導語：如何才能寫好一篇地理信息系統(tǒng)及其應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：GIS；空間數據；系統(tǒng)應用

Abstract: the article discusses the geographic information system (GIS) function, characteristics and development, exploring the application of GIS in the urban construction and the development direction.

Keywords: GIS; The spatial data; System application

中圖分類號：G623.45文獻標識碼：A 文章編號：

測繪技術

0.引言

GIS（Geographic Information System），地理信息系統(tǒng)，是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發(fā)展而發(fā)展起來的一個新興技術，是采集、儲存、管理、分析、描述和應用整個或部分地球表面與空間和地理分布有關的計算機系統(tǒng)。它的獨特之處就在于能夠把地理位置和相關屬性信息有機地結合起來，其操作對象是空間數據，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數據的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理結果。隨著GIS技術在國民經濟建設各領域、各部門的應用日益普及和深入，GIS的潛在價值正在不斷地發(fā)現和挖掘。GIS系統(tǒng)作為國民經濟重要基礎設施之一的重要性和不可替代性正在被廣泛認識和接受。GIS正在逐漸成為各種各樣基于IT的信息系統(tǒng)和應用系統(tǒng)的公共平臺。GIS需要發(fā)揮的已不僅僅是其傳統(tǒng)同時也是最基本的作為空間查詢檢索和專題制圖輔助工具的那些功能和作用，更重要地，GIS正在逐步成為一種與我們的工作、學習、生產和生活密不可分的重要因素。

1.地理信息系統(tǒng)在國內的研究應用。

雖然目前地理信息系統(tǒng)軟件很多，但對它的研究應用，歸納概括起來與兩種情況。一是利用GIS系統(tǒng)來處理用戶的數據；二是在GIS基礎上，利用它的開發(fā)功能進行二次開發(fā)，成為用戶的專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。近年來，隨著我國經濟建設的迅速發(fā)展，加速了地理信息系統(tǒng)的應用進程，在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農業(yè)、制圖等領域發(fā)揮了重要作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。

1.1 GIS的技術特點

GIS的數據輸入是將現有資料按照統(tǒng)一的參考坐標系統(tǒng)、統(tǒng)一的編碼輸入到數據庫中的過程。常規(guī)做法有地圖上手扶跟蹤數字化、圖形掃描等，目前GIS的輸入越來越多地借助非地圖形式，如利用RS（遙感技術）數據和GPS（全球定位系統(tǒng)）數據作為數據源；GIS的數據處理重要包括數據編輯、數據綜合、數據變換等，最終形成具有拓撲關系的空間數據庫。GIS中的數據分為柵格數據和矢量數據，大多數GIS系統(tǒng)采用了分層技術，即根據地圖的某些特征，把它們分成若干圖層分別儲存，重要可以根據需要選定不同的圖層疊加以形成各種專題地圖。

在空間分析和統(tǒng)計方面GIS幫助確定地理要素之間新的關系，為用戶提供一個解決各類專門問題的工具。GIS的空間分析分為兩大類：矢量數據空間分析和柵格數據空間分析。矢量數據空間分析包括：空間數據查詢和屬性數據分析、緩沖區(qū)分析、網絡分析等。柵格空間數據分析包括：記錄分析、疊加分析、統(tǒng)計分析。

1.2 GIS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的區(qū)別

GIS有別于DBMS（數據庫管理系統(tǒng)）。GIS具有以某種選定的方式對空間數據進行解釋和判斷的能力，而不是簡單的數據管理，即使存貯了圖形，也是以文件形式管理，圖形要素不能分解、查詢，沒有拓撲關系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DMBS。

GIS有別于MIS（管理信息系統(tǒng)）。GIS要對圖形數據庫和屬性數據庫共同管理、分析和應用。MIS則只有屬性數據庫的管理，即使存貯了圖形，也是以文字形式管理，圖形要素不能分解、查詢，沒有拓撲關系。管理地圖和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。

GIS有別于地圖數據庫。地圖數據庫僅僅是將數字地圖有組織地存放起來，不注重分析和查詢，不可能去綜合圖形數據庫和屬性數據進行深層次的空間分析和提供輔助決策的信息，它只是GIS的一個數據源。

GIS有別于CAD系統(tǒng)。二者雖然都有參考系統(tǒng)，都能描述圖形，但CAD系統(tǒng)只處理規(guī)則的幾何圖形，屬性庫功能弱，更缺乏分析和判斷能力。

2.GIS對城市發(fā)展的影響

2.1 GIS在城市建設的應用

空間規(guī)劃是GIS的一個重要應用領域，城市規(guī)劃和管理是其中主要內容。利用GIS技術可進行城市規(guī)劃的輔助設計、工程選址等工作，也可進行城市管理的規(guī)劃控制、輔助決策等工作。在大規(guī)模城市基礎設施建設中，根據區(qū)域地理環(huán)境特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內選擇最佳位置，充分體現了GIS的空間分析能力。

2.2 GIS在城市規(guī)劃中的作用

在GIS中，由于所獲取的地圖數據詳盡、可靠、準確，大大提高了城市規(guī)劃的科學性。同時，計算機的高速運算和具有極強的邏輯判斷功能，可在短時間內提供多方案比選，增加了規(guī)劃設計方案的合理性。而且，計算機可以自動地生成各種規(guī)劃用圖、表格和報告，利用數據庫又易于刪補、更新，因而還可以實現城市規(guī)劃的動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)設計。通過對GIS的研究和使用，充分發(fā)揮數字地圖在城市規(guī)劃設計中的作用，使信息的獲取和使用臻于統(tǒng)一，促進城市規(guī)劃工作。

2.3對城市GIS的展望

隨著城市信息化進程的快速發(fā)展，城市GIS將會在政府宏觀決策、城市建設的各個領域中發(fā)揮出越來越重要的作用，城市GIS發(fā)展將面臨許多方面的挑戰(zhàn)。城市地理信息系統(tǒng)建立后，有條件進行小范圍的局部更新，要堅持通過竣工驗收的方式，進行竣工測量，保證地理信息數據的質量和觀勢性。同時，充分利用信息科學、計算機技術和網絡技術，不斷完善城市地信息處理數據系統(tǒng)，加強城市地理信息服務系統(tǒng)功能的開發(fā)和城市地理信息網絡交換系統(tǒng)的建設，從而實現地理信息的快速獲取與更新、智能化處理和一體化管理、網絡化生產管理與分發(fā)服務，相信城市GIS必將迎來一個迅速發(fā)展的嶄新階段。

3.結束語

地理信息系統(tǒng)是一個非常全面而又非?；A的應用系統(tǒng)，優(yōu)秀的地信息系統(tǒng)可為許多專業(yè)領域提供基礎的信息情況，并通過多種計算機技術進行分析及輔助覺得，本套系統(tǒng)中實用功能按照人們日常生活、工作、出行的需求進行設計，以人們的最熟知的操作習慣入手，可為公眾提供更多更全面的服務。GIS的發(fā)展速度和規(guī)?？涨?。它正在與GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感系統(tǒng)）、DPS（數字攝影測量系統(tǒng)）、ES（專家系統(tǒng)）和多媒體技術進一步融合，擴展其功能。一旦更全面地解決了數字地圖信息的自動采集問題，加強了空間技術的研究，將空間數據庫與方法庫、知識庫聯(lián)接起來，GIS又將向集成化、智能化方向發(fā)展。將有力地推動城市規(guī)劃管理的嚴格性，決策的科學性和設計的高效率。

參考文獻：

[1]郭仁忠.空間信息[M].武漢:武漢測繪科技大學出版社.2000.

[2]黃杏元.地理信息系統(tǒng)概論[M]. 北京:高等教育出版社.1990.

[3]李志偉.地理信息系統(tǒng)及其應用[J].計算機工程與應用,1995.

[4]陳述彭.地理信息系統(tǒng)導論.北京:科學出版社,1999.

[5]邊馥苓.地理信息系統(tǒng)原理和方法.武漢:武漢測繪科技大學出版社,1996.

[6]郭倫等.地理信息系統(tǒng)統(tǒng)一原理、方法與應用.北京:科學出版社,2001.

篇2

Abstract: GIS geographic information system is based on geo-spatial database with the support of the computer hardware and software. application engineering and information science theory are carried out for scientific management and integrated analysis of geographical data with spatial content in order to provide management information for decision-making technology systems. In recent years, GIS technology is increasingly applied to urban transport planning and plays an increasingly important role.

關鍵詞:交通規(guī)劃;GIS技術;地理數據

Key words: transportation planning;GIS technology;geographic data

中圖分類號:P20文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)21-0236-01

1地理信息系統(tǒng)(GlS)的數據和功能特性

地理信息系統(tǒng)GIS(Geographic Information System)是用于獲取、存儲、查詢、分析以及顯示具有地理參照數據的一種計算機系統(tǒng),它能夠把空間數據和相關屬性數據有機地結合起來,實現空間地理數據和屬性數據的共同處理、查詢和分析。

早期GIS功能主要是實現由人工向機助制圖的轉變,地學分析功能等較為簡單的功能。隨著計算機圖形學和數據庫理論的發(fā)展成熟,GIS表現出日益強大的數據管理組織和空間分析能力,在功能復雜性上區(qū)別于其他系統(tǒng)。地理可視化功能使GIS不再只是提取實體間有用聯(lián)系的數據庫管理工具,分析功能使其不只是一個自動繪圖應用系統(tǒng),數據庫管理特性使其能夠在無預定義的地理相關實體之間捕獲空間和拓撲關系。將GIS本身定位為一種最終信息的集成技術,提供數據管理和建模平臺來整合各種來源的空間和屬性數據。

2建立和完善城市交通綜合管理需解決的GIS問題

①空間布局問題。既能夠展示現有的空間布局狀況,又能夠表達規(guī)劃人員對于未來空間布局的規(guī)劃與預期。②網絡計算問題。這屬于優(yōu)化布局的問題。即看某種規(guī)劃方案是否合理,比如從秦皇島出發(fā)運輸某種貨物到達廣州搜企網,在運輸路徑、運輸工具、時間和經費等方面的選擇上進行綜合的網絡計算,從而得出投入回報比最優(yōu)的方案。③動態(tài)設置問題。交通狀況不是一成不變的,要根據時刻變化的動態(tài)來進行數據更新,在此基礎上再進行規(guī)劃設計。④區(qū)域分析問題。交通不是一個孤立的存在,它與周圍的經濟、人口、自然環(huán)境等都會發(fā)生關聯(lián),所以進行區(qū)域分析是交通規(guī)劃工作的要義之一。⑤時空歷史變化的對照問題。瞬息萬變的現實會導致大量的歷史數據,如何存儲歷史數據,如何處理變化后的數據,如何更新數據,如何在歷史數據和最新數據之間進行自由轉換,這也是GIS平臺要解決的任務之一。

3GIS在城市交通管理規(guī)劃中的應用

GIS 與各種應用模型的結合也使人們可以在數據資源和管理階段之上構建對空間決策進行分析和可視化的復雜模型,廣泛應用在城市交通設施管理、交通控制、安全分析、環(huán)境評估和交通規(guī)劃等交通領域中,功能可以得到進一步拓展。在城市交通管理規(guī)劃中,基于地理的分析是決策的基本要求。普通數據庫管理系統(tǒng)無法應對大規(guī)模的復雜數據。在交通規(guī)劃系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)空間數據的相似性基礎上,可以利用GIS來管理數據資料和網絡信息,建立點線面的空間數據與交通專業(yè)數據庫間的各種映射關系,將GIS的許多功能結合到交通管理規(guī)劃過程中。

①專題圖制作?？梢岳脛討B(tài)分布來制作國道技術等級分布圖,即在不同的路段、建造技術處于何種水平,整個的分布狀況如何利用動態(tài)分布來表達交通量,比如長三角國道交通量分布圖;利用緩沖區(qū)分析來制作的104國道區(qū)域經濟干線輻射能力示意圖,目的是看范圍內路線的選擇是否合理;利用網絡分析來確定從產地到消費地以什么樣的運輸方案才最優(yōu),比如制作現代物流運輸系統(tǒng)規(guī)劃方案示意圖等等。②地理數據的導入、導出。今天的GIS工具,已經可以自由實現地理數據的導入和導出。比如可以從系統(tǒng)中以行政區(qū)劃或屏幕裁減的方式導出空間數據,帶到工地現場進行辦公,同樣,也可以把外出辦公后采集的數據導入到整個系統(tǒng)中去。③多媒體表達。GIS系統(tǒng)能夠與OA等其他系統(tǒng)兼容,從而能夠滿足規(guī)劃報告的多媒體表達的需要。比如,它可以同時表達圖形、文本、表格和視頻信息。

4GlS在城市交通規(guī)劃方面的重要作用

GIS使人們可以在數據資源和管理階段之上構建對空間決策進行分析和可視化的復雜模型,廣泛應用在城市交通設施管理、交通控制、安全分析、環(huán)境評估和交通規(guī)劃等交通領域中,功能得到進一步拓展。在城市交通管理規(guī)劃中,基于地理的分析是決策的基本要求。在交通規(guī)劃系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)空間數據的相似性基礎上,可以利用GIS來管理數據資料和網絡信息,建立點線面的空間數據與交通專業(yè)數據庫間的各種映射關系,將GIS的許多功能結合到交通規(guī)劃過程中。GIS是為解決與地理位置有關的問題而建立起來的計算機技術系統(tǒng),已經被廣泛應用于自然資源管理、市場分析、設施管理和軍事模擬上。借助于GIS管理城市交通共用信息平臺中的交通信息,實現了交通信息管理的可視化,也有助于交通信息的數據挖掘和交通管理的輔助決策。

①GIS是規(guī)劃效率的發(fā)動機,也就是說GIS系統(tǒng)的使用提高了規(guī)劃制作的效率。②GIS是規(guī)劃成果質量的催化劑。GIS平臺能夠把所有的數據都整合在一起,提高了規(guī)劃方案成果的質量。③GIS是規(guī)劃數據標準化的強有力工具。在沒有使用GIS工具和平臺前的手工作業(yè)時代,各種數據都分散在不同的規(guī)劃人員手中漢陽科技,難以保證數據的標準化,而使用GIS工具和平臺后,所有的規(guī)劃人員都是從同一個平臺上調用數據,從而能夠保證數據的標準化。④GIS是規(guī)劃數據和成果的共享平臺。通過GIS平臺,不僅可以方便地調用數據,還能夠可以看到所有的文本信息,展示規(guī)劃的成果。通過引入GIS技術,提高了交通規(guī)劃業(yè)務工作的效率,簡化了業(yè)務流程。

參考文獻:

篇3

關鍵詞：GIS；發(fā)展；演化

一、前言

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）是一種專門用于采集、存儲、管理、分析、和表達空間數據的信息系統(tǒng)。其既是表示、模擬現實空間世界和進行空間數據處理分析的“工具”，也可看作是人們用于解決空間問題的“資源”，同時還是一門關于空間信息處理分析的“科學技術”。

二、GIS的提出和迅速發(fā)展

50年代，由于電子計算機科學的興起和它在航空攝影測量與地圖制圖學中的應用，使人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和處理各種與空間和地理分布有關的圖形和屬性數據，并希望通過計算機對數據的分析來直接為管理和決策服務，這樣就導致了地理信息系統(tǒng)的問世。

1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數據庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發(fā)展土地信息系統(tǒng)（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大測量學家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系統(tǒng)這一術語，并建立了世界上第一個GIS—加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。稍后，美國哈佛大學研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。但是，由于當時計算機技術水平不高，存儲量小、磁帶存取速度慢，使得GIS帶有更多的機助制圖色彩，地學分析功能極為簡單。當時的系統(tǒng)能實現手扶跟蹤數字化地圖，進行地圖數據的拓撲編輯，分幅數據的拼接，并發(fā)展了基于柵格的操作方法。

進入70年代以后，由于計算機硬件和軟件技術的飛速發(fā)展，尤其是大容量存取設備—磁盤的使用，為空間數據的錄入、存貯、檢索和輸出提供了強有力的手段。用戶屏幕和圖形、圖像卡的發(fā)展增強了人機對話和高質量圖形顯示功能，促使GIS朝著實用方向迅速發(fā)展。一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)。GIS這一技術成為一個引人注目的領域。

三、80年代的GIS—地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）

80年代是GIS在理論、方法和技術上取得突破與趨向成熟的階段。由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的問世，推出了第四代計算機，特別是微型計算機和遠程通訊傳輸設備的出現，為計算機的普及應用創(chuàng)造了條件，加上計算機網絡的建立，使地理信息的傳輸效率得到極大的提高。另外，軟件開發(fā)工具的廣泛應用和數據庫技術的推廣，推動了GIS的數據處理能力、空間分析功能、人機交互對話、地圖的輸入、編輯和輸出技術的進一步發(fā)展，并逐步走向成熟。GIS的應用從解決基礎設施的規(guī)劃（如道路、輸電線等）轉向更加復雜的區(qū)域開發(fā)問題。當時，GIS已跨越國界，在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術結合，開始應用于全球性的問題（如全球變化、全球沙漠化監(jiān)測等）。因此，國際著名的GIS專家，即前面提到的R.T.Tomlinson認為：“如果70年代是GIS發(fā)展的鞏固時期，那么80年代則是國際上GIS發(fā)展具有突破性的年代”。這個時期，GIS還保留有地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的含義和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）

地理信息系統(tǒng)技術的應用大大提高了人類處理和分析大量有關地球資源、環(huán)境、社會與經濟數據的能力，而地理信息系統(tǒng)技術及其應用的進一步發(fā)展則必須以地球信息機理理論為基礎。陳述彭院士在論述地理信息系統(tǒng)發(fā)展時強調了對于地球信息基礎理論的研究，并指出地球信息基礎理論的實質內容：地理信息系統(tǒng)已不僅僅限于物質流與能量流的信息載體，而且包括研究地學信息流程的動力學機理與時空特征、地學信息傳輸機理及其不確定性(多解)與可預見性等；并認為：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于這個Info還包括很多地學規(guī)律，其分析模型必須以地學為基礎。

Goodchild于1992年提出地理信息科學(Geographic information Science)的概念。地理信息科學主要研究在應用計算機技術對地理信息進行處理、存貯、提取以及管理和分析過程中所提出的一系列基本問題，如數據的獲取和集成、分布式計算、地理信息的認知和表達、空間分析、地理信息基礎設施建設、地理數據的不確定性及其對于地理信息系統(tǒng)操作的影響、地理信息系統(tǒng)的社會實踐等。地理信息科學的提出是地理信息系統(tǒng)技術及應用發(fā)展到相當水平后的必然要求，它是在人們不再滿足于僅僅利用計算機技術來對地理信息進行可視化表達及其空間查詢，而強調地理信息系統(tǒng)的空間分析和模擬能力時產生的；它在注重地理信息技術發(fā)展的同時，還注意到了與地理數據、地理信息有關的其他一些理論問題，如地理數據的不確定性、地理信息的認知以及社會對于地理信息技術運用于實踐的認可等。由此可見，地理信息科學在地理信息技術研究的同時，還指出了對于支撐地理信息技術發(fā)展的基礎理論研究的重要性。 世紀之交，由于地理信息系統(tǒng)的應用日益廣泛，加上航空和航天遙感、全球定位系統(tǒng)、數字網絡(Internet)和地理信息系統(tǒng)等現代信息技術的發(fā)展及其相互間的滲透和整合，逐漸形成了以地理信息系統(tǒng)為核心的地球空間信息集成化技術系統(tǒng)，為解決區(qū)域范圍更廣、復雜性更高的現代地學問題提供了新的分析方法和技術保證；同時，這些現代信息技術的綜合發(fā)展及其應用的日益深廣，掀起了全球變化研究與對地觀測計劃的新高朝，于是時勢造英雄，促使一門新興的交叉學科“地理信息科學”的脫穎而出。這個時期，GIS己經漸變地含有地理信息科學（Geographic Information Science，GIS）的含義和意思。

五、現在的GIS—地理信息服務(Geographic Information Service，GIS)

近年來，隨著地理信息產業(yè)的建立和地球數字化產品的普及應用，GIS的發(fā)展進入到各行各業(yè)乃至各家各戶的用戶時代，成為人們生產、生活、學習和工作中不可缺少的工具和助手。這個時期，社會對GIS的認識普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系統(tǒng)已成為許多機構（特別是政府決策部門）必備的工作和決策咨詢系統(tǒng)。國家級乃至全球級的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關注的問題，地理信息系統(tǒng)已被列入“信息高速公路”計劃，也是美國前副總統(tǒng)戈爾提出的“數字地球”戰(zhàn)略的重要組成部分。地理信息系統(tǒng)的研究和應用正逐步形成行業(yè)，具備了走向產業(yè)化的條件。

近來，個人數字助理（Personal Digital Assistant，PDA）、移動電話的普及給新的應用創(chuàng)造了許多機會。這樣的應用有流動工作人員和基于位置服務。流動工作人員，顧名思義，他們工作在遠程位置，如客戶處、分公司或者野外現場。這些工作人員經常要為完成某項任務下載一段所需的數據，在遠端使用這段數據，然后在每天工作結束的時候將改動更新（同步地）到主數據庫上。這種場景的一個重要方面是：客戶端保留有數據，并以離線方式在本地對數據進行操作?；谖恢梅盏氖褂檬墙陙沓霈F的一個重要趨勢，這類服務徹底改變了對用戶地理位置的依賴。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）的應用，可以很容易確定任何一個客戶/使用者的精確位置，并根據用戶的地理位置提出最佳解決方案?；谖恢梅盏挠绊懞椭匾源偈归_放GIS協(xié)會（Open GIS Consortium，OGC）提出了開放位置服務（Open Location Service，OpenLS），希望能夠將地理空間數據和地理操作的資源集成到位置服務和電信基礎設施中去。美國聯(lián)邦政府已于2001年10月頒布了規(guī)定：所有蜂窩電話的位置在67%的使用時間里必須是可追蹤的，追蹤精度為 125米。這樣，一方面人們總在評述著Internet革命“消滅”了地理的概念，與此同時，對于空間技術的需求卻在不斷增長。位置服務（Location Based Service，LBS）的巨大魅力在于通過固定或移動網絡發(fā)送GIS功能和基于位置信息，從而在任何時間應用到任何人、任何位置和任何設備上。當前，LBS已成為科學研究、技術發(fā)展和市場開拓領域共同的熱點話題。此時，GIS已朝著地理信息服務(Geographic Information Service，GIS)的方向發(fā)展。

六、結　論

篇4

2013年3月，科技部下發(fā)“關于2012年度國家工程技術研究中心立項的通知”，中國地質大學（武漢）依托已有“湖北省地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)與應用工程技術研究中心”和“教育部地理信息系統(tǒng)軟件及其應用工程技術研究中心”申報建設的“國家地理信息系統(tǒng)工程技術研究中心”獲批立項。

國家地理信息系統(tǒng)工程技術研究中心，著重圍繞地理信息系統(tǒng)產業(yè)發(fā)展的關鍵技術問題，針對地礦、資源、海洋、農業(yè)、水利、氣候、環(huán)保、交通、石油、化工、防災減災、國家安全等方面對地理信息技術的迫切需求，開展地理信息系統(tǒng)基礎平臺及關鍵技術等方面的研究，重點突破地理信息系統(tǒng)構架體系技術、時空數據管理技術、時空分析與模擬技術等關鍵技術，促進地理信息產業(yè)技術的進步和升級，進一步增強中國地質大學在該領域的優(yōu)勢和特色，并帶動學校與數字地球各相關學科快速發(fā)展。

1.需求分析

具有相關需求的包括：工程中心3S軟件集成測試開發(fā)環(huán)境的需求；云構架環(huán)境下對海量地理數據的空間計算及多維時空的智能化計算需求；海量遙感數據管理、處理分析和服務需求；新型軟/硬件架構的GIS體系研究以及實現海量空間數據的跨平臺、高效并行計算以及云計算能力需求；實現海量數據一體化管理與集成服務能力需求；感知技術、移動計算，以及嵌入式設備三維可視化等研究與開發(fā)需求；面向過程模擬的多維時空數據模型、大規(guī)模多維時空數據一體化管理、多維可視化表達等研究需求。

2.建設目標

（1）為開展GIS工程技術研發(fā)、工程實驗環(huán)境建設與服務平臺建設、人才隊伍建設，制定良好的管理體制及運行機制提供環(huán)境。

（2）建設實現“一流的工程化、產業(yè)化水平、一流的工程技術人才、一流的工程實驗條件、一流的管理運行水平”。

（3）形成一套GIS工程技術創(chuàng)新、成果轉化驗證、技術擴散體系。

（4）提升學校學科建設的信息化水平，促進我國地理信息系統(tǒng)產業(yè)發(fā)展。

二、建設內容

1.建設方案

（1）GIS工程中心軟件開發(fā)測試平臺環(huán)境建設

為大型分布式GIS架構，海量空間數據庫庫，高效智能空間計算，多維時空模擬，移動GIS等方面的開發(fā)、研究及測試提供基礎的軟，硬件IT環(huán)境。

（2）GIS工程中心地理空間信息公共服務平臺建設

部署萬兆網絡、高性能的服務器和云計算平臺等，為產業(yè)化服務與推廣，以及建立公共的服務平臺提供條件。

（3）GIS工程中心人才隊伍建設

引進成熟的云服務支撐技術，項目管理和軟件測試工具，各種先進開源的技術研究測試等，為工程技術人員提供有利學習研究環(huán)境。

2.項目實施技術路線

（1）軟硬件選型及采購

1）刀片機箱；

2）服務器系統(tǒng)：刀片服務器/機架式服務器；

3）磁盤存儲系統(tǒng)；

4）云服務平臺基礎軟件；

5）開發(fā)測試服務平臺軟件。

（2）基礎云服務平臺搭建

（3）開發(fā)測試服務平臺及管理系統(tǒng)搭建

其中一部分為網絡中心：部署云計算平臺系統(tǒng)，涉及云平臺管理服務器，監(jiān)控服務器，計費服務器、云計算服務器資源池以及存儲等IT基礎資源。并提供網絡設備接入校園網，為云計算平臺及其上的業(yè)務系統(tǒng)提供網絡接入服務。

另一部分為信息工程學院：部署公益性性能測試平臺，供學院進行部署應用和研究測試，部署大型空間計算系統(tǒng)已經空間數據庫系統(tǒng)。

第三部分為工程中心終端接入，作為信息終端接入，訪問信工學院，網絡中心，校園網，公共互聯(lián)等網絡。

3.平臺特點

GIS工程研究項目的計算資源按需分配，可動態(tài)調整；為各種GIS工程項目的快速自動化測試提供了基礎環(huán)境；提供了對各種GIS研究項目物理機、虛擬機和虛擬環(huán)境的全面監(jiān)控和預警能力。

4.性能指標

已集成x86/Power等多種型號的刀片中心和高性能服務器，統(tǒng)一提供云計算服務；提供10種以上的不同操作系統(tǒng)鏡像，目前研究項目所用虛擬機實例已達50個以上；基于FC SAN提供的存儲資源達到110T以上；提供萬兆以太網接入訪問速率。

三、經驗總結

該平臺帶來的效益：

（1）GIS云服務平臺為GIS軟件開發(fā)測試帶來時間效率上的提升

（2）GIS云服務平臺為GIS軟件開發(fā)測試帶來資源使用效率上的提升

在該平臺的建設過程中，取得了一些經驗與大家分享：

系統(tǒng)部署要模版化，避免手工進行服務器、網絡、存儲、集群、高可用性等系統(tǒng)配置；

運維管理模式應從傳統(tǒng)的物理環(huán)境擴展為物理+虛擬環(huán)境的管理；

提高軟硬件設備的利用率，優(yōu)化資產利用；

實現靈活的計費計量，科學衡量為業(yè)務部門提供管理成本核算參考；

管理和部署復雜、復合應用，應跨越不同基礎平臺，快速構建應用測試環(huán)境；

篇5

1　地理科學在科學體系中的地位

錢學森在20世紀80-90年代逐步完成了總結全人類研究的科學體系。概括起來分11個門類、5大巨系統(tǒng)、4項建設（圖1、圖2、圖3、表1），下面分別表述原著與解解的內容。

附圖

圖1　錢學森論人類的知識體系

fig.1 the statement of human knowledge system by qian xuesen

錢學森將當今人類對科學知識的體系，分為數學科學、自然科學、地理科學、社會科學、建筑科學、軍事科學、人體科學、思維科學、行為科學、系統(tǒng)科學與美學11個體系。對上述人類知識體系解讀，可以將自然科學、社會科學和地理科學作為客體世界的主要研究對象；而人體科學、思維科學和行為科學作為人類主體的主要研究對象；建筑科學界于客體與主體科學之間；軍事科學實際上是指謀略科學（包括經濟、政治、軍事等），是在掌握所有科學基礎上的智慧較量；美學是縱貫于各個學科的；數學科學與系統(tǒng)科學是橫貫于各個學科的。因此有以下的科學分類網絡系統(tǒng)（圖2）。

附圖

圖2　科學分類的網絡體系

fig.2 the network system of science classification

在五個開放的、復雜巨系統(tǒng)中（圖3），地理系統(tǒng)與星系系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)并列，其中的物理、地理、事理、人理、腦理中的“理”都是指研究的“規(guī)律”。

錢學森提出的社會主義總體設計部（表1）中，除了政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設外，特別提出地理建設，筆者將其修改為地理系統(tǒng)工程，并增加了人口、科教、城鎮(zhèn)、資源、災害、產業(yè)。

表1　社會主義建設的系統(tǒng)結構（略有修改）

tablel the system structure of socialism construction

附圖

2　地理信息科學

20世紀70年代以來，隨著航天技術的迅猛發(fā)展，來自外層空間的遙感、遙測、定位、通訊信息海量地增加；隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，處理與解決這些海量數據的能力大幅度地提高。地理信息系統(tǒng)、地理專家系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)應運而生，使得地理信息科學首先獲得發(fā)展的機會。正是地理信息科學這門用高新技術武裝起來的技術科學的發(fā)展，帶動了整個地理科學的建立與發(fā)展。

附圖

圖3　五個開放的復雜巨系統(tǒng)

fig.3 five open complex giant system

地理信息科學的主要內容就是天地信息一體化網絡系統(tǒng)，包括航天信息網絡系統(tǒng)（外層空間衛(wèi)星之間的信息網絡）、地面的網絡系統(tǒng)、天地之間的網絡系統(tǒng)三部分，是有線網絡與無線網絡連通的一體化網絡系統(tǒng)。1998年筆者發(fā)表了“航天信息與地理信息一體化網絡系統(tǒng)及其應用”的論文[5]，2002年又發(fā)表了“論地理信息科學的發(fā)展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學的創(chuàng)始與發(fā)展，當前各行各業(yè)都在進行數字化或信息化的建設，實際上都是天地信息一體化網絡中的部分子網絡或子系統(tǒng)。地理信息科學中最重要的原創(chuàng)性的成果是遙感信息模型與地理信息編碼模型。

隨著遙感信息的大量獲取，數學家以模式識別為工具對遙感信息進行圖像處理與分類，使用的數學工具主要是數理統(tǒng)計的方法，把遙感信息看成是沒有成因關系的隨機變量；物理學家則把獲取遙感的物理過程視為遙感信息的成因，因此采用反演的方法，使用輻射傳輸方程為主的數學工具，事實上不承認地理現象的不確定性；大多數地理學家將遙感信息當成系列成圖的基礎信息，快速、準確地制作系列地圖。地圖是符號系統(tǒng)，其信息量遠不可與遙感信息量比較，地圖學家把遙感信息轉化成符號系統(tǒng)的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復雜現象中的非遙感信息轉變?yōu)闅w一化的影像信息，與遙感信息一起用方程、統(tǒng)計與相似準則結合，也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結合；確定性與不確定性（包括隨機的不確定性、模糊的不確定性、灰色的不確定性、分形的不確定性）辯證統(tǒng)一；圖像與方程（一個像元或一個圖斑、一個方程）耦合；抽象思維與形象思維互動而建立起來的一種地理復雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術的推動下才有可能產生。這種信息模型是遙感信息與地理信息連接的紐帶。

地理信息系統(tǒng)本來就是為了制作地圖而創(chuàng)建的，因此地圖學家將從遙感中提取的系列地圖存入地理信息系統(tǒng)，是順理成章的。但是這種地理信息系統(tǒng)無論空間分析功能多么強大，也不可能進行模型計算，外掛、內嵌種種方式都不可能解決直接進行模型計算問題。系列地圖存入計算機的圖形庫時，信息又是冗余的，因此帶來一系列與計算機技術發(fā)展格格不入的疑難，最為典型的是數據挖掘，數據挖掘說明存在數據庫中的信息有冗余。遙感信息模型的運算要求地理信息系統(tǒng)可以直接進行模型計算，由此地理信息編碼模型應運而生[10,11]。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)以圖形的疊合(overlay)為主；而能夠進行遙感信息模型運算的地理信息系統(tǒng)則以像元或圖斑中的多位編碼的抽取(extract)為主。這又是完全相反的途徑。地理信息編碼模型還是地理定量信息與定性信息轉化的紐帶，也是地理信息系統(tǒng)中屬性庫與地理專家系統(tǒng)中知識庫聯(lián)系的橋梁。

總之，天地信息一體化網絡系統(tǒng)是開放的復雜巨系統(tǒng)，研究這個巨系統(tǒng)的地理信息科學的內容遠遠超過了3s(remote sensing,global positioning system,geographical information system)的范圍，而是以天地信息一體化網絡系統(tǒng)為核心的天—地—人—機系統(tǒng)。地理信息科學雖然是從屬于地理科學的技術科學，但是地理信息科學的誕生與發(fā)展是引領地理科學成長的核心力量，因此本刊更名時，將地理信息科學與地理科學相提并論，突出了地理信息科學的重要性。

3　地理系統(tǒng)工程

地理系統(tǒng)工程當前尚未被廣泛認識，已經認識到的也僅僅是系統(tǒng)工程在地理學中的應用。當地理信息科學中的模型在實踐中應用時，必然會涉及地理系統(tǒng)工程的可操作性。地理遙感復雜信息模型的建立，可以進行定量預報和回溯，因此為地理系統(tǒng)工程打下了工程的基礎。國民經濟的主戰(zhàn)場主要包括人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災害、城鎮(zhèn)、基建、產業(yè)等8個方面，這8個方面是互動的。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究復雜的地理系統(tǒng)工程就是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，地理系統(tǒng)工程的實踐指日可待。

4　理論地理科學

地理信息科學一方面可以進一步為地理系統(tǒng)工程提供研究方法與手段；另一方面又為理論地理科學提供技術基礎。從遙感信息模型發(fā)展到地理復雜信息模型再到地理數學[8]，為理論地理科學奠定了堅實的基礎。

理論地理科學中首要的是建立開放的復雜巨地理系統(tǒng)的理論；其次是地理類比的廣義相似理論[13]；第三是一般地理復雜模型理論與地理數學；第四是地理數學在部門地理—部門子地理系統(tǒng)工程與區(qū)域地理—區(qū)域地理系統(tǒng)工程中的應用。理論地理科學如果不能指導部門子地理系統(tǒng)工程的研究和區(qū)域地理系統(tǒng)工程的研究，那么就失去了理論意義。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究理論地理科學也是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，理論地理科學的建立指日可待。

5　地理科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用

地理學的發(fā)展經歷了“地理環(huán)境決定論”、“人類中心主義”，然后達到了地理科學的可持續(xù)發(fā)展的階段。地球上人類消耗的資源、能源是極其不平衡的，按照發(fā)達國家的水平，一個地球是滿足不了全人類的需求的?？沙掷m(xù)發(fā)展只有在信息社會中才能實現，人類一方面需要依靠科學技術開發(fā)資源，如太陽能的利用，靠基因工程使綠色植被更多地利用太陽輻射，靠納米技術直接轉化太陽能為電能；另一方面是靠信息技術節(jié)省資源、能源，如天地信息一體化網絡系統(tǒng)就是信息社會的重要支柱之一，靠航天技術獲取外層空間信息源，靠計算機技術建立信息網絡。由此可見，地理信息科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用[14]。隨著地理信息科學的發(fā)展，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)展，將為國民經濟的主戰(zhàn)場做出重要的貢獻。

由上分析，可見地理科學與地理信息科學已經被廣泛共識，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)展尚不夠充分，因此本刊更名為“地理與地理信息科學”是適時的，是既有繼承性又有發(fā)展性的；是既有前瞻性又有現實性的。在這里我們希望地理科學界的同仁，切不要輕視技術，高新技術恰恰是新理論、新應用的強大推動力。

【參考文獻】

[1]　錢學森，等.論地理科學[m].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]　錢學森.發(fā)展地理科學的建議[j].大自然探索，1987,6(19):36-46

[3]　錢學森.就“地理科學”答《地理知識》記者問[j].地理知識，1990,(1):90-93.

[4]　馬藹乃.論地理科學的發(fā)展[j].北京大學學報（自然科學版），1996,32(1):120-129.

[5]　馬藹乃.航天信息與地理信息一體化網絡系統(tǒng)及其應用[j].北京大學學報（自然科學版），1998,34(4):533-541.

[6]　馬藹乃，等.論地理信息科學的發(fā)展[j].地理學與國土研究，2002,18(1):1-8.

[7]　馬藹乃.遙感信息模型[m].北京：北京大學出版社，1997.1-165.

[8]　馬藹乃.遙感信息模型與地理數學[j].北京大學學報（自然科學版），2001,37(4):521-529.

[9]　馬藹乃.遙感地理信息模型[j].地理學報，1996,51(3):266-271.

[10]　馬藹乃.地理信息編碼模型[a].地理科學與地理信息科學論[c].武漢，武漢出版社，2000.283-302.

[11]　馬藹乃.地理知識的形式化[a].地理科學與地理信息科學論[c].武漢，武漢出版社，2000.261-274.

[12]　馬藹乃.21世紀黃河系統(tǒng)工程方略（首屆黃河論壇暨王化云治黃思想研討會）[n].黃河報（轉載），2002.

篇6

關鍵詞：土地管理；地理信息系統(tǒng)；應用；分析

中圖分類號：F301文獻標識碼： A

土地管理是一個相當廣泛的概念，包含多種數據，這些數據都具有圖形和屬性特征。其中，圖形數據涉及地籍圖、宗地圖、土地利用現狀圖、規(guī)劃圖以及各種應不同要求而制作的專題圖等圖件資料，它們描述了大量圖形目標的空間位置和相鄰關系；屬性數據則是與這些圖形數據相關的說明信息，按不同的實體類型可以分為宗地屬性、界址點屬性、界址線屬性。

土地管理的特色是對土地空間特性的管理，而這種空間特性，恰恰就為GIS的應用提供了廣闊的天地：首先，利用GIS的數據采集與編輯、信息查詢、數據庫管理、統(tǒng)計制圖、空間分析等功能，土地工作者可將已編碼的空間數據結合起來，確定其地理位置，并可以對空間數據進行邏輯分析和運算；其次，GIS在建立和分析地理對象之間的拓撲關系上具有極其強大的功能，可以對各類地物的屬性和它們的空間分布進行科學分析和最優(yōu)決策；再者，GIS的圖形用戶界面大方直觀、簡單易用，用戶能夠快速熟練地掌握其操作技能，并可以方便地瀏覽和查詢地物的分布特征及其屬性信息。此外，GIS在土地管理中的應用可以大大改善土地管理系統(tǒng)中基礎數據的收集及管理運行方式，提高土地管理工作的效率。

1 GIS在土地管理中的應用

1.1地籍信息管理

地理信息系統(tǒng)對地籍信息的管理體現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、利用類別、等級等),權屬管理(所有權、使用權、他項權利等),附著物信息(地上、地下建筑及各種設施情況),文檔信息(調查原始資料、法律、條例等)和圖形信息(地籍圖、土地利用現狀圖等)。地籍信息管理系統(tǒng)的目標是完成土地調查、登記、統(tǒng)計、評價，為地籍管理提供依據，為土地法律咨詢提供手段。在城鄉(xiāng)地籍管理領域,建立地籍管理系統(tǒng)、城鎮(zhèn)地籍管理信息系統(tǒng)、時域地籍信息系統(tǒng)、農村地籍管理信息系統(tǒng)、日常地籍管理信息系統(tǒng)。

1.2土地評價與利用規(guī)劃

土地利用規(guī)劃是一個系統(tǒng)工程,起著對土地利用進行控制、協(xié)調和監(jiān)督的作用,使得土地的社會、經濟、生態(tài)效益達到最佳狀態(tài)。從內容上說, 土地利用規(guī)劃包括土地的自然和經濟屬性的評價和用地需求量的預測。地理信息系統(tǒng)在土地利用規(guī)劃中可以發(fā)揮巨大的作用,尤其是在土地評價方面,可以進行土地資源清查、土地生產潛力分析、土地適宜性評價和土地人口承載力分析。

1.3土地利用動態(tài)監(jiān)測

由于土地利用動態(tài)管理信息系統(tǒng)是為城市規(guī)劃土地管理分析決策提供及時、準確的土地利用狀況信息，因此需要一套完整和科學的實時更新機制，既確保數據的真實性和現勢性，又能建立合理、有效的管理體系。在土地利用調查以及動態(tài)監(jiān)測中,可以通過地理信息系統(tǒng)與遙感的結合,獲取土地類型和土地利用現狀信息,監(jiān)測土地利用變化,通過地理信息系統(tǒng)數據庫以及在地理信息系統(tǒng)的支持下的土地評價分析,利用專家們的知識與學問研究，建立土地利用決策模型,輔助土地利用決策。

1.4土地政策的模擬

政策是支配為既定目標而操去行動的各重原則,是為解Q在土地上所發(fā)生的有關法規(guī)、程序、體制、效率或權益等問題，提出有系y、有程序解決問題的方式或作法。通過地理信息系統(tǒng),可以模擬土地政策在土地管理的預先應用原則和效果,為制作完善的土地管理政策提供依據和平臺。

1.5土地利用總體規(guī)劃

土地利用總體規(guī)劃是在一定規(guī)劃范圍內，根據當地自然和社會經濟條件以及國民經濟發(fā)展要求，協(xié)調土地總供給與總需求，確定或調整土地利用結構和用地布局的宏觀戰(zhàn)略措施。土地利用總體規(guī)劃是我國今后實施土地用途管制的主要依據,其主要任務有具體落實土地利用總量平衡分解指標的數量與分布,土地生產潛力等級與土地質量等級的劃分和圖形的編制,土地開發(fā)、整治、復墾規(guī)劃項目的落實與實施,土地用途管理,土地利用動態(tài)變化信息反饋等等。

1.6城市地價評估

通過動態(tài)制定和監(jiān)測城市地價，可以調查城市地價的水平及變化趨勢，及時向社會提供客觀、公正、合理的地價信息，為政府加強地價管理和宏觀調控土地市場提供決策依據。

1.7在地質礦產資源管理領域,有助于礦產資源管理地質災害的預防。

1.8測繪與地圖制圖

地理信息系統(tǒng)技術源于機助制圖。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術與遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術在測繪界的廣泛應用，為測繪與地圖制圖帶來了一場革命性的變化。集中體現在：地圖數據獲取與成圖的技術流程發(fā)生的根本的改變；地圖的成圖周期大大縮短；地圖成圖精度大幅度提高；地圖的品種大大豐富。數字地圖、網絡地圖、電子地圖等一批嶄新的地圖形式為廣大用戶帶來了巨大的應用便利。測繪與地圖制圖進入了一個嶄新的時代。特別是地形圖、地籍圖與房產圖，在城市基礎地理數據方面的內容基本上是一致的，只是地籍圖與房產圖增加了地籍與房產的專題內容（如宗地、丘、房屋棟號），而城市中的宗地和丘是一致，反映土地的權屬范圍和界線。建立GIS以后，完全有條件實現三圖的統(tǒng)一。

1.9服務窗口的運用

把窗口收件初審，辦事程序、辦事指南和辦件進度，查詢；審批等統(tǒng)一到電子政務系統(tǒng)中。實施限時辦公制度，明確窗口、各科室和信息中心的職責，提高透明度；使機關人員從繁瑣的手工制作中解脫出來，提高辦事效率；可以解決應用困難的問題。

2 GIS在土地管理中的應用前景

隨著計算機技術和空間技術的進步與快速發(fā)展。GIS在土地管理中的應用將會越來越廣泛。在未來，GIS不僅將成為土地管理的關鍵支撐技術之一，對土地管理產生極大的影響，促進土地管理的信息化、現代化，而且將與GPS、DPS(數字攝影測量系統(tǒng))和RS(遙感技術)等先進技術一起促使自動化土地管理(ALM)產業(yè)的形成與發(fā)展。目前，遙感(R6)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)三者結合，其功能更為強大，尤其在土地利用動態(tài)監(jiān)測方面。再者Internet與地理信息系統(tǒng)的結合，給地理信息系統(tǒng)提供了新的機遇。這些也都將會在土地管理領域得到長足的應用。

地理信息系統(tǒng)近年發(fā)展迅速，其內涵和外延正在不斷變化，最初的地理信息系統(tǒng)都是一些具體的應用系統(tǒng)，充其量只能稱之為一門技術，現在已發(fā)展成一個獨立的、充滿活力的新興學科。這已經為大家所公認。地球信息科學從理論上講是解決地球信息問題，它的范圍包括從衛(wèi)星航空遙感或全球定位系統(tǒng)(GPS)接受信息。變換和校正后進人空間數據庫：數據庫中的地理信息可以方便地檢索、查詢，在此數據庫和相關知識庫的基礎上能夠定義和生成各種領域專用模型，如城市規(guī)劃模型、災害評價模型等：運用這些模型對地理數據進行有效分析，并把分析結果或是決策咨詢建議以直觀、清晰的形式輸出。這一范圍包括了計算機科學、地圖學、航測、遙感等多種學科的交叉。

3結束語

科學技術是第一生產力?，F代土地管理要充分利用高技術，使土地資源得到科學合理的利用、開發(fā)、整治和保護，實現土地資源的永續(xù)利用與社會、經濟、資源環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，不斷滿足社會經濟長期發(fā)展的需要，達到最佳的社會、資源環(huán)境和經濟效益。

GIS技術經過近幾年的快速發(fā)展，已日趨成熟，逐步由靜態(tài)數據的管理發(fā)展為具備輔助日常業(yè)務辦公等管理功能的信息技術，建立一套基于GIS的管理系統(tǒng)可以大大提高土地整理項目管理的效率，具有較大的現實意義。

參考文獻:

篇7

[關鍵詞]GIS軟件；軟件工程；三維功能

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）47-0307-02

引言

經過了40年的發(fā)展，GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）已經逐漸成為一門相當成熟的技術，并且得到了極廣泛的應用。從應用的角度，GIS系統(tǒng)由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設提供環(huán)境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調其它幾個組成部分。傳統(tǒng)GIS 軟件的2維功能已經不能滿足社會發(fā)展的需求，對3維 GIS 軟件的研究已成為相關領域的熱點問題。目前，許多GIS軟件都提供了3維功能，如可視化、分析等功能。

一、GIS系統(tǒng)的背景介紹及發(fā)展現狀分析

GIS是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點。GIS與其它信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經過地理代碼，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在GIS系統(tǒng)中，現實世界被表達成一系列的地理要素和地理現象，這些地理特征至少由空間位置參考信息和非位置信息兩個組成部分。

GIS是一門多技術交叉的空間信息科學，它依賴于地理學、測繪學、統(tǒng)計學等基礎性學科，又取決于計算機硬件與軟件技術、航天技術、遙感技術和人工智能與專家系統(tǒng)技術的進步與成就。此外GIS又是一門以應用為目的的信息產業(yè)，它的應用可深入到各行各業(yè)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

在實際工作中對于特定行業(yè)的GIS應用，一般都需要進行或多或少的軟件開發(fā)工作。但無論是GIS基礎軟件的開發(fā)還是在基礎軟件基礎之上的應用開發(fā)，無論是大至幾百上千萬的項目還是幾萬的小項目，GIS的開發(fā)目前在我國都存在一些問題。最主要的原因就是沒有遵循軟件工程學的科學方法，如：沒有足夠的分析和設計、代碼不規(guī)范和文檔不完備等。

二、常用的GIS軟件介紹

2.1 MapInfo軟件

MapInfo系統(tǒng)是美國MapInfo公司研制的地理信息系統(tǒng)軟件。從1986年推出第一個DOS版本Map Info V1.0到20世紀90年代初的Windows版本Map Info V3.0，其產品逐漸變得成熟，并很快流行起來。1995年和1998年分別推出Map Info Professional V4.0和V5.0，使這個產品趨于完善。Map Info是美國Map Info公司的桌面地理信息系統(tǒng)軟件，是一種數據可視化、信息地圖化的桌面解決方案。它依據地圖及其應用的概念、采用辦公自動化的操作、集成多種數據庫數據、融合計算機地圖方法、使用地理數據庫技術、加入了地理信息系統(tǒng)分析功能，形成了極具實用價值的、可以為各行各業(yè)所用的大眾化小型軟件系統(tǒng)。Map Info 含義是“Mapping + Information（地圖+信息）”即：地圖對象+屬性數據。

2.2 Map GIS系列軟件

MAP GIS系統(tǒng)采用面向服務的設計思想、多層體系結構，實現了面向空間實體及其關系的數據組織、高效海量空間數據的存儲與索引、大尺度多維動態(tài)空間信息數據庫、三維實體建模和分析，具有TB級空間數據處理能力、可以支持局域和廣域網絡環(huán)境下空間數據的分布式計算、支持分布式空間信息分發(fā)與共享、網絡化空間信息服務，能夠支持海量、分布式的國家空間基礎設施建設。系統(tǒng)具有以下特點：采用分布式跨平臺的多層多級體系結構，采用面向“服務”的設計思想。具有面向地理實體的空間數據模型，可描述任意復雜度的空間特征和非空間特征，完全表達空間、非空間、實體的空間共生性、多重性等關系。

2.3 Geo Star軟件

Geo Star是武漢吉奧信息工程公司開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件。Geo Star系列軟件最獨特的特征在于矢量數據、屬性數據、影像數據，DEM數據高度集成。

三、GIS系統(tǒng)存在的問題

由于GIS工程項目的專業(yè)性和復雜性，用戶的需求在系統(tǒng)開發(fā)的整個過程中都在不斷變更。如果沒有一個完整的需求變更管理方案就貿然進入設計和開發(fā)階段，所埋下的隱患是：一旦用戶的需求發(fā)生較大變化，對開發(fā)中的系統(tǒng)將可能是毀滅性的打擊。這種情況在實踐中屢見不鮮。軟件項目的目標超出原始計劃，業(yè)界通常稱為項目目標范圍蔓延.這是軟件開發(fā)中的固有矛盾。GIS項目目標定義困難，而且由于開發(fā)周期內項目必然會面臨改進，這就極易導致項目目標的蔓延。如果處理不當將成為項目失敗的主要原因。因此，必須采取一些措施控制對項目目標的蔓延，并確保開發(fā)者們不會受到這些改進帶來的負面影響。？

近些年，GIS更以其強大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優(yōu)化中發(fā)揮著越來越重要的作用。GIS地理信息系統(tǒng)是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統(tǒng)。

四、 GIS的對策分析

4.1加強GIS軟件工程的培訓和管理。軟件工程的概念還遠沒有在GIS工程的研究人員、開發(fā)人員、管理人員的頭腦中扎下根來，軟件工程的方法還遠沒有成為完成GIS工程的自覺行為。要提高GIS工程研究人員，開發(fā)人員和管理人員對軟件工程的重視，首先就要加強GIS軟件工程的教育工作。如在大學中開設GIS軟件工程課程或在相關課程中將GIS軟件工程作為重點章節(jié)進行講授。加強GIS從業(yè)人員的繼續(xù)教育，讓GIS從業(yè)人員認識到在GIS工程中實施軟件工程學方法是必然的。

4.2詳細的系統(tǒng)分析和設計。由于用戶需求涉及的因素較多，而用戶與軟件人員之間由于背景知識、看待問題的角度等的差異，對需求的描述和理解可能會不完備或存在不一致。在實際工作中，用戶的需求還常常隨外部條件或內在因素的變動而呈現易變的特點。充分地需求分析及系統(tǒng)分析可以最大限度地消除用戶與軟件人員之間的不一致，詳細地系統(tǒng)設計和代碼設計可以提高軟件的質量，增強系統(tǒng)的可移植性，提高工作效率。

五、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

5.1 GIS軟件開發(fā)越來越趨向于產業(yè)化及市場化

目前，我國已形成了一批具有自主知識產權的GIS軟件品牌，如Map GIS、Geo Star等，并在較多領域內得到應用。但總體上看，中國GIS市場尚處于初始發(fā)展階段，規(guī)模偏小，空間分布不均衡，產業(yè)化及市場化程度還不夠。GIS軟件應用及開發(fā)主要集中在高校及科研機構，也有不少政府部門自己成立新的部門，承擔自己系統(tǒng)的設計、開發(fā)和維護。在市場環(huán)境中，與Arc GIS或Map Info這樣的產業(yè)化公司相比，這些機構和單位也許有較強的開發(fā)能力，但在市場拓展及售后服務方面則相形見絀，而市場及服務對于軟件產品的成功是非常重要的。為進一步發(fā)展中國GIS軟件產業(yè)，我們在產業(yè)化及市場化方面還有很多工作要做。

5.2 共享和開放的GIS系統(tǒng)

GIS的研究對象和基礎是數據，離開數據，GIS也就失去了價值。盡管我國GIS取得了輝煌的成就，但從應用來看，GIS的發(fā)展規(guī)模和普及程度都與發(fā)達國家存在著明顯的差距。尤其是在民用和經濟領域，GIS的應用更為落后。目前，我國GIS的應用范圍很窄，大多集中在一些政府部門和科研機構所承擔的大型項目中，社會普及率很低，對整個社會生產力發(fā)展的促進作用還不明顯。這種情況與我國在GIS研究領域所取得的國際地位極不相稱。造成這種現象的原因很多，但主要原因是GIS數據的保密性。隨著大量GIS數據的共享和開放，GIS將在各個領域中發(fā)揮強大的功能，更好地為人民生活和經濟發(fā)展服務。

5.3 交通GIS和網絡GIS的發(fā)展

交通領域必然是GIS的重點應用領域之一。隨著汽車擁有量和物流業(yè)在中國的不斷增加和發(fā)展，對交通信息和車輛導航的需求也逐漸增大。交通GIS憑借其強大的交通信息服務和管理功能必將促進交通規(guī)劃、建設、管理以及智能交通的發(fā)展，同時可以帶來巨大經濟及社會效益。據統(tǒng)計，日本在使用智能交通系統(tǒng)以前，僅1991年因交通事故（或與交通有關的意外）的死傷人數就達100萬人，因交通擁堵而損失了53億小時，造成約12萬億日元的直接經濟損失。采用智能導航系統(tǒng)后，交通堵塞和交通事故大為減少。

六、結束語

GIS是計算機科學、空間科學、信息科學、環(huán)境科學和管理科學等學科為一體的新興邊緣科學，是對整個或部分地球表層空間中有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算分析、現實和描述的技術系統(tǒng)，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理，包括對數據的管理，研究空間實體及相互關系；通過對多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地理圖形和數據形式表示處理結果，目前成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺，成為地理空間信息的基本手段與工具，并且成為一個新興的產業(yè)。

參考文獻

[1] 萬林.網格GIS下協(xié)同式空間信息工作流實現技術研究[C].中國地質大學，2012.

篇8

1地理科學在科學體系中的地位

錢學森在20世紀80-90年代逐步完成了總結全人類研究的科學體系。概括起來分11個門類、5大巨系統(tǒng)、4項建設（圖1、圖2、圖3、表1），下面分別表述原著與解解的內容。

附圖

圖1錢學森論人類的知識體系

Fig.1ThestatementofhumanknowledgesystembyQianXuesen

錢學森將當今人類對科學知識的體系，分為數學科學、自然科學、地理科學、社會科學、建筑科學、軍事科學、人體科學、思維科學、行為科學、系統(tǒng)科學與美學11個體系。對上述人類知識體系解讀，可以將自然科學、社會科學和地理科學作為客體世界的主要研究對象；而人體科學、思維科學和行為科學作為人類主體的主要研究對象；建筑科學界于客體與主體科學之間；軍事科學實際上是指謀略科學（包括經濟、政治、軍事等），是在掌握所有科學基礎上的智慧較量；美學是縱貫于各個學科的；數學科學與系統(tǒng)科學是橫貫于各個學科的。因此有以下的科學分類網絡系統(tǒng)（圖2）。

附圖

圖2科學分類的網絡體系

Fig.2Thenetworksystemofscienceclassification

在五個開放的、復雜巨系統(tǒng)中（圖3），地理系統(tǒng)與星系系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)并列，其中的物理、地理、事理、人理、腦理中的“理”都是指研究的“規(guī)律”。

錢學森提出的社會主義總體設計部（表1）中，除了政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設外，特別提出地理建設，筆者將其修改為地理系統(tǒng)工程，并增加了人口、科教、城鎮(zhèn)、資源、災害、產業(yè)。

表1社會主義建設的系統(tǒng)結構（略有修改）

TablelThesystemstructureofsocialismconstruction

附圖

2地理信息科學

20世紀70年代以來，隨著航天技術的迅猛發(fā)展，來自外層空間的遙感、遙測、定位、通訊信息海量地增加；隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，處理與解決這些海量數據的能力大幅度地提高。地理信息系統(tǒng)、地理專家系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)應運而生，使得地理信息科學首先獲得發(fā)展的機會。正是地理信息科學這門用高新技術武裝起來的技術科學的發(fā)展，帶動了整個地理科學的建立與發(fā)展。

附圖

圖3五個開放的復雜巨系統(tǒng)

Fig.3Fiveopencomplexgiantsystem

地理信息科學的主要內容就是天地信息一體化網絡系統(tǒng)，包括航天信息網絡系統(tǒng)（外層空間衛(wèi)星之間的信息網絡）、地面的網絡系統(tǒng)、天地之間的網絡系統(tǒng)三部分，是有線網絡與無線網絡連通的一體化網絡系統(tǒng)。1998年筆者發(fā)表了“航天信息與地理信息一體化網絡系統(tǒng)及其應用”的論文[5]，2002年又發(fā)表了“論地理信息科學的發(fā)展”[6]一文。兩篇論文基本上代表了地理信息科學的創(chuàng)始與發(fā)展，當前各行各業(yè)都在進行數字化或信息化的建設，實際上都是天地信息一體化網絡中的部分子網絡或子系統(tǒng)。地理信息科學中最重要的原創(chuàng)性的成果是遙感信息模型與地理信息編碼模型。

隨著遙感信息的大量獲取，數學家以模式識別為工具對遙感信息進行圖像處理與分類，使用的數學工具主要是數理統(tǒng)計的方法，把遙感信息看成是沒有成因關系的隨機變量；物理學家則把獲取遙感的物理過程視為遙感信息的成因，因此采用反演的方法，使用輻射傳輸方程為主的數學工具，事實上不承認地理現象的不確定性；大多數地理學家將遙感信息當成系列成圖的基礎信息，快速、準確地制作系列地圖。地圖是符號系統(tǒng)，其信息量遠不可與遙感信息量比較，地圖學家把遙感信息轉化成符號系統(tǒng)的系列圖譜。遙感信息模型則是將地理復雜現象中的非遙感信息轉變?yōu)闅w一化的影像信息，與遙感信息一起用方程、統(tǒng)計與相似準則結合，也即演繹邏輯、歸納邏輯與類比邏輯結合；確定性與不確定性（包括隨機的不確定性、模糊的不確定性、灰色的不確定性、分形的不確定性）辯證統(tǒng)一；圖像與方程（一個像元或一個圖斑、一個方程）耦合；抽象思維與形象思維互動而建立起來的一種地理復雜信息模型[7-9]。這種信息模型只有在遙感技術的推動下才有可能產生。這種信息模型是遙感信息與地理信息連接的紐帶。

地理信息系統(tǒng)本來就是為了制作地圖而創(chuàng)建的，因此地圖學家將從遙感中提取的系列地圖存入地理信息系統(tǒng)，是順理成章的。但是這種地理信息系統(tǒng)無論空間分析功能多么強大，也不可能進行模型計算，外掛、內嵌種種方式都不可能解決直接進行模型計算問題。系列地圖存入計算機的圖形庫時，信息又是冗余的，因此帶來一系列與計算機技術發(fā)展格格不入的疑難，最為典型的是數據挖掘，數據挖掘說明存在數據庫中的信息有冗余。遙感信息模型的運算要求地理信息系統(tǒng)可以直接進行模型計算，由此地理信息編碼模型應運而生[10,11]。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)以圖形的疊合(Overlay)為主；而能夠進行遙感信息模型運算的地理信息系統(tǒng)則以像元或圖斑中的多位編碼的抽取(Extract)為主。這又是完全相反的途徑。地理信息編碼模型還是地理定量信息與定性信息轉化的紐帶，也是地理信息系統(tǒng)中屬性庫與地理專家系統(tǒng)中知識庫聯(lián)系的橋梁。

總之，天地信息一體化網絡系統(tǒng)是開放的復雜巨系統(tǒng)，研究這個巨系統(tǒng)的地理信息科學的內容遠遠超過了3S(RemoteSensing,GlobalPositioningSystem,GeographicalInformationSystem)的范圍，而是以天地信息一體化網絡系統(tǒng)為核心的天—地—人—機系統(tǒng)。地理信息科學雖然是從屬于地理科學的技術科學，但是地理信息科學的誕生與發(fā)展是引領地理科學成長的核心力量，因此本刊更名時，將地理信息科學與地理科學相提并論，突出了地理信息科學的重要性。

3地理系統(tǒng)工程

地理系統(tǒng)工程當前尚未被廣泛認識，已經認識到的也僅僅是系統(tǒng)工程在地理學中的應用。當地理信息科學中的模型在實踐中應用時，必然會涉及地理系統(tǒng)工程的可操作性。地理遙感復雜信息模型的建立，可以進行定量預報和回溯，因此為地理系統(tǒng)工程打下了工程的基礎。國民經濟的主戰(zhàn)場主要包括人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災害、城鎮(zhèn)、基建、產業(yè)等8個方面，這8個方面是互動的。中國的人口問題、西部開發(fā)問題、21世紀水資源問題、能源問題、洪旱災害問題、環(huán)境問題、生態(tài)農業(yè)問題、城鎮(zhèn)體系問題、基建布局問題、產業(yè)結構動態(tài)調整問題以及相互之間的協(xié)調發(fā)展問題，無不屬于地理系統(tǒng)工程。

地理現象是復雜現象，地理系統(tǒng)是開放的復雜巨系統(tǒng)。當研究西部開發(fā)時，如果國家各個部門各行其是，石油開發(fā)只考慮石油開采與輸送管道；交通只考慮公路建設；鐵路只考慮鐵路建設；水利只考慮南水北調問題；城鎮(zhèn)建設只考慮城市規(guī)劃等，那么整體的西部地區(qū)有可能產生許多事倍功半的現象，例如修了公路沒有物資運輸；城市居民結構不盡合理；勞動力與產業(yè)結構不配套等。錢學森的社會主義總體設計部就是要把地理系統(tǒng)工程與政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設系統(tǒng)地結合起來，地理系統(tǒng)工程僅是其中的一個子系統(tǒng)。而人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災害、城鎮(zhèn)、基建、產業(yè)是地理系統(tǒng)工程中的子系統(tǒng)。人口中的數量、素質、結構、分布是人口系統(tǒng)中的要素；資源中的礦產資源、水資源、生物資源、土資源、大氣資源等又是資源系統(tǒng)中的子系統(tǒng)；大氣環(huán)境、水環(huán)境、土環(huán)境、生物環(huán)境、地質環(huán)境是環(huán)境系統(tǒng)的子系統(tǒng)；交通、鐵路、航運、航空、供排水、供電、供氣、供暖、電訊、電視、計算機網絡是基礎建設系統(tǒng)的子系統(tǒng)等。系統(tǒng)嵌套系統(tǒng)，分層次子系統(tǒng)與交叉子系統(tǒng)，構成完整的、開放的、復雜的巨系統(tǒng)。

研究開放復雜巨系統(tǒng)的方法，首先是將系統(tǒng)分解為多層次的子系統(tǒng)，明確其中的交叉子系統(tǒng)；其次是從定性到定量地確定子系統(tǒng)中各個要素與指標體系；第三是根據指標（相似準則）建立模型進行預測預報；最后是檢驗該巨系統(tǒng)的效益與效率。當前大多數是分別研究人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、災害、城鎮(zhèn)、基建、產業(yè)等子系統(tǒng)，在一個地區(qū)全面研究區(qū)域地理系統(tǒng)工程的有效實例不多，區(qū)域經濟地理的研究還遠遠夠不上地理系統(tǒng)工程。筆者曾在2000年底提出中國水資源、水災害、水環(huán)境、生產用水、生活用水統(tǒng)一解決的洪水充分利用，全國水系網絡化與渤海淡化的地理系統(tǒng)工程，中國科技報曾進行報道，之后筆者在“21世紀黃河系統(tǒng)工程方略”一文中進行闡述，首先所能進行的研究是虛擬地理系統(tǒng)工程。全國水系網絡化與渤海淡化是21世紀的世紀工程，尚需有識之士共識，廣泛地深入研究，進一步的論證。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究復雜的地理系統(tǒng)工程就是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，地理系統(tǒng)工程的實踐指日可待。

4理論地理科學

地理信息科學一方面可以進一步為地理系統(tǒng)工程提供研究方法與手段；另一方面又為理論地理科學提供技術基礎。從遙感信息模型發(fā)展到地理復雜信息模型再到地理數學[8]，為理論地理科學奠定了堅實的基礎。

理論地理科學中首要的是建立開放的復雜巨地理系統(tǒng)的理論；其次是地理類比的廣義相似理論[13]；第三是一般地理復雜模型理論與地理數學；第四是地理數學在部門地理—部門子地理系統(tǒng)工程與區(qū)域地理—區(qū)域地理系統(tǒng)工程中的應用。理論地理科學如果不能指導部門子地理系統(tǒng)工程的研究和區(qū)域地理系統(tǒng)工程的研究，那么就失去了理論意義。

如果沒有以高新技術武裝起來的地理信息科學的支撐，研究理論地理科學也是空想，然而所幸的是人們已經掌握了地理信息科學的許多關鍵技術，理論地理科學的建立指日可待。

5地理科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用

地理學的發(fā)展經歷了“地理環(huán)境決定論”、“人類中心主義”，然后達到了地理科學的可持續(xù)發(fā)展的階段。地球上人類消耗的資源、能源是極其不平衡的，按照發(fā)達國家的水平，一個地球是滿足不了全人類的需求的?？沙掷m(xù)發(fā)展只有在信息社會中才能實現，人類一方面需要依靠科學技術開發(fā)資源，如太陽能的利用，靠基因工程使綠色植被更多地利用太陽輻射，靠納米技術直接轉化太陽能為電能；另一方面是靠信息技術節(jié)省資源、能源，如天地信息一體化網絡系統(tǒng)就是信息社會的重要支柱之一，靠航天技術獲取外層空間信息源，靠計算機技術建立信息網絡。由此可見，地理信息科學在可持續(xù)發(fā)展信息社會中的作用[14]。隨著地理信息科學的發(fā)展，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)展，將為國民經濟的主戰(zhàn)場做出重要的貢獻。

由上分析，可見地理科學與地理信息科學已經被廣泛共識，地理系統(tǒng)工程與理論地理科學的發(fā)展尚不夠充分，因此本刊更名為“地理與地理信息科學”是適時的，是既有繼承性又有發(fā)展性的；是既有前瞻性又有現實性的。在這里我們希望地理科學界的同仁，切不要輕視技術，高新技術恰恰是新理論、新應用的強大推動力。

【參考文獻】

[1]錢學森，等.論地理科學[M].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]錢學森.發(fā)展地理科學的建議[J].大自然探索，1987,6(19):36-46

[3]錢學森.就“地理科學”答《地理知識》記者問[J].地理知識，1990,(1):90-93.

[4]馬藹乃.論地理科學的發(fā)展[J].北京大學學報（自然科學版），1996,32(1):120-129.

[5]馬藹乃.航天信息與地理信息一體化網絡系統(tǒng)及其應用[J].北京大學學報（自然科學版），1998,34(4):533-541.

[6]馬藹乃，等.論地理信息科學的發(fā)展[J].地理學與國土研究，2002,18(1):1-8.

[7]馬藹乃.遙感信息模型[M].北京：北京大學出版社，1997.1-165.

[8]馬藹乃.遙感信息模型與地理數學[J].北京大學學報（自然科學版），2001,37(4):521-529.

[9]馬藹乃.遙感地理信息模型[J].地理學報，1996,51(3):266-271.

[10]馬藹乃.地理信息編碼模型[A].地理科學與地理信息科學論[C].武漢，武漢出版社，2000.283-302.

[11]馬藹乃.地理知識的形式化[A].地理科學與地理信息科學論[C].武漢，武漢出版社，2000.261-274.

[12]馬藹乃.21世紀黃河系統(tǒng)工程方略（首屆黃河論壇暨王化云治黃思想研討會）[N].黃河報（轉載），2002.

篇9

[關鍵詞]GIS；滑坡致災；成因分析

中圖分類號：TU94+3.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）09-0005-01

1 引言

滑坡地質災害作為一種典型的地質災害，這些年來的研究手段也開始逐漸更多的利用地理信息系統(tǒng)（GIS）。地理信息系統(tǒng)的逐步發(fā)展和完善也使得它在滑坡地質災害研巧中的應用得到了不斷的拓展。這是因為地理信息系統(tǒng)軟件分析功能的逐步完善、地理信息系統(tǒng)性價比的不斷提高、集成技術研究水平的不斷提{、滑坡地質災害研究理論與研究方法的逐步完善等?，F在，越來越多的研究人員、災害管理機構也開始嘗試運用地理信息系統(tǒng)強大的空間分析和空間數據庫功能來研究和管理滑坡地質災害的信息。也正是因為地理信息系統(tǒng)空間分析和空間數據庫管理的優(yōu)越的功能，決定了它非常適合用于解決滑坡地質災害研究領域中的許多諸多問題，例如滑坡信息的管理、滑坡時空序列的分析、滑坡災害發(fā)生與靜態(tài)及動態(tài)環(huán)境因素（如暴雨、地震）等之間的相關分析、滑坡災害風險性、危險性評價等。

滑坡地質災害是發(fā)生在地球表層一定范圍內和某個時間段的一種災害現象，在空間上，不同類型的滑坡體大小有很大的差別，時間快慢差別也很大，但是這些都是災害孕育環(huán)境與觸發(fā)因子共同作用下的而導致的。而滑坡災害和它所產生的影響因素都與空間位置都有很大的關系，利用地理信息系統(tǒng)的技術可以對滑坡地質災害和滑坡地質災害的相關信息進行管理，也可以從不同的空間和時間尺度上分析滑坡地質災害的發(fā)生與環(huán)境因素之間的統(tǒng)計關系，定量、半定量的評價滑坡地質災害發(fā)生風險及滑坡地質災害可能的影響范圍。

2 地理信息系統(tǒng)功能概述

地理信息系統(tǒng)，是對地理空間實體和地理現象的特征要素進行提取、處理、表達、管理、分析、顯示和應用的計算機空間或時空信息系統(tǒng)。主要由三個方面的特征：

（1）地理信息系統(tǒng)能夠很好的采集、管理、分析和輸出各種地理信息，具有很好的動態(tài)性和空間性。

（2）地理信息系統(tǒng)的地理數據管理需要在計算機系統(tǒng)的支持下進行，并在計算機程序的支持下進行常規(guī)的或著?？诘牡乩矸治觯瑥亩軌驅臻g地理數據進行管理，從而得到有用的信息，也能夠完成一些比較艱巨的任務

（3）地理信息系統(tǒng)能夠快速、精確、綜合地對復雜的地理系統(tǒng)的進行空間定位和過程動態(tài)分析。

一個完整的GIS主要包括四個部分：計算機硬件系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、地理數據和系統(tǒng)管理操作人員。計算機硬件系統(tǒng)主要是由輸入/輸出設備、中央處理單元、存儲器等這些基本元素組成，在這些硬件組件的協(xié)助下，可向計算機系統(tǒng)提供必要的信息，保存數據以做好現在或將來使用的準備，把處理得到的結果或著信息提供給客戶。計算機軟件系統(tǒng)是配備的的各種程序，除了常用的計算化系統(tǒng)軟件之外，一般還包括地理信息系統(tǒng)軟件、其他支持軟件、應用分析程序等。GIS重要構成的因素中還包括了人，地理信息系統(tǒng)不同于一副常規(guī)的地圖，它是一個動態(tài)地理模型。需要人來進行組織、管理、維護和更新、將系統(tǒng)擴充完善、根據實際需要對應用程序開發(fā)，并且可以靈活的采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策提供服務。

3 滑坡致災因子分析及單一因子對滑坡影響的評價分析

孕災環(huán)境是由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和人類社會圈所構成的綜合地球表層環(huán)境。也就是孕育產生災害的自然環(huán)境和人文環(huán)境，其中最主要的是氣候和地表覆蓋的變化。孕災環(huán)境因子主要包括：

坡度：主要反映的是地表的陡緩程度，通常用來標記丘陵、山體、道路等的斜坡的陡峭程度。一般來說，坡度的幾何特征能夠決定滑坡是否發(fā)生，斜坡體的坡度是決定滑坡體下滑動力的控制因素。

地形起伏度：是指在某一特定的區(qū)域中，最高點與最低點海拔高度的差值。地形起伏度從宏觀上描述某個區(qū)域地形特征的，是劃分地貌類型的重要指標之一。地形起伏較大的地方，滑坡災害更易孕育和發(fā)生，并且滑坡地質災害在這些地區(qū)發(fā)生的時候更容易造成更大的傷害，更容易威脅人民生命財產安全。

高程：指的是某一點沿著鉛垂線方向到絕對基面的距離。高程對降雨量、植被類型及植被覆蓋率有一定影響。隨著高程的加，降水量可能減少，植被覆蓋率可能會降低，且植被可能由森林變?yōu)楣嗄?、草地等，進而間接影響滑坡的分布。

致災因子即由孕災環(huán)境產生的各種異動因子。其是由各種自然異動、人為異動、技術異動、政治經濟異動等產生的。

降雨量：是指從天空中降落到地面的雨水，沒有經過蒸發(fā)、滲透、流失而匯聚到一個水層的深度。降雨是滑坡地質災害的外界因素，在巖性、植被覆蓋率、坡度等都差不多的情況下，降雨量越大，發(fā)生滑坡地質災害的可能性也就越大。人類工程活動：人類由于生產生活而對自然進行改造或是影響，會對地形地貌、植被、河流等的分布造成影響，也有可能會造成一定的自然災害。

基于不同孕災因子，對高程、坡度、距斷裂帶距離、距河流距離、距道路距離、地形起伏度等6個因素進行了分類。由于該地地形起伏大且地形地貌復雜，對高程、距斷裂帶距離、距河流距離、距道路距離等這4個因素進行了等距分級，對坡度進行了自然間斷法分級。采用確定性系數進行滑坡的危險性區(qū)劃的假定是滑坡的危險性可以根據過去滑坡與確定為誘發(fā)因素之間的統(tǒng)計關系進行確定。也就是未來在達到與相似條件地區(qū)的其他滑坡發(fā)生時所處的相似環(huán)境條件時，將發(fā)生滑動。CF這一概率函數，最早由Shortli和Buchanan提出，由Heckerman進行了改進，如下：

式中，可以表示為整個研究區(qū)域的滑坡數目與研究區(qū)面積的比值，是事件在整個研究區(qū)A中發(fā)生的先驗概率，是時間在數據類a中發(fā)生的條件概率，在實際滑坡應用中可以表示為代表數據類a的單元中存在的滑坡數目與單元面積的比值。通過函數變換，CF的變化區(qū)間為，負值代表確定性降低，正值代表事件發(fā)生確定性的長；也就是說，負值表示滑坡變形失穩(wěn)的確定性低，正值表示滑坡變形失穩(wěn)的確定性高。在這一區(qū)間內，值越大，越容易發(fā)生滑坡。當值接近于0，則代表先驗概率與條件概率很接近，即不能確定這一單元是否為滑坡易發(fā)區(qū)。

通過對所在研究區(qū)不同因素的影響程度來看，坡度和高程對滑坡的影響較大，而道路和水系的分布對滑坡穩(wěn)定性影響次之，斷裂帶的分布對滑坡災害發(fā)生的影響較小。在研究一個區(qū)域內滑坡災害發(fā)生的可能性時，不能只從單一方面考慮，而要綜合不同方面，從各個角度進行分析，才能確保數據結果的準確性。

結語

運用地理信息系統(tǒng)，對滑坡地質災害進行分析，可以對災害發(fā)生地段、災害發(fā)生的危險性以及發(fā)生可能性的大小做出判斷。論文主要運用ArcGIS為工具，將滑坡災害分布點和孕災、致災因子進行空間分析和計算，得出滑坡災害發(fā)生的風險性等級評定。

⒖嘉南

[1] 高佳.基于GIS的銅川市礦山地質災害信息系統(tǒng)設計[D].西安科技大學，2011.

[2] 胡秋芬，王剛，王世梅，等.三峽庫區(qū)萬州滑坡地質災害危險性評價與區(qū)劃[J].三峽大學學報（自然科學版），2016，38（1）：20-25.

篇10

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；實踐教學；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0106-02

一、引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一門綜合性的應用學科，其應用領域相當廣泛，幾乎涉及各行各業(yè)。隨著信息技術的發(fā)展，社會對GIS人才的需求亦日益增大[1-2]。很多高校開設了GIS課程，相關教育工作者就GIS人才的培養(yǎng)和課程教學開展了大量的探索[2-5]。GIS同時也是一門實踐性和技術性很強的學科[3]，實踐教學在GIS課程教學中的重要地位亦得到廣泛的認可，已有部分高校專門把GIS實踐作為一門獨立的課程開設。本文針對獨立開設的GIS實踐課程，在分析傳統(tǒng)教學方法不足的基礎上，從教學內容、指導方式、教學方法和考核方式等方面進行了課程建設和改革方面的探討。

二、課程教學目標和內容

以課堂所講授的地理信息系統(tǒng)的原理和方法為指導，結合國際著名GIS通用平臺（Desktop for ArcGIS）的具體操作和應用，加深學生對GIS原理和方法的理解和更全面地了解GIS在各領域中的應用。

課程實踐要求學生在利用ArcGIS軟件完成一定訓練任務的基礎上，進一步了解地理信息系統(tǒng)工具功能和作用，具有初步應用地理信息系統(tǒng)平臺解決實際工作的能力，為其今后利用GIS開展有關工作和研究或進一步深造打下良好的基礎。

課程要求學生已經學過GIS的理論知識，并具有遙感原理、測量學的相關知識基礎。要求學生通過實踐課程的學習掌握運用GIS工具的相關功能求解涉及空間數據的有關應用問題的基本過程和技術要點。

實踐課程教學圍繞GIS的基本功能和處理流程進行，其內容主要涉及空間信息顯示與制圖、矢量數據和柵格輸入與編輯、矢量數據分析、柵格數據分析、地形分析和網絡分析等。

三、傳統(tǒng)教學方法及其弊端

傳統(tǒng)的GIS實踐教學，往往是圍繞GIS的主要功能設計獨立的教學項目進行，教學項目的設計目標側重于功能的操作步驟，而在功能與實際應用的聯(lián)系方面則考慮較少，項目和項目之間也是松散聯(lián)系或毫無聯(lián)系。教學過程中，往往采用老師示范為主，學生操作為輔的教學模式，即老師先進行操作的示范，學生再根據老師的演示步驟進行練習。這使得學生在實踐過程中只看重軟件的具體操作，而忽略了具體功能的應用場合、問題求解思路和步驟，不利于培養(yǎng)學生的綜合分析能力和創(chuàng)新能力，導致學生在課程學習過程中積極性不高，亦無法建立理論、實踐和應用三者之間的關聯(lián)。

另一個不容忽視的問題是課程考核方式的合理性。通常的考核方式，是從學習態(tài)度、出勤情況和最后考試或報告等3個方面進行考核。這種考核方式對于理論課而言較為合適，但對于具體實踐過程很重要的實踐類課程（特別是涉及內容較多的GIS實踐課程）則不是很實用。因為該考核方式沒有突出實踐環(huán)節(jié)的中間過程，會導致學生在實踐過程中一味追求速度，缺乏必要和充分的思考，直接影響了教學效果。

四、課程改革實踐

1.教學內容。我們經過不斷查閱資料和多年的教學探索，對GIS實踐中的項目從實用性、應用性、系統(tǒng)性和功能性等方面進行了重新設計、編排和梳理，主要體現在以專題為主線，把GIS功能融入實際應用需求的求解過程中，突出以應用需求為導向的實踐項目內容的組織，從以GIS功能熟悉為主的傳統(tǒng)實踐轉向以GIS為手段的問題求解。

每一個專題的幾個實踐項目都基于同一套實際應用數據，這樣最大程度上保證了實踐內容與實際的貼切性，同時也有利于培養(yǎng)學生多角度觀察和分析數據的能力。另外，實踐內容以空間分析為主線，其他GIS功能體現在實踐過程中，既體現綜合性，又確保了主體性。

2.指導方式和教學方法。指導方式上，以學生操作為主、教師示范為輔的方式進行。教師對于一些典型的、復雜的操作進行示范，并對典型問題的求解過程進行解析。教學方法上采用“專題式教學+案例式教學+歸納式教學+啟發(fā)式教學+自主學習法”多種方法穿行。

（1）專題式教學：實踐環(huán)節(jié)以熟悉GIS軟件功能模塊操作為目的按專題編排實踐內容。

（2）案例式教學：每個專題包含一個或多個以解決某個實際應用需求的案例，每個案例體現GIS軟件相關專題功能的熟悉及其應用情景。

（3）歸納式教學：每個案例操作完畢后，在指導教師的引導下，要求學生進行歸納總結，具體包括：①該案例練習用了什么類型數據（表格數據、矢量數據，還是柵格數據？點、線，還是面數據）？②經過哪些處理步驟③得出什么結果？④用到GIS什么功能？⑤實施過程中關鍵點有哪些？

（4）啟發(fā)式教學：每個案例操作完后，在指導老師的引導下，要求學生結合自身專業(yè)思考如下問題：①該案例解決了什么問題？②解決該問題要用到哪些數據？③數據的特點是什么？④這些數據還可以做哪些分析？⑤類似的方法可以應用到哪些行業(yè)或領域？⑥具體解決他們的什么問題？⑦又該收集哪些方面的數據？通過這些問題的思考，提升學生對GIS功能與方法的理解的同時，激發(fā)他們的發(fā)散思維，做到舉一反三，觸類旁通。

（5）自主學習法：課程的最后提供一個自主學習環(huán)節(jié)，學生以小組為單位按照指導教師提供的數據（不同小組數據不同），自主構建特定應用情景，提出情景需求，然后根據數據進行處理分析求解問題目標，并完成報告的撰寫。

3.考核方式?？己朔绞綉w現多樣性、科學性，做到合理有效，公平公正?？己藘热輳摹百|”和“量”兩方面進行，注重學習態(tài)度和學習結果的同時，還注重整個實踐過程中的學習環(huán)節(jié)，體現多樣性、科學性和可操作性。具體如表1所示。

為控制缺勤、遲到早退及課堂表現不佳的情況，對于“3次及以上缺勤（2次遲到/早退相當于1次缺勤）或學習態(tài)度警告”的學生，考核中統(tǒng)一被評定為“不及格”。

五、結束語

課題組教師經過多年從事GIS教學的經驗積累，在分析總結的基礎上，對GIS實踐課程進行了課程建設和改革方面的探索，主要體現在項目內容的設計、指導方式和實踐教學方法的改革創(chuàng)新及考核方式的優(yōu)化調整。通過革新后的實踐內容、教學方法和考核方式的實施，教學效果顯著提升，主要體現在：

1.專題式、案例式、歸納式和啟發(fā)式教學方法的運用，使得學生進一步理解了GIS的有關原理，明確了GIS相關功能的應用場合，對如何應用GIS去解決實際應用問題有了更清醒的認識；熟練掌握了ArcGIS軟件的有關操作，實踐操作技能得到提高的同時學習積極性亦大為增強，缺勤情況極少發(fā)生，絕大多數學生學習態(tài)度自始至終都非常端正，提問的人次也較以往大幅提高。

2.運用自主式學習法進行情景式實踐報告的實施，加強了運用GIS軟件分析和解決有關實際問題的能力，學生充分發(fā)揮想象能力，創(chuàng)新能力得到進一步提升。另外小組工作模式增強了團隊的分工協(xié)作能力，論文撰寫能力亦得到顯著提高。

3.通過實踐課程的學習，學生積累了大量實用的經驗，為后期參加大學生創(chuàng)新活動、畢業(yè)設計提供了堅實的基礎，亦為畢業(yè)之后的工作或繼續(xù)學習起到了很好的鋪墊作用。

參考文獻：

[1]黨安榮，劉釗，賈海峰.面向應用的高校GIS教學探索與實踐[J].地理信息世界，2007，04（2）：9-14.

[2]許捍衛(wèi)，張友靜，張行南.21世紀高校GIS本科人才培養(yǎng)方案的研究[J].地理信息世界，2003，01（4）：27-30.

[3]陳正江，湯國安.關于“地理信息系統(tǒng)”課的實踐教學[J].高等理科教育，2002，（4）：69-71.