地理信息系统及应用

2012年4月内蒙古科技与经济A pril2012　第8期总第258期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.8T o tal N o.258浅谈地理信息系统及应用
张桂英,张桂利,张　鹏
(内蒙古自治区测绘院,内蒙古呼和浩特　010050)
摘　要:通过对地理信息系统的解释与分析,总结出地理信息系统与其他系统的区别,并指出其在人们生活与工作中的重要作用。

关键词:地理信息系统;空间数据;数据管理
中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)08—0086—02
地理信息系统是计算机科学、空间科学、信息科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘科学,是对整个或部分地球表层空间中有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算分析、现实和描述的技术系统,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理,包括对数据的管理,研究空间实体及相互关系;通过对多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地理图形和数据形式表示处理结果,目前成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地理空间信息的基本手段与工具,并且成为一个新兴的产业,在测绘、地质、矿产、农林、水利、气象、海洋、环境、城市规划、土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。

1　地理信息系统与其他系统的区别与联系
从地理信息系统的发展过程可以看出,地理信息系统的产生、发展与制图系统存在着密切的联系,两者相同之处是基于空间数据的表达、显示和处理,从系统构成和功能上看,一个地理信息系统具有机制制图系统所有组成和功能,并且地理信息系统还具有数据处理功能。

地理信息系统和数据库管理系统的区别就在于地理信息系统具有对空间数据进行解释、判断和分析的能力,而不是简单的数据管理,数据中的信息也能被广泛地利用,它的核心就是具有独特的数据管理,因此,地理信息系统是能对空间数据进行分析的数据库管理系统,地理信息系统必须包含数据库管理系统。

地理信息系统对图形数据和属性数据库进行分析和应用,是以文件管理的形式储存图形,并且图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系等。

它与地图数据库以及地理数据库的区别是地理信息系统仅仅是将数字地图有组织地存放起来、不注重分析和查询,不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析,提供辅助决策的分析,它是地理信息系统的数据源。

地理信息系统和CAD系统的区别是,二者虽然都有参考系统,都能描述图形,但CAD系统只处理规则的几何图形,它在属性方面弱,更缺乏分析和判断能力。

计算机制图是地理信息系统采集、储存、处理空间数据的有力工具和手段。

严格地讲,计算机地图制图是以传统的地图制图原理为基础,并且利用电子计算机及其连接的输入、输出装置作为主要工具,采用数据库技术和图形数字处理的方法来实现地图信息的获取、变换、传输、识别、储存、处理、显示和绘图输出等。

计算机地图制图又称机助制图。

地理信息系统的数据源通过不同的地图制图表现出来。

例如:在测绘制图中,点的坐标,水系,道路,房屋以及植被面的属性等,利用不同的软件绘制和表现出来等等。

2　地理信息系统具有的特征
地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘科学,它具有多学科交叉的特征,地理信息系统又是计算机化的信息系统,需要得到计算机硬件和软件系统的支持。

地理信息系统处理的对象为地理空间信息,地理信息系统用于处理自然界特定空间内各种地理现象的信息,地理信息系统的核心组成是地理数据库和空间数据库,包括属性数据库、图形数据库和遥感影像数据库等,地理信息系统能够在同一的平台内综合处理这些信息,这是地理信息系统不同于其他信息系统的重要一点,并且包含的内容是丰富的和广泛的。

地理信息系统可以根据实际需要设计生产各种地图,它通过图表、文字、色彩等信息形象的表现出来,地理信息系统具有强大的制图功能,完全可以代替传统制图和一般意义上的机助制图技术。

地理信息系统具有空间分析功能,从而使地理信息系统区别于机助制图系统,也正是空间分析功能赋予地理信息系统以强大的生命力。

空间模拟地
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收稿日期:2012-02-21
　张桂英,等・浅谈地理信息系统及应用2012年第8期
理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。

地理信息系统可以依据系统应用模型,快速模拟自然过程的演变和过程,取得地理预测和实验的结果。

在各行各业中,通过地理信息系统选择优化方案,避免不合理的决策,并且解决资源、环境、社会、经济和人口有关的实际应用课题,在经济社会中有助于决策支持系统。

地理信息系统除了具有信息的一般特性还具有以下独特特性: 空间分布性。

它具有先定位后定性以及在区域上的分布特点,属性的表现形式是多层次的。

数据量大。

因为它具有空间特征和属性特征还随时间的变化而变化,所以数据量很大。

地理信息系统具有载体的多样性,除物体的物质和能量本身外,还通过文字、数字、影像、符号、磁带、光盘等等来描述地理实体。

3　地理信息系统的分类
地理信息系统按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的;按研究的内容不同可分为综合性的与专题性的。

同级的各种专业应用系统集中起来可以构成相应地域同级的区域综合系统。

在国民经济建设中,应统一规划这两种系统的发展以减少重复浪费,提高数据共享程度和实用性;根据其使用的数据模型可以分为矢量、栅格和混合型信息系统。

按照空间数据的时空性质分为2维、2.5维、3维和4维等等。

4　地理信息系统的主要应用
从地理信息系统和其他系统的区别与联系以及地理信息系统特征和地理信息系统的分类中不难看出,地理信息系统的发展前景广阔,表现在网络化、标准化、数据商业化、系统的专门化、企业化、全球化、大众化和智能化。

地理信息系统是一种对自然与人类应用非常广泛的系统工具,它的博才取胜和运筹帷幄的优势,使它成为能够影响人们生活的各个方面、有关各行各业经济技术发展的基本工具。

它的应用分为两种情况,一种是利用地理信息系统来处理用户的数据,在地理信息系统的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的地理信息系统软件,并且在测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾情监测、环境保护、国防、宏观决策支持等一百多个领域,取得了良好的社会经济效益,下面结合例子来论述地理信息系统的广泛应用。

地理信息系统在综合分析评价与模拟预测中的应用,它不仅对地理空间数据进行编码、存储和提取,而且通过世界模拟,得到综合评价,并且用这些数据以命令、函数和分析模拟程序对未来结果作出定量的和趋势预测,对比不同决策方案的效果以及产生的后果,做出最优决策,避免和预防灾难发生。

例如,通过对大兴安岭火灾的研究、普查和分析,应用系统对十几万个数据进行分析筛选出气温、风速、降水等气候要素,以及植被生长情况、积雪覆盖程度,用模糊数学方法建立数学模型,并且建立微机系统多因子的综合指标来预防灾情发生。

地理信息系统在测绘事业中的应用,地理信息系统技术、遥感技术和全球定位技术,为测绘事业的发展起决定的作用,使地图数据的获取和成图流程都发生了根本的改变,成图的周期大大缩短,保证精度提高,促成地图品种的多样化。

地理信息系统在地理空间数据管理中的应用,它可以对地理数据的采集和组织进行有效的数据库管理、更新、维护,且可对在决策中所需的地理信息,用多种方式进行快速查询和检查。

例如在城市建设中,地面下的八大类管线以及测量控制网,规划路线等基础图形数据,通过地理信息系统的实现,对地下管线信息的全方位的现代化管理,为市政工程设计以及规划建设提供查询服务,一旦遇到问题,可以快速提出坚决方案。

在国防建设中起着重要作用,“3S”技术被广泛应用军事作战的各个环节,在一定程度上决定战争成败。

如近20多年来,美国在全球发动的各场战争中,都可以看到地理信息系统技术与其他集成的系统在战争中起到的巨大作用。

利用地理信息系统的一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。

如测绘与制图软件系统,国家九五公关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”。

在资源管理和环境保护中的作用,利用地理信息系统可以进行资源清查,将各方面来源的数据汇聚在一起,通过系统的分析使原始的数据快速再现,根据不同时期的土地类型以及土地利用现状的分析,进行合理的开发和科学的管理。

在环境保护方面,利用地理信息系统建立了环境检测,分析及预报系统,客观、全面、正确地反映区域的污染程度以及空间的分布状态。

为实现环境管理的科学化和自动化提供最基本的条件。

地理信息系统在客观决策中的作用,根据地理信息系统的综合及融合,对属性数据和空间实体特征数据以及一系列决策模型进行比较和分析,为国家的宏观调控提供有力依据。

例如我国对房地产的调控,是国家领导人通过地理信息系统数据,以及一系列决策模型的构建和比较分析,根据我国的现状,进行房地产的宏观调控,使我国在稳定中求发展。

5　结束语
以上是笔者对地理信息系统的粗略认识和介绍,地理信息系统已成为国民经济发展的必备工具,并且深入到各个领域,相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展做出更大的贡献。

[参考文献]
[1]　罗年学.高等学校测绘工程专业核心教材
——地理信息系统应用实践教程[M].武汉:
武汉大学出版社,2006.
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