《走近数字城市_GIS技术专题报道》由会员分享，可在线阅读，更多相关《走近数字城市_GIS技术专题报道（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 2本刊关注 H o t T o p i c s 编者：随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，G I S技术也得到了迅速的发展和更广 泛应用，并日趋与主流 I T技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。城市是人类活动最活跃的环节，G I S技术的应用集中体现在城市应用中。 近两年来，数字城市已经成为国内信息化的热点问题，而且还有持续升温趋势。而以 G I S为核 心的空间信息技术是数字城市的核心应用技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在 一起，为城市生活和商务提供了一种立体的，多层面的信息服务体系。为了让广大读者对 G I S技术有一个较为系统、详细的了解。本刊特邀请了上海齐
2、维信息科技有限公司的有关专家，为我们 全面解读 G I S 技术。 G I S 技术专题报道策划/ 本刊编辑部 文/曹华盖G I S技术介绍地理信息系统 （G e o g r a p h i c a l I n f o r m a t i o n S y s t e m ， G I S ） 是一种决策支持系统， 它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。地
3、理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存走近数字城市1 3H o t T o p i c s 本刊关注储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面，地理信息系统是一 个 技 术 系 统 ， 是 以 地 理 空 间 数 据 库（G e o s p a t i a l D a t a b a s e ） 为基础， 采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。地理信息系统具有以下三个方面的特征：第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；第二，由计算机系统支持
4、进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。地理信息系统的外观，表现为计算机软硬件系统；其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。当具有一定地学知识的用户使用地理信息系统时，他所面对的数据不再是毫无意义的，而是把客观世界抽象为模型化的空间数据，用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各个方面的内容，取得自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策，这就是地理信息系统的
5、意义。一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统，从视觉、计量和逻辑上对地理系统在功能方面进行模拟，信息的流动以及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的变换来仿真。地理学家可以在地理信息系统支持下提取地理系统各不同侧面、不同层次的空间和时间特征，也可以快速地模拟自然过程的演变或思维过程的结果，取得地理预测或“实验”的结果，选择优化方案，用于管理与决策。地理信息系统的类型地理信息系统按其内容可以分为三大类：( 1 ) 专题地理信息系统（T h e m a t i c G I S ） ，是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、
6、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。( 2 ) 区域信息系统 （R e g i o n a l G I S ） ， 主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国家级的、地区或省级的、市级和县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统；也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、中国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统，如北京市水土流失信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。( 3 ) 地理信息系统工具或地理信息系统外壳 （G I S
7、T o o l s ） ， 是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。它们或者是专门设计研制的，或者在完成了实用地理信息系统后抽取掉具体区域或专题的地理系空间数据后得到的，具有对计算机硬件适应性强、数据管理和操作效率高、功能强且具有普遍性的实用性信息系统，也可以用作 G I S教学软件。在通用的地理信息系统工具支持下建立区域或专题地理信息系统，不仅可以节省软件开发的人力、物力、财力，缩短系统建立周期，提高系统技术水平，而且使地理信息系统技术易于推广，并使广大地学工作者可以将更多的精力投入高层次的应用模型开发上。G I S技术的发展历史国外地
8、理信息系统萌芽于 2 0 世纪6 0 年代。1 9 6 2年， 加拿大的R o g e r F . T o m l i n s o n 提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数1 4本刊关注 H o t T o p i c s 据，并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统（C G I S ） ，以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等；与此同时，美国的D u a n e F . M a r b l e 在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统，以支持大规模城市交通研究，并提出建立地理信息系统的思想。在这一时期，针对 G I S一些具体功能的软件技术有了较大
9、进展，主要表面在：( 1 ) 栅格 -矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等得到发展；( 2 ) 具有属性数据的单张或部分图幅可以与其它图幅或部分在图边自动拼接；( 3 ) 采用命令语言建立空间数据管理系统，可以实现属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、量测面积、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形叠加处理等。 这一时期的软件主要是针对当时的主机和外设开发的，算法较粗糙，图形功能较为有限。2 0世纪 7 0年代是地理信息系统走向实用的发展期。这一时期由于计算机硬件和软件技术的发展，特别是硬盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像
10、卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使 G I S朝着实用方向发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对 G I S的研究均投入了大量人力、物力和财力。到 1 9 7 2年 C G I S全面投入运行与使用，成为世界上第一个运行型的地理信息系统。在此期间美国地质调查局发展了 5 0多个地理信息系统。用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息；1 9 7 4年日本国土地理院开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息；瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统，如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等
11、。但由于当时的 G I S系统多数运行在小型机上，涉及的计算机软硬件、外部设备及 G I S软件本身的价格都相当昂贵，限制了 G I S的应用范围。这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展，采用人机对话交互方式，提高了工作效率，同时扫描输入技术系统也开始出现。 图形功能扩展不大，数据管理能力也较差。2 0世纪 8 0年代是 G I S的推广应用阶段，由于计算机技术的飞速发展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特别是图形工作站和个人计算机的性价比大为提高，使 G I S的应用领域与范围不断扩大。G I S技术在以下几个方面有了很大的突破：( 1 )栅格扫描输入处理方面，大大提高了数据输入的效
12、率；( 2 ) 数据存储与运算方面，G I S处理的数据量与复杂程度大为提高，遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加；( 3 ) 数据输出方面，G I S软件支持多种形式的图形输出；( 4 ) 在地理信息管理方面，适合 G I S 空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。在这一时期，G I S与卫星遥感技术相结合，开始用于全球性问题的研究，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等；从土地利用、城市规划等宏观管理应用，深入到各个领域解决工程问题，如环境与资源评价、工程选址、设施管理、紧急事件响应等。同时在
13、这一时期，出现了一大批代表性的 G I S 软件，如A R C I N F O 、G E N A M A P 、S P A N S 、M a p I n f o 、E R D A S 、 M i c r o S t a t i o n 等。2 0世纪 9 0年代至今为 G I S的社会化阶段，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，G I S 成为了一个产业，投入使用的 G I S 系统，每 2 3年就翻一番，G I S市场的增长也很快。目前，G I S 的应用在走向区域化和全球化的同时，己渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。与此同
14、时，G I S也从单机、二维、封闭向开放、网络( 包括 W e b G I S ) 、多维的方向发展。由于网络技术以及面向对象软件方法论和支撑技术的成熟，为 G I S注入了新的活力，同时大量的应用要求促使 G I S软件技术的快速发1 5H o t T o p i c s 本刊关注展，开始具备作为应用集成平台的能力。这一时期的 G I S 具有以下特点：( 1 ) 仍然以图层为处理的基础，新的处理模式正在酝酿与探索之中；( 2 ) 引入了I n t e r n e t 技术， 开始向以数据为中心的方向过渡，实现了较低层次的(浏览型或简单查询型) 的 B / S结构；( 3 ) 开放程度大幅度
15、增加，组件化技术已成为 G I S的一个主要方向，实现了跨平台运行。 ( 4 ) 逐渐重视元数据问题，空间数据共享、服务共享和 G I S系统互连技术不断发展；( 5 ) 实现了空间数据与属性数据的一体化存储和初步一体化查询，提高了空间数据的操纵能力；( 6 ) 应用领域迅速扩大，应用深度不断提高，开始具有初步的分析决策能力。国内我国地理信息系统方面的工作始于 2 0世纪8 0年代初。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划的开始，地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开
16、发工作。1 9 9 4年中国G I S 协会在北京成立，标志中国 G I S 行业已形成一定规模。九五期间，国家将地理信息系统的研究应用作为重中之重的项目予以支持，1 9 9 6年，为支持国产 G I S软件的发展，原国家科委开始组织软件评测，并组织应用示范工程。这一系列的举措极大的促进了国产 G I S软件的发展与 G I S 的应用。1 9 9 8年，国产软件打破国外软件的垄断，在国内市场的占有率达2 5 % 。地理信息系统在资源调查、评价、管理和监测，在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用，在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。目前应用领域及应用前景1.资源管理：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。2 . 资源配置：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。G I S在这类应用中的目标是保证资源的最合
