地理信息系统(GIS)及其发展趋势

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．

地理信息系统（GIS）的前沿技术综述

从系统角度看，在未来的几十年内。地理信息将向着数据标准化（interoperable GIS）、数据多维化（3D&4D GIS）系统集成化（componentGIS）、系统智能化（CybeGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。

1、Interoperable GIS 目前的地理信息系统大多是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用不同的数据格式，对地理数据的组织也有很大的差异。这使得在不同软件上开发的系统之间的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只能部分地解决问题。另外，不同的应用部门对地理现象有不同的理解。对地理信息有不同的数据定义，这就阻碍了应用系统之间的数据共享，带来了领域间共同协作时信息共享和交流的障碍，限制了地理信息系统处理技术的发展。

地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统的出现就是为了解决传统GIS开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的GIS系统集成平台，它实现了在异构地学下多个地理信息系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。

1996年，美国成立了开放地理信息系统联合会（OGC,Open Gis

Consortium)旨在利用其提出的开放地理数据互操作规范(OGIS)给出一个分布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架，各软件开发商可以通过实现和使用规范所描述的公共接口模板进行互操作。0GIS规范是互操作GIS研究中的重大进展，它在传统地理信息系统软件和未来的高带宽网络环境下的异构地学处理环境之间架起一座桥梁。目前，0GIS规范初具规模，很多GIS软件开发商也先后声明支持该规范。国内的一些具有战略眼光的GIS软件商也在密切关注着OGIS规范，并已着手开发遵循该规范的基础性GIS软件。

地理信息系统（GIS）的前沿技术综述

从系统角度看，在未来的几十年内。地理信息将向着数据标准化（interoperableGIS）、数据多维化（3D&4DGIS）系统集成化（componentGIS）、系统智能化（CybeGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。

1、InteroperableGIS

目前的地理信息系统大多是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用不同的数据格式，对地理数据的组织也有很大的差异。这使得在不同软件上开发的系统之间的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只能部分地解决问题。另外，不同的应用部门对地理现象有不同的理解。对地理信息有不同的数据定义，这就阻碍了应用系统之间的数据共享，带来了领域间共同协作时信息共享和交流的障碍，限制了地理信息系统处理技术的发展。

地理数据的继承与共享、地理操作的分布与共享、GIS的社会化和大众化等客观需求，使得尽可能降低采集、处理地理数据的成本以及实现地理数据的共享和互操作成为共识。互操作地理信息系统的出现就是为了解决传统GIS开发方式带来的数据语义表达上不可调和的矛盾，这是一个新的GIS系统集成平台，它实现了在异构地学下多个地理信息系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。

1996年，美国成立了开放地理信息系统联合会（OGC,OpenGisConsortium)旨在利用其提出的开放地理数据互操作规范(OGIS)给出一个分布式访问地理数据和获得地理数据处理能力的软件框架，各软件开发商可以通过实现和使用规范所描述的公共接口模板进行互操作。0GIS规范是互操作GIS研究中的重大进展，它在传统地理信息系统软件和未来的高带宽网络环境下的异构地学处理环境之间架起一座桥梁。目前，0GIS规范初具规模，很多GIS软件开发商也先后声明支持该规范。国内的一些具有战略眼光的GIS软件商也在密切关注着OGIS规范，并已着手开发遵循该规范的基础性GIS软件。

地理信息系统未来发展趋势

地理信息系统是以采集、存储、管理、分析、描述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。GIS始于60年代的加拿大与美国，尔后各国相继投入了大量的研究工作，特别是随着计算机技术的飞速发展,地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS技术日臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市规划、经济咨询、灾害损失预测、投资评价、政府管理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。

1. 移动GIS

移动GIS，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点，移动定位、移动MIS、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中的集中代表，使得随时随地获取信息变得轻松自如。移动GIS由空间数据库、GIS服务器、瓦片服务器、GIS客户端等几部分构成移动GIS在行业应用上，通常需要包含移动MIS、移动OA的内容，实现企业信息的集成。所应用的行业有：交通、公安、消防、电力、城管、物流、国土、测绘、环保、通信林业、农业、海洋等。

2. WebGIS

GIS系统具有丰富的空间查询、空间分析及属性管理功能。随着Internet 技术的不断发展和人们对GIS系统的需求,把GIS 系统与网络技术相融合,导致一种新型的gis系统即WebGIS，该系统的概念是Internt 技术应用于GIS 领域的产物。通过WWW的任意一个节点, Internet用户就可以测览WebGIS 系统站点的空间数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间分析,从而使GIS 系统进入千家万户。与传统的gis相比

3. 3D GIS

3DGIS 就是在二维GIS 的基础上对具有三维地理参考坐标的地理信息输入、存储、编辑、查询、空间分析和模拟操作的计算机系统。目前3DGIS 的数据结构研究比较多。基于体素的(Voxel2based) 三维系统比较成熟,广泛用于石油勘探中;基于矢量数据的系统模型处于研究中,例如四面体或边界表示的矢量方法、八叉树与TIN 的混合结构、八叉树与TEN 的混合结构、面向对象的矢量与栅格一体化结构等。目前3DGIS 的数据模型研究有两个方向:第一是利用三维几何和CAD 领域的可视化, 构成3DGIS 中交互式的模型和可视化功能;第二是开发3DGIS 数据管理和空间分析功能,它从数据库方面进行考虑,这两个方面的结合以及迅速发展的虚拟现实技术将产生新的3DGIS