浅谈GIS的应用与发展趋势

　　摘要：GIS(Geographic Information Systems,地理信息系统) 是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。本文简单介绍了GIS以及它与其他学科的关系，最后阐述了GIS的应用与发展趋势。

　　关键词： GIS,GIS相关技术,GIS应用,发展趋势

　　1.GIS简介

　　GIS(Geographic Information Systems,地理信息系统)是多种学科交叉的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

　　从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。

　　硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入、显示和输出的外围设备等等。

　　软件主要包括以下几类：操作系统软件,数据库管理软件,系统开发软件GIS软件，等等。

　　数据是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。数据组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：选择何种(或哪些)比例尺的数据,已有数据现势性数据精度是否能满足要求,数据格式是否能被已有的GIS软件集成等等。

　　方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。

　　人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。

　　2.GIS相关技术

　　GIS与其他几种信息系统密切相关，但由于其处理和分析地理数据的能力使其与它们相区别。尽管没有什么硬性的和快速的规则来给这些信息系统分类，但下面的讨论可以帮助区分GIS和桌面制图、计算机辅助设计CAD、遥感、DBMS、以及GPS技术。

　　1.桌面制图

　　桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就是数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。

　　2.计算机辅助设计CAD

　　计算机辅助设计(CAD)系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的地理数据库的工具很有限。

　　3.遥感和GPS

　　遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统(GPS)接收器，或其他设备。这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图象提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。

　　4.数据库管理系统

　　数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。

　　3.GIS应用

　　地理信息系统涉及下面所有领域,应用广泛。

　　资源管理(Resource Management) 主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、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

　　资源配置(Resource Configuration)在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。

　　城市规划和管理(Urban Planning and Management) 空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

　　土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 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、高质量地完成这些工作。

　　生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling)区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

　　应急响应(Emergency Response)解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。

　　地学研究与应用(Application in GeoScience)地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的地学分析应用软件系统。

　　商业与市场(Business and Marketing)商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。

　　基础设施管理(Facilities Management) 城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

　　选址分析(Site Selecting Analysis)根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现GIS的空间分析功能。

　　网络分析(Newwork System Analysis)建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。

　　可视化应用(Visualization Application) 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和仿真、旅游等领域。

　　分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application)随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。

　　4.GIS的发展趋势

　　GIS在资源环境领域的应用方兴未艾，从技术、地理信息、经济社会的需求等方面分析，在该领域有以下发展趋势及建议：结合国家信息化推进工作，以电子政务相关工程为基础，推动GIS在资源环境管理中的推广应用。信息化建设已成为我国各级政府及企业的重要任务，GIS在以资源、能力、生产、资金等空间综合配置、优化组合为目的的信息化建设中，可以发挥应有的作用;结合相应的应用工程，推动GIS的发展;应用往专业化方向发展，功能由通用管理功能转向资源评估、监督、跟踪分析等专业功能方向发展。随着经济社会的发展，经济社会与资源环境之间的各方面的矛盾及问题逐渐暴露出来，这些问题在时间和空间上具有诸多的关联性，分析这些问题、提出合理的解决方案建议，需要功能更专业化的GIS软件系统支持;支持多源、多尺度、多类型集成应用的软件平台工具的开发应用。信息获取技术的快速发展和多源化趋势，要求资源环境方面的GIS应能够接收、处理及分析多种来源、多尺度的地理信息;促进3S技术集成应用，推动专业技术及软件的发展，全球定位系统、遥感技术与GIS的集成应用已成为GIS软件发展的趋势之一，而这种应用的发展是在应用推动的基础上建立的，针对特定的应用领域的集成化的GIS将成为资源环境领域GIS的发展方向，也是系统与业务结合的需要;开展专业应用系统开发建设，结合资源环境各领域的需求，开发多种专业化的GIS，如针对性生态保护区、生态功能区、地下水、生物资源等领域的专业性GIS软件与管理系统。

　　5.结束语

　　GIS现在已被许多学科广泛接受。GIS当前的发展形势很好,但由于其发展历史较短，存在着许多不足之处，因此仍需要专业人员不断的努力，推动新的产品、新的软件来促进地理信息系统科学的发展。

　　参 考 文 献

　　1刘光 地理信息系统—基础篇 中国电力出版社,

　　2边馥苓 地理信息系统原理和方法.北京:测绘出版社,1996

　　3郭晓虹 浅谈地理信息系统及其应用 内蒙古科技与经济2001年第2期

《浅谈GIS的应用与发展趋势》

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