GIS地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用

高敏

摘要：本文通過(guò)對(duì)GIS的功能及要求詳盡分析，闡述了GIS系統(tǒng)構(gòu)成領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)功能領(lǐng)域

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）又稱(chēng)空間信息系統(tǒng)（Spatial Information System），它所處理的對(duì)象是我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)賴(lài)以生成的地球三維空間中的物體。實(shí)際上，GIS的空間分析功能是它與CAD、MIS等系統(tǒng)的主要區(qū)別之一，也是GIS理論和技術(shù)方法發(fā)展的動(dòng)力。

1、地理信息系統(tǒng)的功能及要求

根據(jù)地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用， GIS的定義主要有如下4種：面向數(shù)據(jù)處理過(guò)程的定義，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)具有輸入、存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析和輸出地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；面向?qū)ｎ}應(yīng)用的定義，根據(jù)處理信息的類(lèi)型來(lái)定義地理信息系統(tǒng)，如房地產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，土地管理信息系統(tǒng)，城市交通管理信息系統(tǒng)，資源開(kāi)采管理信 息系統(tǒng)等；工具箱定義，這種定義基于軟件系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)，認(rèn)為地理信息系統(tǒng)包括各種復(fù)雜的處理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序和各種算法。工具箱定義系統(tǒng)地描述了地理信息系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，這為軟件系統(tǒng)的評(píng)價(jià)提供了基本的技術(shù)指標(biāo)；數(shù)據(jù)庫(kù)定義，強(qiáng)調(diào)分析工具與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的聯(lián)接。一個(gè)通用的地理信息系統(tǒng)可以看成是許多特殊的空間分析方法與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的結(jié)合。

顯然，上述四種定義都具有局限性，并未全面反映地理信息系統(tǒng)的內(nèi)涵。考慮到地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)、CAD等理論和技術(shù)的區(qū)別，筆者認(rèn)為，地理信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)軟硬件、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的，通過(guò)對(duì)地理數(shù)據(jù)的采集、輸入、存儲(chǔ)、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為資源管理、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、城市管理等領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)的系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感與航測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物。

如在城市和區(qū)域的信息管理中，一方面要求數(shù)據(jù)項(xiàng)的選擇應(yīng)符合區(qū)域模型，要素過(guò)多會(huì)拖長(zhǎng)系統(tǒng)建立和數(shù)據(jù)更新周期，失去動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)；要素不足，不利于全面的綜合分析。此外，區(qū)域地理要素既相互關(guān)聯(lián)，在形態(tài)和類(lèi)型上又很不一致，既有具體的，又有抽象的，GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要適合于各種形態(tài)，要素之間的地理關(guān)系也力求在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中得到正確的反映，數(shù)據(jù)庫(kù)要具有開(kāi)放性。

另一方面要求地理區(qū)域具有層次性，因此對(duì)于區(qū)域信息管理也必須按照區(qū)域等級(jí)系統(tǒng)劃分為不同的層次，具有不同的精度。對(duì)于較大尺度的地理區(qū)域，信息量較大，在GIS中要求采用適用的編碼方法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，減少冗余。為滿足區(qū)域綜合空間分析的要求，區(qū)域要素要按照共同的地理空間配準(zhǔn)。

2、地理信息系統(tǒng)（GIS）的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 土地資源管理

如土地資源管理中的地籍管理系統(tǒng):地理信息系統(tǒng)對(duì)地籍信息的管理體現(xiàn)在其信息直接反映每一塊宗地的特征,它包括宗地的基本信息（位置、面積、利用類(lèi)別等級(jí)等），權(quán)屬管理（所有權(quán)、使用權(quán)、他項(xiàng)權(quán)利等），附著物信息（地上、地下建筑及各種設(shè)施情況），文檔信息（調(diào)查原始資料、法律、條例等）和圖形信息（地籍圖、土地利用現(xiàn)狀圖等）。地籍信息管理系統(tǒng)的目標(biāo)是完成土地調(diào)查、記、統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)，為地籍管理提供依據(jù),為土地法律咨詢(xún)提供手段。在城鄉(xiāng)地籍管理領(lǐng)域，并建立了地籍管理系統(tǒng)、城鎮(zhèn)地籍管理信息系統(tǒng)、時(shí)域地籍信息系統(tǒng)、農(nóng)村地籍管理信息系統(tǒng)、日常地籍管理信息系統(tǒng)。

2.2 環(huán)境保護(hù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)要從日益繁重的檔案管理、人工統(tǒng)計(jì)、手工制圖等工作中擺脫出來(lái)，需要有先進(jìn)的信息管理技術(shù)，將基礎(chǔ)的調(diào)查數(shù)據(jù)、地理要素、專(zhuān)業(yè)圖件和科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效地管理起來(lái)，為統(tǒng)計(jì)分析、自動(dòng)制圖和檔案更新服務(wù)。

紐約大學(xué)的Cinderby和Steve在其研究中指出，GIS技術(shù)與傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)、心理地圖相合，能夠顯示出公眾對(duì)環(huán)境的洞察力、理解力以及人們?nèi)绾卫觅Y源，并通過(guò)案例研究強(qiáng)調(diào)GIS技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境管理中不可缺少的部分。

2.3 在災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用一個(gè)典型的案例：黃河三角洲地區(qū)的防洪減災(zāi)研究表明，在地理信息系統(tǒng)支持下，通過(guò)建立大比例尺數(shù)字地形模型和獲取有關(guān)的空間和屬性數(shù)據(jù)，利用GIS的疊合操作和空間分析等功能，可以計(jì)算出若干個(gè)泄洪區(qū)域內(nèi)的土地利用及其面積，比較不同泄洪區(qū)內(nèi)房屋和財(cái)產(chǎn)損失等，可以確定泄洪區(qū)內(nèi)人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)的最佳路線，保證以最快的速度有效應(yīng)付突發(fā)事件的發(fā)生。

2.4 城市管理

我國(guó)大城市數(shù)量居于世界前列，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。例如：北京某測(cè)繪部門(mén)以北京市大比例尺地形圖為基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上綜合疊加地下及地面的八大類(lèi)管線（包括上水、污水、電力、通訊、燃?xì)?、工程管線）以及測(cè)量控制網(wǎng)，規(guī)劃路等基礎(chǔ)測(cè)繪信息，形成一個(gè)測(cè)繪數(shù)據(jù)的城市地下管線信息系統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下管線信息的全面的現(xiàn)代化管理。為城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理部門(mén)、市政工程設(shè)計(jì)與管理部門(mén)、城市交通部門(mén)與道路建設(shè)部門(mén)等提供地下管線及其它測(cè)繪部門(mén)的查詢(xún)服務(wù)。