地理信息系統(tǒng)的特征(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 具體應(yīng)用可結(jié)合當(dāng)前主流GIS軟件功能模塊分析如下：1)地理信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用：GIS支持多種方式錄入各種數(shù)據(jù)源，以有效的數(shù)據(jù)組織形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理、更新、維護(hù)、進(jìn)行快速查詢檢索，以多種直觀的方式如地圖、表格、圖形等呈現(xiàn)，并且為用戶輔助決策。相對(duì)于當(dāng)下的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)管理有以下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式多元化；可以定義及管理實(shí)體類型數(shù)據(jù)，而非僅僅的文字與數(shù)字信息；數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)密切；既有空間數(shù)據(jù)又有屬性數(shù)據(jù)。2)GIS的輸出功能在地圖制圖中的應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展是從地圖制圖開(kāi)始的 ,因而GIS的主要功能之一用于地圖制圖 ,建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。與傳統(tǒng)的、周期長(zhǎng)、更新慢的手工制圖方式相比 ,利用 GIS建立起地圖數(shù)據(jù)庫(kù) ,可以達(dá)到一次投入、多次產(chǎn)出的效果。它不僅可以為用戶輸出全要素地形圖 ,而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題 ,如行政區(qū)劃圖、土地利用圖、道路交通圖等等。更重要的是由于 GIS是一種空間信息系統(tǒng)。它所制作的圖也能夠反映一種空間關(guān)系 ,可以制作多種立體圖形 ,而制作立體圖形的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)就是數(shù)字高程模型。3)GIS的空間查詢和空間分析功能的應(yīng)用：該功能其實(shí)為GIS的核心功能，但是恰恰大多軟件在該功能領(lǐng)域仍然薄弱。GIS的空間分析功能可為客戶提供決策支持，例如在城市規(guī)劃過(guò)程中，對(duì)城市中救護(hù)車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規(guī)劃；如何安排多路警車交通路線，以保證在緊急時(shí)刻，在任意地方應(yīng)至少能有一輛警車在事發(fā)后最短時(shí)間內(nèi)趕到出事地點(diǎn)；在環(huán)境保護(hù)方面 ,對(duì)水土流失導(dǎo)致土地資源的破壞進(jìn)行評(píng)價(jià)；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)整個(gè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀地、全面地評(píng)價(jià)，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài)。具體在下章有所介紹4)應(yīng)用 GIS一些二次開(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)開(kāi)發(fā)出具有特定功能軟件系統(tǒng)。當(dāng)前GIS應(yīng)用于許多領(lǐng)域的系統(tǒng)框架基本一成不變，許多功能均是利用大多國(guó)內(nèi)外已有軟件的內(nèi)置函數(shù)制定，其實(shí)這同時(shí)也限定了GIS在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，也是為什么GIS的空間分析決策能力一直得不到提升的原因所在。面臨問(wèn)題：1)數(shù)據(jù)共享程度不夠。由于各部門(mén)或行業(yè)地理數(shù)據(jù)格式、編碼原則等不同以及目前我國(guó)各部門(mén)可以共同使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏,現(xiàn)有的全國(guó)性基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品比例小、內(nèi)容不足、商業(yè)化程度也低, 不能滿足許多專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的需要, 都導(dǎo)致了各領(lǐng)域大量重復(fù)建設(shè), 并由此消耗了巨大的人力、物力與財(cái)力。2)國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)地理信息市場(chǎng)中仍然占據(jù)主要份額。盡管國(guó)產(chǎn) GIS 軟件的部分關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手, 但整體技術(shù)水平還存在一定差距。3)新技術(shù)研發(fā)力量和投資不足。無(wú)線通信、GPS 定位和 GIS 的集成, 將為公眾提供最具商業(yè)化價(jià)值的服務(wù), 大量的無(wú)線通信設(shè)備作為 GIS 服務(wù)的終端, 現(xiàn)有的 GIS 服務(wù)器產(chǎn)品面臨著并發(fā)能力不足的挑戰(zhàn)。4)我國(guó)地理信息標(biāo)準(zhǔn)化工作與國(guó)外相比還存在著相當(dāng)差距。如缺乏理論研究、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化不強(qiáng)、沒(méi)有適合需要的標(biāo)準(zhǔn)體系表和關(guān)系模型、標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)缺乏協(xié)調(diào)、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容涵蓋面不夠廣、標(biāo)準(zhǔn)本身質(zhì)量參差不齊、沒(méi)有一致性測(cè)試機(jī)制、參與制定標(biāo)準(zhǔn)的人員結(jié)構(gòu)不盡合理、人員知識(shí)亟待更新等等。發(fā)展趨勢(shì)：1)GIS 數(shù)據(jù)的共享和開(kāi)放目前, 我國(guó) GIS 的應(yīng)用范圍主要集中在一些政府部門(mén)和科研機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的大型項(xiàng)目中, 社會(huì)普及率低, 對(duì)整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的促進(jìn)作用還不明顯。造成這種現(xiàn)象的原因主要是 GIS 數(shù)據(jù)的保密性不夠。數(shù)據(jù)獲取困難是 GIS 技術(shù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。隨著各種測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展, 數(shù)據(jù)獲取成本已大大降低,提升數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放, 可以讓 GIS 更廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域, 提高經(jīng)濟(jì)活動(dòng)效率, 減少 GIS 數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)的成本。GIS 將在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮更強(qiáng)大的功能,，2)網(wǎng)絡(luò) GIS(Web GIS)是將 Internet 與 GIS 結(jié)合在一起, 使地理信息可以在高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)漫游和共享, 這將大大開(kāi)拓 GIS 的應(yīng)用領(lǐng)域。利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布空間數(shù)據(jù), 為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析等功能, 形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的地理空間平臺(tái), 將是 GIS 系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。3)三維 GIS 與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合三維 GIS 和二維 GIS 相比, 可以幫助人們更加準(zhǔn)確真實(shí)地認(rèn)識(shí)我們的客觀世界。三維 GIS 可以支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù),解決三維空間操作和分析問(wèn)題, 可以預(yù)見(jiàn), 三維 GIS 的發(fā)展將具有非常廣闊的前景。4)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與 GIS 的融合隨著各種傳感器技術(shù)的發(fā)展，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)將物與物之間聯(lián)通。實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)互通。湖州市測(cè)繪院、地理信息中心已發(fā)布湖州市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、湖州市地下管線管理信息系統(tǒng)、湖州市三維環(huán)境信息管理系統(tǒng)；湖州市氣象局已經(jīng)建立了基于GIS的湖州市地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、湖州市臺(tái)風(fēng)查詢系統(tǒng)，在以往天氣雷達(dá)站址選擇中也應(yīng)用了GIS相關(guān)空間分析技術(shù)。在國(guó)家“數(shù)字城市”的大力推廣下，“數(shù)字湖州”地理空間框架的建設(shè)項(xiàng)目于2011年已然啟動(dòng)。今年湖州市相關(guān)部門(mén)對(duì)該市的地理信息工作提出三點(diǎn)要求：一是加大了“數(shù)字湖州”的應(yīng)用推廣，加強(qiáng)地理市情普查工作力度，全面推進(jìn)地理市情監(jiān)測(cè)；三要細(xì)化、落實(shí)市政府各項(xiàng)支持地理信息產(chǎn)業(yè)園發(fā)展的政策，全力壯大地理信息產(chǎn)業(yè)。由此可見(jiàn)，地理信息在湖州處于起步階段，應(yīng)用領(lǐng)域尚不夠廣闊，未來(lái)發(fā)展前景看好。同時(shí)位于湖州市德清縣的浙江省地理信息產(chǎn)業(yè)園，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)湖州市地理信息的發(fā)展。第二章：應(yīng)用領(lǐng)域（道路、軌道等）GIS在交通領(lǐng)域的應(yīng)用稱為GIST即GIS+交通（transportation）交通地理信息系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)交通管理信息系統(tǒng)主要常用于應(yīng)急指揮、道路交通規(guī)劃、綜合監(jiān)控等。實(shí)際上交通包含了很多內(nèi)容，而基本所有內(nèi)容均可結(jié)合GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通信息化。目前主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面1)道路規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、維護(hù)等：利用GIS技術(shù)，建立和維護(hù)包含交通空間位置和業(yè)務(wù)信息的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字地圖。對(duì)修建交通的地區(qū)進(jìn)行分析，提供沿線覆蓋范圍內(nèi)的人文、經(jīng)濟(jì)、資源、地理指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，建立交通沿線的地形、地質(zhì)、人口、經(jīng)濟(jì)、交通等數(shù)學(xué)模型，形成各類專用專署地圖，進(jìn)而為交通設(shè)備部署、沿線經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)、線路規(guī)劃等決策提供輔助支持。2)綜合監(jiān)控與調(diào)度指揮：在GIS平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)交通中的各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的信息整合。如電力監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、列車自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)等實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等。GIS能夠顯示所有這些監(jiān)控設(shè)備的空間分布屬性及其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并能對(duì)其進(jìn)行各類時(shí)間、空間統(tǒng)計(jì)及趨勢(shì)分析，以直觀的直方圖、餅圖或趨勢(shì)曲線圖等形式加以表現(xiàn)，對(duì)指定監(jiān)測(cè)設(shè)備將其在指定時(shí)間、區(qū)間內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果自動(dòng)生成相關(guān)報(bào)表，并向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門(mén)發(fā)送。如相關(guān)部門(mén)已開(kāi)發(fā)的青藏鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)。3)應(yīng)急搶險(xiǎn)：利用GIS技術(shù)，能在最短時(shí)間內(nèi)直觀、快速、簡(jiǎn)便地得到緊急事件發(fā)生地點(diǎn)的詳盡信息，包括事發(fā)地點(diǎn)線路、設(shè)備情況、事發(fā)地段線路圖像資料、救援物質(zhì)分布情況、應(yīng)急預(yù)案等，并使相關(guān)聯(lián)的信息一體化顯示，讓領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的情況下，就能對(duì)事發(fā)地段的情況一目了然，為應(yīng)急疏散、搶險(xiǎn)救災(zāi)贏得時(shí)間，為遠(yuǎn)程指揮提供強(qiáng)大的決策支持。同時(shí)系統(tǒng)利用它空間分析的能力，對(duì)事故進(jìn)行仿真、模擬及評(píng)估，為事故預(yù)防辦法的制定和事故總結(jié)分析提供輔助支持。如：及時(shí)掌握緊急事件發(fā)生位置，安排救援搶險(xiǎn)任務(wù)；指揮人員及時(shí)搜索距離事故現(xiàn)場(chǎng)最近的救援車，安排救援。同時(shí)，接到任務(wù)的救援人員使用GPS導(dǎo)航設(shè)備，迅速抵達(dá)救援現(xiàn)場(chǎng)，并上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)事故情況；輔助生成應(yīng)急預(yù)案，以最快的時(shí)間處理緊急事件。4)商業(yè)資產(chǎn)管理：不同的交通類型，如軌道交通等運(yùn)營(yíng)所帶來(lái)的巨大客流使得沿線及場(chǎng)站附近各種資源（通訊、廣告、商鋪、房地產(chǎn)等）的開(kāi)發(fā)成為一種客觀需求。改變以往粗放式的管理，進(jìn)行信息化的精細(xì)管理和前臺(tái)式銷售，可以提高軌道交通運(yùn)營(yíng)效益，為企業(yè)創(chuàng)造豐富的產(chǎn)出。利用gis技術(shù)可以對(duì)沿途各站的三維環(huán)境進(jìn)行模擬，可以為商業(yè)資產(chǎn)的布防和廣告咨詢的設(shè)計(jì)提供思路。城市地下管線包括給水、排水、燃?xì)狻㈦娦拧㈦娏Α⒐I(yè)管道等幾大類，是城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。目前我國(guó)大多城市已建立了地下管線地理信息系統(tǒng)，以用于復(fù)雜的地下管線信息管理，目前GIS在該領(lǐng)域的應(yīng)用主要可以解決以下關(guān)鍵問(wèn)題： 1)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新地下管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新主要針對(duì)城市地下管線探測(cè)和新敷設(shè)管線竣工測(cè)量的計(jì)算機(jī)成果提交與入庫(kù)。更新數(shù)據(jù)并非替換，GIS可以提供歷史數(shù)據(jù)管理，方便檢核任意時(shí)期的管線數(shù)據(jù)。2)管線三維展示管線的錯(cuò)綜復(fù)雜，其分布在地下、水下、空中等，二維圖無(wú)法表現(xiàn)出其各個(gè)管線之間關(guān)系，有些管線上下起伏，與地面垂直的一段管線在平面圖上只能以一個(gè)點(diǎn)與相應(yīng)注記來(lái)表示，視覺(jué)效果不直觀。只有通過(guò)三維方式才能夠真實(shí)反映其空間位置關(guān)系。3)數(shù)據(jù)監(jiān)理查錯(cuò)人為的錄入海量各種數(shù)據(jù)源（如基礎(chǔ)地形圖、管線的屬性等），難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，而這些管線相關(guān)空間及屬性數(shù)據(jù)在錄入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可以自行檢查，譬如：某一區(qū)域坐標(biāo)、高程等必須在當(dāng)前工作空間內(nèi)，否則不容許導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。4)管線的自動(dòng)接邊處理管線數(shù)據(jù)是需要時(shí)常更新，新的測(cè)量管線數(shù)據(jù)入庫(kù)后，測(cè)量的管線存在著外測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)，這樣在導(dǎo)入以后，就有可能出現(xiàn)重點(diǎn)、重線，而在新測(cè)量數(shù)據(jù)的入庫(kù)過(guò)程中也有與當(dāng)前的管線數(shù)據(jù)出現(xiàn)重點(diǎn)、重線的情況，或者由于測(cè)量的誤差，本來(lái)相連接的管線沒(méi)有接上，所以管線的自動(dòng)接邊是實(shí)現(xiàn)對(duì)管線的重點(diǎn)、重線數(shù)據(jù)的檢查，進(jìn)行接邊處理。5)管線數(shù)據(jù)的各種查詢方式在實(shí)際查詢管線過(guò)程中，也許我們只知道管線的某一參數(shù)，如測(cè)量單位名、管線分布于某一道路口等，GIS提供了多種信息查詢方式，可以方便快捷的找到所需管線 6)管線數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析以及輸出GIS中管線數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)合了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有管線的信息統(tǒng)計(jì)與分析。在管線的屬性編輯過(guò)程中，可以選擇統(tǒng)計(jì)的管線類別，以及包括管線年代、管線的橫斷面積范圍、管線材質(zhì)、管線權(quán)屬單位以及所在的道路名稱等條件并能以圖表的形式打印輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。目前國(guó)內(nèi)已完成的交通規(guī)劃及地理信息系統(tǒng)項(xiàng)目層出不窮。例如黃山市綜合交通地理信息系統(tǒng)、黑龍江省綜合交通地理信息系統(tǒng)、廣東省綜合交通地理信息系統(tǒng)、廣東省綜合交通規(guī)劃管理系統(tǒng)、新疆自治區(qū)綜合交通地理信息系統(tǒng)、鐵路客流地理信息系統(tǒng)、中國(guó)集裝箱運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃研究管理信息系統(tǒng)、廣東省揭陽(yáng)市綜合交通發(fā)展研究、江蘇省智能化地理信息系統(tǒng)等，但這些項(xiàng)目主要側(cè)重于信息數(shù)據(jù)的分析、處理和可視化，用于交通的宏觀管理工作。GIS在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展近幾年非常迅速，以下為GIS目前在農(nóng)業(yè)的主要應(yīng)用1)農(nóng)業(yè)的布局劃分：GIS可根據(jù)區(qū)域農(nóng)業(yè)資源特點(diǎn)，在環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)積累的大量農(nóng)業(yè)環(huán)境和資源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行作物種植的適宜性評(píng)價(jià)和土壤適宜性等評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)用地分級(jí)信息管理，土壤適宜性分析，作物種植分析，農(nóng)田變更監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、查詢等功能，并在此基礎(chǔ)上顯示與打印輸出農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局現(xiàn)狀圖，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃圖。2)種植業(yè)管理：GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力可以實(shí)現(xiàn)糧食、棉花、水果、蔬菜、茶葉、等種植業(yè)信息的管理。此外還可以實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量管理，指導(dǎo)科學(xué)施肥，監(jiān)測(cè)植物疫情，種植業(yè)產(chǎn)品供求信息分析與發(fā)布等。如：作物監(jiān)控與估產(chǎn)：農(nóng)情及農(nóng)作物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要針對(duì)社會(huì)關(guān)心的農(nóng)田水肥、農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，每類監(jiān)測(cè)內(nèi)容又可以分為若干子項(xiàng)目，可以選擇任意監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)子項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。農(nóng)情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)通過(guò)預(yù)設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目參數(shù)的閾值范圍，當(dāng)特定農(nóng)田地塊的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目值處于此范圍時(shí)，在農(nóng)田專題圖上以特殊顏色顯示；同時(shí)，還提供了按區(qū)域和時(shí)間輸出動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)專題報(bào)告的功能；病蟲(chóng)草害防治：在植物保護(hù)領(lǐng)域，ArcGIS的主要作用包括分析病蟲(chóng)草害發(fā)生的空間動(dòng)態(tài)、評(píng)估其發(fā)生的適宜環(huán)境及影響因子，監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析等。GIS應(yīng)用于病蟲(chóng)害管理：進(jìn)行害蟲(chóng)的風(fēng)險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。一、將病蟲(chóng)危害的歷史圖片數(shù)字化，進(jìn)行疊加分析，得到病蟲(chóng)害發(fā)生頻率分布圖，再把此圖與植被類型及生物地理氣候圖疊加，找出最易暴發(fā)成災(zāi)的區(qū)域和氣候，用于將來(lái)的暴發(fā)預(yù)測(cè)；二、進(jìn)行病蟲(chóng)害空間分布動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，用GIS可對(duì)同一區(qū)域或相