術(shù)在地下水資源評價(jià)中的應(yīng)用、GIS技術(shù)在水質(zhì)模型中的應(yīng)用、GIS技術(shù)在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用、GIS在水利工程方面的應(yīng)用和GIS在地表水與地下水的聯(lián)合研究中的應(yīng)用。

（一）GIS技術(shù)在地下水資源評價(jià)中的應(yīng)用

地下水問題具有明顯的時(shí)空維，地下水模擬強(qiáng)調(diào)地下水在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)情況。GIS應(yīng)用在地下水模擬中，可用來獲取、操作、顯示與地下水模型有關(guān)的空間數(shù)據(jù)和預(yù)期的成果，使模型進(jìn)一步細(xì)化，從而深入認(rèn)識(shí)地下水在含水層中的賦存、運(yùn)動(dòng)情況，為合理開采、保護(hù)地下水提供基礎(chǔ)。

（二）GIS技術(shù)在水質(zhì)模型中的應(yīng)用

GIS能夠通過各種數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將多源的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理。水質(zhì)預(yù)測模型建立之初所需的大量相關(guān)的地形、水、土壤、氣候以及經(jīng)濟(jì)、人口等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以通過建立GIS數(shù)據(jù)庫的空間特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)管理。

蔣海琴等結(jié)合江蘇省環(huán)保信息系統(tǒng)的建設(shè)，對WebGIS與一維水質(zhì)模型集成的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了討論，闡明了模型計(jì)算中評價(jià)河段截取、空間離散及空間數(shù)據(jù)重采樣的方法和過程，對實(shí)現(xiàn)水環(huán)境模型的跨平臺(tái)操作和數(shù)據(jù)信息共享做出了嘗試。

羅畏以基于投影尋蹤的水質(zhì)評價(jià)模型為基礎(chǔ)，結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)分析和評價(jià)，以太湖為實(shí)驗(yàn)區(qū)域，根據(jù)2000年該區(qū)域的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)做了實(shí)例分析，驗(yàn)證了新理論和方法的可行性。

（三）GIS技術(shù)在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用

我國是一個(gè)地理?xiàng)l件復(fù)雜、自然災(zāi)害頻發(fā)的國家。每年因洪澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重。近年來，我國的防洪工作逐步實(shí)現(xiàn)了從“以洪水為敵”的控制洪水向體現(xiàn)水資源特性的洪水管理轉(zhuǎn)變。新技術(shù)在防洪減災(zāi)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，GIS新技術(shù)與傳統(tǒng)的防洪減災(zāi)技術(shù)的相結(jié)合，使水利防汛工作邁向了新的紀(jì)元。

（四）GIS在水利工程方面的應(yīng)用

在水利工程應(yīng)用中，GIS強(qiáng)大的空間分析功能和圖形顯示功能為工程設(shè)計(jì)和研究成果的可視化表達(dá)提供了有力的現(xiàn)代化手段。

通過GIS可以將施工過程通過圖像的方式動(dòng)態(tài)的顯示出來，而GIS先進(jìn)的空間分析功能可以為水利施工過程提供便利的分析工具，通過數(shù)字地形模擬，可以用離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形，進(jìn)而進(jìn)行坡度坡向分析、斷面圖分析等，從此實(shí)現(xiàn)水利工程信息的科學(xué)、高效的管理。

此外，GIS的可視化表達(dá)功能可以對每一施工過程進(jìn)行模擬和全程監(jiān)測，為設(shè)計(jì)人員提供直觀形象的信息支持，為決策者提供精確、科學(xué)的可視化分析手段，為優(yōu)化施工過程提供技術(shù)支持。

（五）GIS在地表水與地下水的聯(lián)合研究中的應(yīng)用

流域是由分水線所包圍的河流集水區(qū)，在地域上具有明確邊界的區(qū)域。流域地表水和地下水的統(tǒng)一調(diào)度和科學(xué)管理一直是水資源領(lǐng)域一個(gè)重要的實(shí)際問題，GIS的引入為這一問題的解決提供了有效的手段。

Maidment等(1993年)的研究成果表明:水文模型空間要素主要是由分水嶺、排水渠道、湖泊和三角洲構(gòu)成，并且水流狀況也由這些要素所規(guī)定，而在地下水模擬、資源評價(jià)與管理工作中，這些地表水方面的高質(zhì)量研究成果是非常寶貴和必不可少的，GIS為區(qū)域地表水與地下水的聯(lián)合研究提供了高層次的綜合環(huán)境和工作平臺(tái)。

Maidment應(yīng)用GIS做了比利時(shí)Voer流域的降水和徑流相關(guān)情況的空間分析，為該流域的地表水與地下水的聯(lián)合調(diào)度與管理提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

當(dāng)前GIS技術(shù)已逐步應(yīng)用到了水文水資源領(lǐng)域的各個(gè)方面。除上述幾個(gè)方面外，GIS技術(shù)還在水資源管理、水污染控制規(guī)劃、旱情分析預(yù)測、庫區(qū)地質(zhì)分析、水環(huán)境監(jiān)測評估等多方面得到了成功的應(yīng)用。

三、水文水資源領(lǐng)域GIS應(yīng)用的發(fā)展趨勢

（一）GIS應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)完善

在實(shí)際的情況下，一般GIS的應(yīng)用與開發(fā)大多是分開進(jìn)行的，各部門是要根據(jù)具體的生產(chǎn)以及需要而獨(dú)立開發(fā)的。所以我國缺乏完整的技術(shù)規(guī)范體系和設(shè)計(jì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)平臺(tái)的多樣化以及數(shù)據(jù)格式的繁瑣已經(jīng)給我國的地理信息共享機(jī)制造成了較多的阻礙。雖然國內(nèi)部分地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)行業(yè)規(guī)范的相關(guān)工作已經(jīng)展開，但是仍然存在缺乏國家層面的一致規(guī)范的問題。因此應(yīng)加強(qiáng)GIS應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)完善。

（二）水資源及水文地理空間數(shù)據(jù)庫更加完善

水資源及水文地理空間數(shù)據(jù)庫作為GIS系統(tǒng)的關(guān)鍵，對于決策起到基礎(chǔ)的作用，所以必須在保證提高GIS應(yīng)用越來越標(biāo)準(zhǔn)、越來越規(guī)范的條件上積極進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，特別是對于具有水資源及水文領(lǐng)域特色的數(shù)據(jù)庫，例如雨情和水情數(shù)據(jù)庫以及水旱災(zāi)情數(shù)據(jù)庫等等。除此之外，數(shù)據(jù)庫中必須要有大量的流域內(nèi)關(guān)于自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的基本數(shù)據(jù)，而且要保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)采集能夠具體并準(zhǔn)確，且能夠及時(shí)進(jìn)行更新。

（三）GIS與水資源及水文專業(yè)模型能夠充分融合

在目前我國的一些水資源及水文方面的模型中，雖然GIS大多數(shù)都具備關(guān)于水資源及水文信息的詳細(xì)具體的數(shù)據(jù)，且具有存儲(chǔ)、管理和輸人輸出功能，但是其核心主要還是僅限于數(shù)據(jù)方面，缺乏表達(dá)水文地理空間、水文現(xiàn)象空間分析的能力，缺乏有效支持決策的能力，特別是在基于GIS、RS的分布式水文模型方面表現(xiàn)的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們必須要結(jié)合當(dāng)前的各類計(jì)算方法，利用各類軟件逐漸過渡到以柵格為計(jì)算空間單元的分布式模型，能夠充分利用GIS所具有的空間數(shù)據(jù)管理功能，從而實(shí)現(xiàn)水資源及水文的專業(yè)模型與GIS的緊密結(jié)合，這要作為我們的研究重點(diǎn)。

（四）軟件向多維發(fā)展

目前社會(huì)上開發(fā)的GIS軟件，多數(shù)都不具備真三維的分析的功能，在幾何建模和分析方面都不能滿足水文水資源時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的要求，如比較成熟的GRASS、SGM、IVM等系統(tǒng)，功能也明顯不足。因此，急需開發(fā)一些具有三維甚至四維功能的GIS水文水資源空間分析軟件。

隨著水文水資源管理發(fā)展的要求及以計(jì)算機(jī)與空間技術(shù)的進(jìn)步，GIS將從二維走向多維，從獨(dú)立走向兼容與集成。

（五）完善基于GIS的灌區(qū)的地下水資源評價(jià)系統(tǒng)

灌區(qū)不同于一個(gè)完整的流域或行政區(qū)域，它是有可靠水源(地表水、地下水)和引、輸、配水渠道和相應(yīng)排水溝道的灌溉面積，是人類水事活動(dòng)的產(chǎn)物。灌區(qū)地下水的循環(huán)不僅受自然因素的影響，而且還主要與地表水灌溉及地下水開采活動(dòng)密切相關(guān)，因此，研發(fā)基于GIS的灌區(qū)地下水資源評價(jià)系統(tǒng)也非常必要。

結(jié)束語

當(dāng)前，隨著信息時(shí)代的來臨，在水資源科研以及管理中應(yīng)用GIS是一件非常具有前景的工作。但是如何建立一種綜合性資源信息系統(tǒng)是我們目前面臨的困難。但不管怎樣，使用GIS能夠促進(jìn)水資源利用和管理領(lǐng)域的發(fā)展，因此我們必須要認(rèn)識(shí)到水資源科學(xué)以及地理信息系統(tǒng)的發(fā)展變化的概念，技術(shù)的進(jìn)步以及變化的社會(huì)需求必定使其含義也會(huì)發(fā)生深刻的變化。

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