地理信息系统(GIS)发展现状及展望

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3D—GIS地理信息系统的应用现状及发展趋势

作者：赵福君

来源：《数字技术与应用》2012年第06期

摘要：在介绍三维地理信息系统概念的基础上，阐述了其发展和应用的现状，并对未来的趋势做了初步的展望。

关键词：3D-GIS 应用现状 发展趋势

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0249-01

自上个世纪60年代在加拿大首次开发了地理信息系统（GIS）以来，不到50年间，GIS技术得到了迅速的成长，在交通、电力、水利、土地管理、电信、消防以及城市规划治理等领域都有了广泛和高效的应用。当前，这一技术已突破了从二维到三维的“瓶颈”，出现了三维空间内的GIS技术，给人们带来了新的视觉冲击，成为一新的发展方向。

1、三维地理信息系统概述

三维地理信息系统(简称GIS)，是以计算机的软件和硬件作为依托，以空间数据库技术作为基础，对本维空间数据加以科学的分析和管理，为决策、规划和研究、管理提供逼真信息的一项全新的技术，这是一种介于空间技术、地理科学和管理科学的多方向、跨学科的新兴研究领域。

三维GIS，又与虚拟现实（VR）紧密相联，是随虚拟现实这一新技术的产生而发展起来的。VR技术是逼真模拟人在现实世界中的人机交互响应，应用领域极为广泛。因此三维GIS系统在一些国家也被称为VRGIS系统。

2、三维地理信息系统的应用现状

我国对三维GIS研究较晚，可是却获得了相对突出的进展。据统计，我国在这一行业中的规模可达1000亿元，有大约40万的从业人员，许多领域已达到或超过国际领先水平，在三维GIS方面的成就尤其突出，在北京就有灵图、时空信步、国遥新天地等多家主流3D软件商。当前，三维应用所涉及的行业或领域超过40多个。下面通过举例来对三维GIS的应用现状进行简单的说明。

科技创新与应用ｌ　２０１６年第３２期　应用科技　关于地理信息系统ＧＩＳ发展探究　吕佩育　（吉林省航测遥感院，吉林长春１３００００）　摘　要：地理信息系统（ＧＩＳ）在当前国土资源开发利用领域应用十分广泛。凭借着现代化信息技术和计算机技术等先进科学技　术的强大支撑，地理信息系统在各行各业都发挥出巨大作用，极大地促进了社会生产力的提升。文章围绕地理信．ｆｔ．系统发展与　应用有关问题进行探讨，介绍了地理信息系统（ＧＩＳ）的基本概念、构成与技术特性，阐述了地理信息系统（ＧＩＳ）的基本功能，叙述　了地理信息系统（ＧＩＳ）的发展种类，最后对地理信息系统（ＧＩＳ）的应用进行了介绍与分析。　关键词：地理信．ｇ－；ＧＩＳ；发展；应用；功能　引言　随着经济的繁荣和社会的发展，人类生产、生活对于自然资源　的需求越来越大。关于土地开发、资源利用相关领域的科学技术也　获得了飞速发展。地理信息系统（ＧＩＳ）是传统地理信息管理和现代　化信息技术相结合而形成的产物，作为地理信息管理的重要工具，　在国计民生各个领域发挥着举足轻重的作用。作者结合长期工作实　践，试对地理信息系统ＧＩＳ的发展应用进行讨论，希望可以对大家　提高地理信息系统利用效率，更好地开展生产工作有所帮助。　１地理信息系统情况简述　１．１地理信息系统的基本概念　随着科学技术的发展，传统学科间的隔阂越来越小，学科细化、　交叉的现象越来越多。当计算机技术和互联网技术发展到一定程　度，并与传统地球科学巧妙的结合在一起的时候，地理信息系统　（ＧＩＳ）就诞生了。该技术是以计算机及其附属设备硬件为载体，以计　算机技术、信息技术为依托，以地球大气层以下部分或整体为工作　对象，通过对地区地理信息数据采集、整理、分析、储存和处理、显示　等功能为人类开展工农业生产、医疗卫生、科学研究、军事国防、救　援抢险等各类社会活动提供信息支持，是人类制定活动方案、进行　决策的基础保障。地理信息系统（ＧＩＳ）具有极高的应用范围，功能丰　富，适用性强，是现代化建设不可或缺的重要工具。　１．２地理信息系统的构成　地理信息系统（ＧＩＳ）是一个由软硬件多个要素按照一定规则组　成的系统。每个组成单元具有某些功能，彼此联合，协调互动，为地　理信息系统（ＧＩＳ）提供地理数据的采集、管理、处理、分析、建模和显　示服务，从而辅助人们进行建设规划和工程管理等相关工作。　１．３地理信息系统（ＧＩＳ）的技术特性　作为一个交叉学科的产物，地理信息系统在多个方面具有很突　出的技术特性，主要有以下三个方面：一是信息处理能力强，能够对　对中地理空间信息予以采集、管理、分析和输出。空间性和动态性很　高。二是地理信息系统（ＧＩＳ）的根本目的是地理研究和地理决策，通　过综合信息进行地理模型构建，从而开展空间分析、要素分析以及　动态预测等工作，为更高层次的生产活动提供决策参考。三是该系　统籍由电子计算机为信息处理平台，对采集的空间数据按照一定标　准予以管理、运算、分析、整理和利用，其结果对于人类活动的高效　开展具有积极的促进作用，其效率和水平远远超过传统的地理信息　处理手段。　２地理信息系统的基本功能　地理信息系统（ＧＩＳ）具体包括六种基本功能。一是对研究对象　进行相关信息的数据采集和编辑工作，不断建设、完善ＧＩＳ地理信　息数据库，最大限度保持其在空间和内容上的完整性。二是对采集　到的地理信息按照规定方法与形式进行转换和处理，从而保证数据　库中的各类数据都符合对应规则和标准，在内容上和逻辑上保持完　整与一致性。三是对采集的地理信息数据源予以管理和储存。地理　信息系统（ＧＩＳ）的一个根本功能就是构建地理信息数据库。在ＧＩＳ　中集成了地理信息数据库建设所需数据库定义、数据库的建立与维　护、数据库操作、通讯功能等各项功能，使之可以对数据信息进行较　为复杂的管理和储存。四是制图功能。ＧＩＳ通过地理模型来开展工　作，其根本目的在于为人们活动决策提供参考，而将信息分析整理　的结果输出显示给人们，从而实现信息支持服务。各类地图就是　ＧＩＳ进行信息结果数据的一个主要渠道。凭借先进的现代化技术手　段ＧＩＳ可以根据需求提供各类矢量地图或栅格地图。既可以通过全　要素地图为用户提供综合性的地理信息服务，也可以通过针对单一　地层的地图为用户提供某一方面的具体信息服务。五是可以为客户　提供空间查询和空间分析服务。具体包括拓扑空间查询、缓冲区分　析、数字高程模型的建立、地形分析等等。六是二次开发和编程功　一２９４一　能。ＧＩＳ使用计算机进行相关数据信息的处理工作，为了满足各类　业务需求，系统提供了ＧＩＳ配套的编程功能。用户可以使用这些命　令和函数进行编程，从而满足针对自己某一方面的需求。　３地理信息系统发展情况介绍　３．１　ＧＩＳ软硬件技术　地理信息系统本质上是地理信息数据的采集与整理、分析与运　算平台。系统功能的实现依赖于相关的软、硬件性能水平。目前，许　多企业都在着手进行ＧＩＳ系统的开发工作，通过提高软硬件质量水　平，使ＧＩＳ向着功能更加完善、性能更加优良、人机交互界面更加友　好的方向发展。不同地区、不同企业对ＧＩＳ的开发侧重点各有不同，　体现在数据结构、集成化和智能化多个方面。　３－２多媒体ＧＩＳ　．　该种类型的ＧＩＳ是在ＧＩＳ中引入多媒体技术，通过多媒体丰富　的信息传递和显示功能，提高ＧＩＳ人机界面的亲和力，帮助人们更　加方便地使用ＧＩＳ，也通过文字、图形（图像）、色彩、声音、色彩、动画　等多种途径将ＧＩＳ的信息更加直观、灵活的展示给人们。多媒体技　术的引入，使得ＧＩＳ与人们的生活更为紧密，地理信息系统在人类　生活领域的应用实现了大幅跃进。　４地理信息系统（ＧＩＳ）技术应用分析　４．１地理信息系统在地理学中的应用　ＧＩＳ是地理信息处理系统，自从ＧＩＳ开发投入实践以来，其在地　理学科的应用最为广泛和深入，技术也最为成熟。作为自然学科的　一个分支，地理学在漫长的发展过程中积累了大量的数据。地理信　息系统借助前人收集、整理的数据和研究成果，连同专题地图提供　的数据以及各种遥感数据共同构成了ＧＩＳ的数据来源。无论开展什　么工作，地理信息系统都需要上述三类信息作为基础数据，在此基　础上，再根据具体业务的需要，使用具体的流程和方法予以处理。结　尾最终通过制图的方式将结果显示出来，并根据这个分析结果对研　究对象在今后一段时间内的发展态势予以评估和分析。　４．２地理信息系统在环境科学领域的应用　社会在不断发展，关于自然科学的理论也在不断变化着。信息　技术的发达，赋予了许多事物新的概念。数字地球就是信息技术与　地球科学相结合的产物。随之带来了数字环保的出现。数字环保是　在ＥＭＩＳ、ＤＥ、ＤＥ、ＧＰＳ等技术的基础上所衍生的大型系统工程。而　地理信息系统（ＧＩＳ）技术的出现，则为数字环保插上了新的翅膀。地　理信息系统赋予了数字环保工具更多的功能，在环境制图、专题分　析、统计分析表现、空间等值分析、模拟结果表现、信息查询等均已　实现了巨大突破，将繁琐、抽象的地理状况以一种生动的方式直接　展示给人们，使人们对目标区域的地理情况有着一个较为全面和清　晰地认识，从而令决策制定变得更加准确和简单。地理信息系统在　环境保护、规划、监测、影响评价等方面都有着十分重要的应用。　５结束语　综上所述，面对当前人类生产生活中日益增多的地理信息需　求，地理信息系统凭借强大的信息处理技术和形式各异的功能，为　人们提供了丰富、全面、细致、深入的地理信息服务。通过ＧＩＳ的支　持，人们在应对各类疑难问题时才可以在较短的时间内作出更加正　确、准确、适宜的决策。现代企业要充分认识到ＧＩＳ的巨大优势，充　分利用ＧＩＳ技术的优越特性为自己服务，从而实现经济、安全、文　化、社会等多个方面的效益最大化，为企业自身实现可持续发展保　驾护航。　参考文献　『１１和亮．ＧＩＳ技术的发展及其应用研究ｆＪ１＿电子制作，２０１４，１２：８２—８３．　【２］高杨．浅析计算机技术与ＧＩＳ发展趋势　时代教育，２０１４，１５：２３７．

6科技资讯

科技资讯SIN&TNOLOGYINFORMTION2008NO.03SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工程技术地理信息系统(GIS)的发展现状施坤景(武警工程学院研究生队陕西西安710086)摘要：地理信息系统是以采集、存储、管理、分析、显示和应用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统.随着计算机技术和网络技术的发展,出现了WebGIS，移动GIS以及虚拟现实地理信息系统VRGIS，本研究对GIS的发展现状进行了介绍.关键词：地理信息网络技术中图分类号：K90文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)01(c)-0062-01地理信息系统(GeographicInformationSystem简称GIS)是以采集、存储、管理、分析、显示和应用整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术[1]，GIS作为传统科学与现代技术结合而成的一门跨学科、多方向的研究领域,它与许多学科都有密切的联系,如测绘学、地理学、地图学、计算机科学、卫星遥感、管理信息系统、全球定位系统等,这些学科的发展为GIS的发展提供了新的技术和方法[2]。下面将简要介绍3种形式的GIS,即WebGIS、移动GIS和VRGIS的基本特点。1　WebGIS简介WebGIS即通常所说的万维网GIS，是以网络为中心的GIS，它使用Internet环境,为各种GIS应用提供GIS功能和空间数据获取能力。1.1WebGIS的特点借助于网络技术,独立主机结构的GIS发展为分布式体系结构的WebGIS。WebGIS具有如下特点[3，4]：1)分布式体系结构。空间数据本身在空间上是分布的,可在异构环境下访问多种GIS数据,具有访问分布式数据库和执行分布式处理的功能。2)集成的客户/服务器系统。整个WebGIS系统划分为：客户端、服务器、网络服务3个部分。客户端与服务器端通过TCP/IP协议进行连接，客户端发出请求，数据分析工具要求服务器执行客户请求，进行运算并把执行结果返回客户。3)平台独立性。客户端仅仅需要安装通用浏览器即可访问和使用WebGIS，对客户端的软硬件没有特殊要求。不用关心服务器端采用什么操作系统和GIS软件,由于网络将请求和处理结果发往客户端,对客户端而言服务器的处理方式是透明的。4)动态交互性。GIS数据的现势性决定了GIS数据库和应用程序必须时常更新。部署在网络不同节点上管理员可以更新自己所负责的部分,一旦更新它们对于Internet上的用户都将是最新的可用数据和应用程序。2　移动GIS简介移动GIS是将GIS、GPS和无线互联网一体化的技术。它是移动通信技术与传统的空间信息技术相结合的产物。它以移动通信技术为承载平台,为广大移动用户提供丰富的基于位置的空间信息服务,是以空间位置为核心的信息服务系统[3]。移动终端主要是指掌上电脑、个人数字助理(PDA)、个人信息管理(PalmPC)、便携式计算机、各种数字移动电话等。2.1移动GIS的特点移动GIS主要由无线通讯网络、移动终端设备、地理应用服务器及空间数据库组成。其中,地理应用服务器是整个系统的关键部分,也是系统的GIS引擎。移动GIS具有如下特点[3，5]：1)运行平台延伸。移动GIS的运行平台从传统的互联网延伸到了无线网络、无线通信技术、无线定位技术与GIS技术的结合形成了全新的GIS应用模式,使得地理空间信息在移动GIS中的核心地位更加突出。2)分布式数据源。Internet为移动GIS提供了丰富的分布式多源空间数据信息,以满足移动用户由于位置的不断变换造成的信息需求的多样性。3)多种多样的终端设备。除了传统的桌面PC以外,移动电话、PDA、Pocket、PC以及专用的GIS嵌入式设备,都可用作移动计算终端。终端的多样性使移动GIS具有移动性和灵活性的优势。4)多样化的信息载体。移动GIS用户可以采用位置服务、视频、音频、语音、文本、图像、图形等手段与服务器及其他用户进行交互,同时移动终端需要处理更多类型的数据,在有限的计算能力下快速处理多种类型数据成为亟待解决的问题之一。5)频繁断接和弱可靠性。移动终端对系统资源的访问属于远程访问,导致数据在传输过程中容易被盗用和侵害,数据的安全性较差,稳定性较低,会出现移动终端被动断开的现象,再者,移动GIS终端经常会主动接入(要求信息服务),从而造成网络间断性地接入和断开频繁发生。6)对空间位置的依赖性。移动GIS是通过无线网络进行通信的,受到网络覆盖范围的制约,只有位于相应空间范围用户才能享受它所提供的服务。3　VRGIS简介VRGIS(VirtualRealityGeographicIfSy)是地理信息系统与虚拟现实技术相结合的产物,是目前地理信息系统和虚拟现实技术研究的热点和前沿方向之一。简单地说,VRGIS可看作一个特殊的“传统型”GIS,它具有传统GIS系统所具有的空间数据的存储、处理、查询和分析等功能,只是将VR(虚拟现实)技术作为主要的用户界面和交互方法。根据Faust在1993年提出的VRGIS概念,一个理想的VRGIS应具有以下几个方面的特征:①空间数据的真实表现(如地形、环境等的真实再现,也包括对未来与过去不存在的事物的模拟真实表现)；②用户可从任意角度进行观察、浸入、实时交互,可在所选择的地理带(地理范围)内外自由移动；③具有基于三维空间数据库的基本GIS功能(如查询、空间分析等)；④可视化部分应作为用户接口一个自然而完整的部分。4　结语WebGIS是网络GIS的典型代表,移动GIS、VRGIS则为GIS增添了更为丰富的内容和呈现形式。随着全球信息化程度的提高,在进一步发展和完善的Internet等信息基础设施及技术的推动下,同时在不断扩大的需求市场的刺激下,GIS技术将取得更大的进步,其应用领域也将不断拓宽,使GIS最终走进千家万户并成功地融入主流信息技术成为可能。参考文献[1]邬伦，刘瑜，张晶,等.地理信息系统——原理,方法和应用[M].北京:科学出版社,2001.[2]吴升,王家耀.近年来地理信息系统的技术走向[J].测绘通报,2000(3).[3]史文中.空间数据与空间分析不确定性原理[M].北京:科学出版社,2005.[4]胡圣武.基于模糊理论的GIS质量评价与可靠性分析[D].武汉:武汉大学,2004.[5]胡圣武,王新洲,陶本藻.论GIS的确定性[J].测绘通报,2004(9):31-34.

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地理信息科学前沿

课程论文

学 校：山东农业大学

学 院：资源与环境学院

班 级：08级地信二班

姓 名：孙旭

学 号：20086139

指导老师：陈红艳 2 1 引言

随着知识经济时代的来临，信息将成为人类社会财富的源泉。事物的时空特性为人们认识世界提供了更深的广度和宽度。信息科学技术的飞速发展与广泛应用带动了全社会对空间信息的需求，因此空间信息必将成为国家或全球信息流中的重要组成部分，并逐渐发展成为当今社会最基本的信息服务之一。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS) 是在计算机硬软件支持下，以空间数据库为基础，运用系统工程和信息科学的理论，对空间数据进行科学管理和综合分析，为规划、决定、管理和研究提供信息的技术系统，是介于地理科学、空间科学和管理之间的新兴边缘学科。它在最近30多年的发展历程中取得了惊人的发展，并广泛应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域，成为一个跨学科、多方向的研究领域。计算机技术的迅速发展，使得GIS的功能和特点也随之发生了巨大的变化，尤其是近些年来，计算机大容量存储介质、多媒体技术和可视化技术等相继被引进到GIS中，已使GIS发生了新的变化。

2 地理信息系统(GIS)的发展历史及现状

GIS是为解决资源与环境等全球性问题而发展起来的技术与产业。60年代中期，加拿大开始研究建立世界上第一个地理信息系统(CGIS)，随后又出现了美国哈佛大学的SYMAP和GRID等系统。自那时起，GIS就开始服务于经济建设和社会生活。在北美、西欧和日本等发达国家，现在已建立了国家级、洲际之间以及各种专题性的地理信息系统。我国GIS的研究与应用始于80年代，近二十年来发展也十分迅速，在计算机辅助绘制地图等方面开展了大量基础性的试验与研究工作，在理论、技术方法和实践经验等方面都有了长足的进步。当今，GIS系统已成为年增长率为35%的新兴技术产业，出现了诸如ARC/INFO、MAPINFO和GENAMAP等著名软件，它们在城市建设、环境保护和社会发展等方面发挥了巨大的作用，随着科技的发展，GIS发展的势头越来越迅猛。