地理信息系统及在具体工作中的应用浅析

　　一、地理信息系统(GIS)简介

　　地理信息系统在国际上称为GIS，即 Geograhpic Information system的缩写。在我国又称为资源与环境信息系统。在国际上虽然许多学者对GIS有不同的表述，但其基本概念是大体相同的。它通过对多要素数据的操作和综合分析，方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出，满足各应用领域或研究工作的需要。地理信息系统在国民经济建设中得到了广泛运用，特别是在地域资源开发、环境保护、资源利用、城市规划管理、灾情预测、人口控制、交通运输等方面发挥着积极的作用。

　　二.地理信息系统(GIS)一般分为三种类型：

　　1、全国性的综合系统。它是以一个国家为其研究和分析对象的系统，如日本的“国土信息系统”、加拿大的“国家地理信息系统”等，都是按全国统一标准、存贮包括自然地理和社会经济要素的全面信息，为全国提供咨询服务。

　　2、区域性的信息系统。它是以某个地区为其研究和分析对象的系统，如瑞典“斯德哥尔摩地区信息系统”。

　　3、专题性信息系统.它是以某个专业、问题或对象为主要内容的系统，也是发展最多、最为普遍的系统，如美国的地震分析系统、法国的地球物理信息系统等。

　　三、GIS的特点及功能

　　为了满足GIS对地球表面、空中和地下的若干要素空间分布和相互关系的研究，GIS都具有公共地理定位基础、标准化和数字化、多维结构的特点。此外，GIS还具有数据输入、存贮、编辑、查询、检索、显示输出的功能，能进行各种操作运算和应用分析，并易于更新维护。

　　四、地理信息系统(GIS)发展方向及问题分析

　　进入21 世纪以后,地理信息系统主要的基础理论和技术研究热点有了新的变化,代表了地理信息系统研究的新进展,主要归纳如下:

　　(1) 稳定、快速的GIS 数据采集和数据更新体系

　　GIS 数据的来源可以包括:野外数字化采集系统、地图扫描矢量化采集系统、局域和广域差分GPS 数据采集系统、遥感数据采集和更新系统、数字摄影测量数据采集系统等。对于每一种数据采集系统的研究都将设计许多具体内容,数据源采集和更新体系是GIS 理论和技术研究的首要问题。

　　(2) GIS 空间数据的质量与不确定性分析

　　数据和软件是GIS 走向产业化的前提,同时GIS 空间数据的质量直接影响GIS 的分析和应用,影响了GIS 的生存和发展。从空间位置数据质量研究到空间属性数据质量研究、从数据误差传播分析到数据误差模型的可视化、从模拟数据不确定性分析到批量数字产品生产的质量控制和抽样检验等的变化可看出GIS 数据质量不确定性研究的对象越来越广,内容越来越多。

　　(3) 3D 地理信息系统(3DGIS) 的研究

　　在传统的二维(2D) GIS 中,通常是将垂直方向的信息抽象成一个属性值,如DTM 中的高程,然后进行空间操作和分析。如果在垂直方向上的采样多于一个,如:资源勘探中在一个钻孔中的多个采样,2DGIS 则难以处理。目前3DGIS 的数据模型研究有两个方向:第一是利用三维几何和CAD 领域的可视化, 构成3DGIS 中交互式的模型和可视化功能;第二是开发3DGIS 数据管理和空间分析功能,它从数据库方面进行考虑,这两个方面的结合以及迅速发展的虚拟现实技术将产生新的3DGIS 数据模型。

　　五 GIS 空间数据查询语言的研究

　　GIS 数据描述的是空间信息,一般包括位置、属性和时间三个方面。在GIS 应用中,使用最广泛的是空间数据的查询,有时查询某一个图形,有时是查询空间图形之间的相互关系。目前许多GIS 软件提供的是常用的关系数据库结构化查询语言(SQL) ,而关系数据库结构化查询语言有其固有的缺陷,例如:不支持空间概念特别是空间关系、空间对象的查询结果不能用空间图形的方式有效地显示给用户以及不支持元数据查询、知识查询、定性查询和基于图形对象的查询等。

　　当前对空间查询语言的研究包括: (1) 空间结构化查询语言( Spatial SQL) 。它是在关系型SQL 上发展起来的,不仅能完成空间数据的查询,而且能表达查询结果。其形式为: (空间数据库查询语言)SQL + (目标表示语言) GPL = Spatial SQL 。(2) 可视化查询语言。将查询语言的操作对象和过程及其空间关系等,用直观的图形或表格显示给用户,构成可视化查询语言。(3) 自然查询语言。引入自然语言的概念,使查询语言的描述更接近自然语言,另外用模糊数学方法将模糊概念量化为确定的范围,实现具有能理解模糊概念的查询。

　　六、GIS 空间数据共享和数据标准研究

　　现有GIS 软件与应用都有自己的数据格式和数据标准,不同GIS 软件之间还不能直接读取和操纵其他GIS 软件的数据,而必需经过数据转换。一方面国家和行业部门指定自己的外部交换数据标准,要求采用公共的数据格式,以解决不同 GIS软件之间空间数据的转换问题:另一方面指定空间数据相互操作协议(OGIS) ,指定一套大家能够接受的空间数据操作函数(API) ,软件开发商必须提供与这一API 函数一致的驱动程序,这样不同的软件就可以操作对方的数据。目前已有几个重要空间数

　　据转换标准:

　　DIGEST———数字地理信息交换标准(Digital Geographic Information Exchange Standard) 由北大西洋公约组织NATO 的数字地理信息工程组DGI2WG制定,可以处理栅格、矩阵和矢量数据的转换(含拓扑结构) 。

　　STDS———空间数据转换标准( Spatial Data Transfer Standard) 由美国地质测量协会USCS 制定,是一种不同计算机体系中空间数据的转换标准。

　　OGIS———开放地理数据互操作规范(Open Geodata Inferoperdility Specification) 是通过各软件开发商提供的与其定义的API 函数一致的驱动来实现的,从而使得不同软件可操纵对象的数据。

　　七、结束语

　　(一)GIS 的发展应该从技术开发和理研究两个方面并重,不应过分的强调技术或过分的强调理论研究。当前主要的GIS 基础理论研究主要集中在一些高校和科研院所,同时很多企业与之合作,积极从事应用的开始。随着GIS技术的不断完善，我们坚信，基于GIS的数字规划资源管理与利用方式将被全国规划管理部门所接受和采纳。

　　【参考文献】

　　1、北京超图公司副总裁王康弘《中国的地理信息产业发展与超图实践》;

　　2、中国测绘科学研究院副院长程鹏飞《中国创新的地理信息技术》;

　　3、 中国测绘科学研究院创办的《影像与数据融合国际期刊》;

　　4、王振颖 曹丽娜《基于GIS的辽宁省农田水利管理信息系统研究》---;

　　5、于凤友《空间数据组织管理的研究与应用》----大连理工大学，2003年。

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文章名称： 地理信息系统及在具体工作中的应用浅析

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