地理信息系統(tǒng)gis的發(fā)展與應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)gis的發(fā)展與應(yīng)用

1從機(jī)助圖到gis的發(fā)展歷程信息作為一種新興的產(chǎn)業(yè)越來越受到重視。信息革命的浪潮影響了人類社會(huì)。在這一革命中，計(jì)算機(jī)科學(xué)（gis）迅速發(fā)展成為一個(gè)新興的邊緣學(xué)科，集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測量遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和自然科學(xué)于一體。世界上第一個(gè)地理信息系統(tǒng)是在1963年由加拿大測量學(xué)家提出并建立的,主要用于自然資源的管理與規(guī)劃,隨后,美國哈佛大學(xué)研究了SYMAP系統(tǒng)軟件。但是當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不高,存貯量小,使得GIS帶有更多的機(jī)助制圖色彩。進(jìn)入80年代是GIS普及和推廣應(yīng)用的階段。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展,推出了圖形工作站和微機(jī)等性能價(jià)格都大為提高的新一代計(jì)算機(jī)。GIS的軟硬件投資大大降低,而系統(tǒng)能力明顯提高,使得它的應(yīng)用從解決比較簡單的基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃問題(如道路、輸入電線等)轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)問題,如土地的農(nóng)業(yè)利用,城市的發(fā)展規(guī)劃,環(huán)境與資源的評價(jià)等。隨著GIS與衛(wèi)星遙感技術(shù)的結(jié)合,GIS開始用于全球變化與全球監(jiān)測。如沙漠化等研究。我國GIS的起步較晚,但發(fā)展勢頭迅猛,70年代開始了GIS的啟蒙研究,主要是搞些機(jī)助制圖與遙感應(yīng)用。進(jìn)入80年代后,在信息革命的推動(dòng)下,GIS進(jìn)入全面試驗(yàn)階段,主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),空間數(shù)據(jù)庫的建立,數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等,分別建成了1∶100萬國土基礎(chǔ)信息系統(tǒng)和全國土地信息系統(tǒng),1∶400萬全國資源與環(huán)境信息系統(tǒng)等。進(jìn)入21世紀(jì)以后,地理信息系統(tǒng)得到全面發(fā)展和應(yīng)用。例如在土地的有償使用、地質(zhì)綜合找礦和外資的引進(jìn)以及大中小城市的城市信息系統(tǒng)或土地利用信息系統(tǒng)等專題GIS紛紛建立和運(yùn)轉(zhuǎn)起來。目前,在國土資源系統(tǒng)中應(yīng)用最多的是MAPGIS軟件。它主要適用于地質(zhì)、礦產(chǎn)、地理、測繪、水利、石油、煤炭、鐵道、交通、城市規(guī)劃及土地管理專業(yè)。2信息系統(tǒng)的組成和功能2.1各地理區(qū)域的關(guān)系GIS是具有國際選進(jìn)水平的完整的地理信息系統(tǒng),它包括6個(gè)子系統(tǒng);輸入子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)、空間分析子系統(tǒng)、庫管理子系統(tǒng)、實(shí)用服務(wù)子系統(tǒng)。其關(guān)系如圖:根據(jù)地理學(xué)信息來源多種多樣、數(shù)據(jù)類型多、信息量大的特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用矢量和柵格數(shù)據(jù)混合的結(jié)構(gòu),力求矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)形成整體的同時(shí),又考慮柵格數(shù)據(jù)既可以和矢量數(shù)據(jù)相對獨(dú)立存在,又可以作為矢量數(shù)據(jù)的屬性,以滿足不同問題對矢量、柵格數(shù)據(jù)的不同需要。2.2gis的基本功能2.2.1數(shù)據(jù)源的輸入在建立數(shù)據(jù)庫時(shí),需要有轉(zhuǎn)換各種類型的空間數(shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的工具,數(shù)據(jù)輸入是GIS的關(guān)鍵之一。GIS提供的數(shù)據(jù)輸入有數(shù)字化儀輸入、掃描矢量化輸入、GPS輸入和其他數(shù)據(jù)源的直接轉(zhuǎn)換。包括數(shù)字化輸入、掃描矢量化輸入、GPS輸入、其他數(shù)據(jù)源輸入等。2.2.2記錄和消除誤差輸入計(jì)算機(jī)后的數(shù)據(jù)及分析、統(tǒng)計(jì)等生成的數(shù)據(jù)在入庫、輸出的過程中常常要進(jìn)行數(shù)據(jù)校正、編輯、圖形的整飾、誤差的消除、坐標(biāo)的變換等工作。MAPGIS通過圖形編輯子系統(tǒng)及投影變換、誤差校正、鑲嵌配準(zhǔn)、符號庫編輯等子系統(tǒng)來完成。2.2.3影像庫管理子系統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)庫管理包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理、地圖庫管理、屬性庫管理和影像庫管理四個(gè)子系統(tǒng)。圖形數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分,在數(shù)據(jù)獲取過程中,它用于存儲(chǔ)和管理地圖信息;在數(shù)據(jù)處理過程中,它既是資料的提供者,也可以是處理結(jié)果的歸宿處;在檢索和輸入過程中,它是形成繪畫文件或各類地理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源。影像庫管理子系統(tǒng)支持海量影像數(shù)據(jù)庫的管理、顯示、瀏覽及打印,支持柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的疊加顯示;支持影像庫的有損壓縮和無損壓縮。2.2.4數(shù)據(jù)分析及查詢功能地理信息系統(tǒng)與機(jī)助制圖的重要區(qū)別就是它具備對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和查詢的功能。包括矢量空間分析、數(shù)字高程模型網(wǎng)絡(luò)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、圖像分析、電子沙盤五個(gè)系統(tǒng)。2.2.5圖像信息的可變性空間數(shù)據(jù)的處理與分析的結(jié)果最后都要表示為用戶所需的可以理解的形式。由于在GIS中所有的圖形圖像信息都以數(shù)字形式存貯,而且它們都以有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和各種專題信息有機(jī)聯(lián)系在一起,因而GIS在最終成果的表示和輸出方面,顯示出極大的優(yōu)越性、地圖表現(xiàn)內(nèi)容的靈活性、表現(xiàn)形式的可變性、產(chǎn)品類型的多樣性等。3地理圈管理基礎(chǔ)工具地理信息系統(tǒng)是對地理信息進(jìn)行采集、存貯、更新、分析、傳輸、查詢等管理過程的基礎(chǔ)工具。所謂地理信息就是表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形的總稱。資源信息屬于地理信息的范疇,它表示出地理信息的3個(gè)主要特征。3.1空間實(shí)體在一定空間參照系中的位置人們在研究空間實(shí)體的分布時(shí),首先要確定空間實(shí)體在一定空間參照系中的位置。位置的識(shí)別與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起,這種定位特征是資源信息區(qū)別于其他類型信息的一個(gè)主要標(biāo)志。3.2多因素特征即在客觀世界中的生長和演變往往表現(xiàn)出多維結(jié)構(gòu)特征——多種專題信息的層次結(jié)構(gòu),不同專題間相互關(guān)聯(lián)。3.3在城市發(fā)展和城市空間布局的動(dòng)態(tài)分析方面,應(yīng)把兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)期城市和工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行迭置分析資源的各種特征在空間尺度上隨著時(shí)間的變化而變化。在一般的GIS軟件中,對空間實(shí)體時(shí)序變化的表示,都是通過不同時(shí)間段內(nèi)的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的空間操作和分析來實(shí)現(xiàn)的。例如在研究城市化、工業(yè)化、旅游產(chǎn)業(yè)化發(fā)展這一專題時(shí),將兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)期城市、工業(yè)的狀況圖進(jìn)行迭置分析,就可以產(chǎn)生不同時(shí)期城市發(fā)展變化狀況圖。目前,時(shí)空一體化是GIS領(lǐng)域的前沿課題,它的研制成功,對于GIS反映空間實(shí)體隨時(shí)間和空間變化,進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測和預(yù)報(bào)有著重要意義。由此看來,要想認(rèn)識(shí)資源,把握其內(nèi)在的規(guī)律性和它的功能特點(diǎn),必須首先對資源地理信息的這種區(qū)域性的、多層次的和動(dòng)態(tài)變化的特征進(jìn)行研究和掌握,只有這樣才能實(shí)現(xiàn)資源的綜合分析、管理和決策。4土地利用資源及使用現(xiàn)狀根據(jù)滿洲里市土地規(guī)劃項(xiàng)目的要求,對滿洲里市幾種資源情況進(jìn)行計(jì)算機(jī)制圖處理共有:①滿洲里市是國際旅游開發(fā)重要地區(qū),包括現(xiàn)存的旅游娛樂資源和將要投資開發(fā)建設(shè)的旅游及娛樂資源。②滿洲里城市化、工業(yè)化的布局。③滿洲里市土地利用環(huán)境資源評價(jià)。④滿洲里市土地利用現(xiàn)狀圖、滿洲里市基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定圖。⑤滿洲里市土地利用總體規(guī)劃圖1:1萬圖集。按照不同的要求,首先對土地利用外業(yè)調(diào)查底圖和Spot5衛(wèi)星影像圖片進(jìn)行矢量化處理,建立線文件、點(diǎn)文件、區(qū)文件。在矢量化的基礎(chǔ)上建立土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫,并用計(jì)算機(jī)編制土地利用現(xiàn)狀圖。在土利用現(xiàn)狀圖和數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上編制其他各種圖件。5gis的應(yīng)用前景和展望對資源的決策正確與否、規(guī)劃是否合理、計(jì)劃是否周密等都與掌握資源信息的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、科學(xué)性密切相關(guān),GIS正是一種可用來科學(xué)管理和及時(shí)處理資源信息的先進(jìn)工具,因此,利用GIS技術(shù)進(jìn)行資源的評價(jià)利用和現(xiàn)代化的管理是項(xiàng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義的工作,也是時(shí)代的要求。較之手工作業(yè),GIS有它無法比擬的強(qiáng)大功能和優(yōu)越性,雖然GIS的強(qiáng)大功能在許多方面還有待于進(jìn)一步完善和探討,但有一點(diǎn)是極其重要的,這就是數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性和可靠性,雖然