地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展前景

從20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)有了很廣泛的應(yīng)用，并逐漸趨于社會(huì)化應(yīng)用，已成為人們各種活動(dòng)中不可缺少的系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)要闡述了地理信息系統(tǒng)的相關(guān)概念，簡(jiǎn)單介紹其幾項(xiàng)基本的功能，從地理信息系統(tǒng)的發(fā)展出發(fā)，對(duì)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用以及發(fā)展前景進(jìn)行分析。

所謂地理信息系統(tǒng)主要通過(guò)地理空間數(shù)據(jù)，建立地理模型并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理的研究的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。其包含的學(xué)科比較廣泛，涉及了計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、地理學(xué)等為一體的新興學(xué)科。其功能的全面與系統(tǒng)性，從多維度的地理信息為人們研究與解決地理、環(huán)境、災(zāi)害、規(guī)劃等重大問(wèn)題提供所需的信息資源。地理信息系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)程序與地理數(shù)據(jù)組成的地理空間模型，它將客觀世界模型化的空間數(shù)據(jù)，用戶可在模型中對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，方便管理與決策。另外，地理信息系統(tǒng)通過(guò)硬軟件的結(jié)合，使得該系統(tǒng)功能比較多，并有了很廣泛的應(yīng)用。

地理信息系統(tǒng)的相關(guān)概念

地理信息系統(tǒng)又被稱為GIS，該系統(tǒng)主要通過(guò)地理空間數(shù)據(jù)對(duì)地理信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存并分析處理。地理信息系統(tǒng)經(jīng)空間的邏輯可擴(kuò)展至形象思維，而隨著人們對(duì)地理信息系統(tǒng)的理解逐漸加深，其內(nèi)涵在不斷的豐富，從不同的角度來(lái)看其內(nèi)涵所包含的內(nèi)容也是各不相同的。第一，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，地理信息系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件與硬件的支持，并進(jìn)行管理、分析與顯示空間數(shù)據(jù)的信息技術(shù)系統(tǒng)。第二，從學(xué)科上說(shuō)，地理信息系統(tǒng)作為一門(mén)新興的交叉學(xué)科，主要以測(cè)繪學(xué)、地理學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)，又通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、遙感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)支持。第三，從用途上來(lái)說(shuō)，地理信息系統(tǒng)作為一個(gè)工具箱，主要包括了采集、存儲(chǔ)、管理、處理分析以及現(xiàn)實(shí)空間數(shù)據(jù)等。

我國(guó)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展概況

我國(guó)的地理信息系統(tǒng)起步比較晚，但發(fā)展速度卻非?？欤诮?jīng)過(guò)40多年的研究開(kāi)發(fā)與使用，我國(guó)的地理信息系統(tǒng)逐漸趨于成熟。在我國(guó)對(duì)其發(fā)展的概況來(lái)看，可將其分為三個(gè)階段：一是起步階段，20世紀(jì)70年代初，我國(guó)開(kāi)始將電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用到測(cè)量、繪圖等領(lǐng)域中。而在這階段，國(guó)家測(cè)繪機(jī)研究出了地形測(cè)量與航空攝影城圖等，為地理信息系系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。且在這一階段，確立了地理信息系統(tǒng)概念，并逐漸開(kāi)展了對(duì)地理系信息系統(tǒng)的研究與人才培養(yǎng)。二是科研試驗(yàn)階段。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)重視對(duì)遙感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)進(jìn)入科研試驗(yàn)的階段。此階段遙感應(yīng)用研究所成立，成為專門(mén)研究地理信息系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)。在此階段，我國(guó)對(duì)制定了空間數(shù)據(jù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，建成了空間數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析并對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)等作為這一階段研究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。另外，對(duì)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用也進(jìn)行研究，主要包括了資源以及環(huán)境等方面。三是全面發(fā)展階段。從20世紀(jì)90年代初，我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，地理信息系統(tǒng)對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展都起到了重要作用，特別是經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土地的利用以及外資企業(yè)的引進(jìn)，都成為促進(jìn)該系統(tǒng)不斷發(fā)展的關(guān)鍵因素。我國(guó)對(duì)該系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)非常重視，并作為國(guó)家重要的科研項(xiàng)目，無(wú)論是對(duì)其理論上的研究，還是在其運(yùn)用建設(shè)上都在積極開(kāi)展中。國(guó)家對(duì)該系統(tǒng)的技術(shù)研究、人才培養(yǎng)、軟件平臺(tái)等各方面都有很大進(jìn)步。另外，我國(guó)對(duì)該系統(tǒng)的科研與開(kāi)發(fā)投入了許多資金以及人力資源，使其在國(guó)內(nèi)有了更大的發(fā)展空間。

地理信息系統(tǒng)的基本功能

數(shù)據(jù)采集與錄入

這項(xiàng)功能實(shí)際就是在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外的初始數(shù)據(jù)錄入至系統(tǒng)內(nèi)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)便于處理的格式。對(duì)于數(shù)據(jù)的錄入來(lái)說(shuō)，方法有許多種，比較常見(jiàn)的有圖形數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)等錄入方法。

數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理主要是將數(shù)據(jù)通過(guò)某種形式記載于計(jì)算機(jī)里或者是其外面的存儲(chǔ)介質(zhì)上。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)文件的組織密度有很大聯(lián)系，最重要的就是要形成記載的邏輯順序，也就是明確儲(chǔ)存的位置，從而有利于提升數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及提取，此數(shù)據(jù)管理一般適用于商業(yè)上的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件管理。對(duì)于地理信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)管理是該系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

空間查詢與分析

該系統(tǒng)中的空間查詢與分析是其的核心功能，主要完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算、檢索搜尋以及綜合處理分析等。其中的數(shù)據(jù)檢索搜尋，一般是從數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行的，查詢和獲得所需要的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。綜合處理分析是則有助于加強(qiáng)該系統(tǒng)進(jìn)行有效評(píng)價(jià)、管理等能力。

空間決策

此功能是結(jié)合空間分析中的各種手段，使空間數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)換更加方便，并便于找出深層的空間數(shù)據(jù)關(guān)系，以圖文方式進(jìn)行體現(xiàn)出來(lái)，并為現(xiàn)實(shí)的地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用提供科學(xué)的依據(jù)?？臻g決策支持解決了對(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題決策的有效支持能力，拓展了地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的各項(xiàng)具體功能。

地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)階段對(duì)于地理信息系統(tǒng)的相關(guān)軟件種類很多，對(duì)于地理信息系統(tǒng)的研究應(yīng)用主要分為兩方面：一種是通過(guò)地理信息系統(tǒng)來(lái)處理用戶的數(shù)據(jù)；另一種是通過(guò)函數(shù)庫(kù)二次研發(fā)出用戶所用的地理信息系統(tǒng)軟件。而地理信息系統(tǒng)在多年應(yīng)用下，其被應(yīng)用于各領(lǐng)域中。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也加快了地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，其在各領(lǐng)域的應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，并取得良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。下面簡(jiǎn)要概括該系統(tǒng)在我國(guó)各領(lǐng)域的應(yīng)用狀況。

資源的清查

資源的清查是該系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的職能，其主要就是將各途徑獲取的數(shù)據(jù)集中在一起，并通過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)與大范圍分析功能，依據(jù)邊際與屬性特點(diǎn)，便于原始數(shù)據(jù)的快速體現(xiàn)，并為資源的合理使用、開(kāi)發(fā)以及有效管理提供重要依據(jù)。

城市規(guī)劃

該系統(tǒng)將城市數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯集，有助于城市開(kāi)展區(qū)域的規(guī)劃和開(kāi)發(fā)。在此系統(tǒng)中對(duì)城市規(guī)劃，其內(nèi)容主要對(duì)城鎮(zhèn)的規(guī)劃、對(duì)建設(shè)用地適宜性進(jìn)行有效評(píng)估、城市環(huán)境質(zhì)量分析以及交通方面的規(guī)劃等。而在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃，主要使用該系統(tǒng)中的空間檢索以及多種信息的處理分析等方式來(lái)完成。

土地調(diào)查endprint

由于土地調(diào)查數(shù)據(jù)所涉及的方面較為廣泛，主要有土地的地理方位、面積大小以及土地類型等。土地調(diào)查運(yùn)用該系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)土地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后將結(jié)果提供需要的用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)土地的科學(xué)有效的使用與管理。

交通應(yīng)用

交通領(lǐng)域結(jié)合該系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)加通道路的規(guī)劃、測(cè)繪、設(shè)計(jì)等。在該系統(tǒng)中，將空間及屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。交通領(lǐng)域結(jié)合該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通路段的監(jiān)控、地形分析以及道路優(yōu)化等。該系統(tǒng)中的空間分析能力，為交通領(lǐng)域提供了便捷的服務(wù)。另外，將交通地理系信息系統(tǒng)與各信息處理分析軟件進(jìn)行結(jié)合，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通的進(jìn)行規(guī)矩，有助于對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施方面的管理與控制。

通信業(yè)的應(yīng)用

通信所需的各種資源與地理信息有著很緊密的關(guān)系，通信技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)地理信息的運(yùn)用。通信資源管理系統(tǒng)結(jié)合該系統(tǒng)后，促進(jìn)了通信系統(tǒng)的規(guī)劃預(yù)算、工程預(yù)算、運(yùn)行維護(hù)等計(jì)算機(jī)管理的一體化進(jìn)程。此外運(yùn)用地理信息系統(tǒng)可對(duì)通信市場(chǎng)進(jìn)行評(píng)估和掌控，有效降低成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。此外，地理信息系統(tǒng)具有通信行業(yè)地動(dòng)態(tài)規(guī)劃所需要的大量數(shù)據(jù)，還可以為網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建進(jìn)行資源分析，并保證通話質(zhì)量等。

醫(yī)療衛(wèi)生的應(yīng)用

就目前該系統(tǒng)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的運(yùn)用來(lái)看，其主要牽涉到了兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是該系統(tǒng)與流行病的研究；另一方面就是地理系統(tǒng)與醫(yī)療設(shè)施分布。地理信息系統(tǒng)與流行病研究主要實(shí)現(xiàn)流行病相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化，并對(duì)其進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的分析處理，通過(guò)構(gòu)建模型的方式進(jìn)行深入探究。該系統(tǒng)在與醫(yī)療設(shè)施上的結(jié)合，主要完成對(duì)醫(yī)療設(shè)施的規(guī)劃，通過(guò)鬼系統(tǒng)所搜集的數(shù)據(jù)，將其分析并分類，對(duì)社區(qū)診所的選址等都有很重要的作用。此外，也可將這兩個(gè)方面進(jìn)行相融，然后運(yùn)用該系統(tǒng)，可創(chuàng)建空間決策系統(tǒng)，可有效掌握流行病的分布狀況以及醫(yī)療設(shè)施的分布等，實(shí)現(xiàn)可視化了解。還可以對(duì)流行病感染人群進(jìn)行掌控，對(duì)流行病的防控也起到很大的作用。

災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

災(zāi)害監(jiān)測(cè)通過(guò)地理信息系統(tǒng)與遙感遙測(cè)數(shù)據(jù)技術(shù)，可對(duì)森林火災(zāi)、洪水災(zāi)情以及洪水淹沒(méi)損失等災(zāi)害進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。通過(guò)遙感遙測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行災(zāi)情發(fā)布，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的檢測(cè)、重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)、應(yīng)急指揮與管理以及災(zāi)害損失估算等，在抗震救災(zāi)中發(fā)揮著重要作用。

軍事國(guó)防中的應(yīng)用

在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中，3S技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，其主要運(yùn)用于軍事戰(zhàn)略構(gòu)思以及戰(zhàn)術(shù)安排等方面?？稍谠撓到y(tǒng)的以及遙感遙測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析下，再利用先進(jìn)的全球定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)攻擊目標(biāo)的確認(rèn)。

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展前景

開(kāi)放地理信息系統(tǒng)研究

開(kāi)放地理信息系統(tǒng)是通過(guò)最新的技術(shù)以及商業(yè)模式，保證地理信息的互用性，避免非互用性對(duì)其他行業(yè)所產(chǎn)生的負(fù)面影響。美國(guó)早前成立了開(kāi)放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)，主要為了創(chuàng)建美國(guó)國(guó)內(nèi)與全球范圍的信息基礎(chǔ)設(shè)施，便于人們自由使用以及處理地理信息。還對(duì)未進(jìn)入地理信息處理的行業(yè)開(kāi)辟開(kāi)拓新的地理信息處理環(huán)境，為社會(huì)帶來(lái)新的商業(yè)利益與商業(yè)模式。而地理信息上。計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商、電訊公司以及高等院校等都參與開(kāi)放地理信息系統(tǒng)的研究，促進(jìn)軟件以及新商業(yè)途徑的出現(xiàn)于發(fā)展。

地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展有著巨大的推動(dòng)作用。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)庫(kù)在地理位置上進(jìn)行分布呈現(xiàn)，可促使數(shù)據(jù)庫(kù)在區(qū)域內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)自我更新、管理以及維護(hù)等。網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性特征使分布的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)共享。此外，萬(wàn)維網(wǎng)的發(fā)展為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供更廣泛的發(fā)布、獲取與查詢等方面的路徑。地理數(shù)據(jù)可依據(jù)地理位置等進(jìn)行查找，也可以直接在網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理，通過(guò)模型模擬而形成新的數(shù)據(jù)結(jié)果。而目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)合地理信息系統(tǒng)仍存在一定的問(wèn)題，地理信息系統(tǒng)巨大的數(shù)據(jù)容量會(huì)使網(wǎng)絡(luò)寬帶無(wú)法滿足地理數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。另外，網(wǎng)絡(luò)在地理信息系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，都是需要不斷探究的問(wèn)題，很多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化以及實(shí)用化仍有一定距離，還需要研究與實(shí)驗(yàn)才可實(shí)現(xiàn)。

地理信息系統(tǒng)構(gòu)件化

組件技術(shù)在近些年已經(jīng)進(jìn)入成熟應(yīng)用的階段，而在這種技術(shù)影響下，軟件系統(tǒng)作為相互協(xié)同工作的集中對(duì)象，并未所有對(duì)象提供特定服務(wù)與消息，便于對(duì)象間的相互了解。地理信息系統(tǒng)的構(gòu)件化，使用適宜的地理信息系統(tǒng)的功能，以組件的形式供應(yīng)給開(kāi)發(fā)人員，并形成了一定的優(yōu)勢(shì)，比如地理信息系統(tǒng)的構(gòu)件化與傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)相比，價(jià)格上更便宜且靈活性更強(qiáng)。構(gòu)件化的地理信息系統(tǒng)可集中提供空間數(shù)據(jù)管理的能力，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有效連接，從而用戶得到性能價(jià)格比以及開(kāi)發(fā)地理信息應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí)，VB/VC等都成為地理信息系統(tǒng)比較好的開(kāi)發(fā)工具，且發(fā)揮著各自不同的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)合云計(jì)算技術(shù)

在地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展下，地理信息系統(tǒng)的功用也在不斷延伸，并對(duì)此系統(tǒng)的性能有了更高的要求。為實(shí)現(xiàn)資源的有效整合以及滿足地理信息系統(tǒng)的需求，可結(jié)合云計(jì)算技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)都推出了云服務(wù)功能，為該系統(tǒng)與云計(jì)算技術(shù)的融合的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)。

結(jié)論

地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，在各行各業(yè)中都發(fā)揮著重要的作用。要對(duì)此系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行不斷探究和開(kāi)發(fā)，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的各項(xiàng)技術(shù)，促使地理信息系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于用戶、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)，取得更大的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

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（作者簡(jiǎn)介：楊邦，助理工程師，山東恒道信息技術(shù)有限公司鄭州分公司，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)與地圖制圖技術(shù)。）endprint