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浅析GIS的特点及发展历程与趋势

浅析GIS的特点及发展历程与趋势

唐丹丹

(沈阳经纬数码科技有限公司辽宁沈阳110016)

摘要本文描述了GIS的特点,通过回顾GIS的国内外发展历程,对GIS技术的今后发展进行了展望并分析当前GIS的发展趋势及其主要应用的领域。

关键词GIS特点发展趋势

地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是为特定的应用目标而建立的空间信息系统,是在计算机软件、硬件及网络支持下,对有关空间数据进行预处理、输入、存储、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。

1.GIS的特点

1.1数据存储量小

数据存储是将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储设备上。空间数据存储与管理是GIS数据管理的核心,各种图形或图像信息都以严密的逻辑结构存放于空间数据库中,属性数据的管理一般直接利用商用关系数据库软件,如Oracle、SQL、Server。

1.2标准化和数字化

将多信息源的空间数据和统计数据进行分级、分类、规格化和标准化,通过人机交互方式来选择显示的对象与形式,对于图形数据,根据要素的信息量和密集程度,可选择放大或缩小显示。数据输出系统处理分析,可以直接提供给用户各种地图、图表、数据报表或文字报告等,便于进行社会经济和自然资源、环境等要素之间的对比和相关分析。

1.3多维结构

在二维空间编码基础上,实现多专题的第三维信息结构的组合,并按时间序列延续,从而使它具有信息存贮、更新和转换能力,为决策部门提供实时显示和多层次分析的方便。这显然是常规二维或二维半的地形图所不具备的。

1.4具有空间查询与分析特点

从GIS数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象,主要包括图形查询、属性查询、图形与属性互查、地址匹配等。空间分析是对空间数据的分析技术,可以实现缓冲分析、叠加分析、网络分析,空间插值、统计分析等功能,来解决用户的实际问题,如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等。纽约市曾经对其数据库进行了调查,发现有80%以上的信息图为地理信息或与地理信息有关。

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。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。

但是,随着信息技术,尤其是计算机技术的快速发展、数字地球(Digital Earth)的提出与实施,以及GIS的应用深度的不断深入和广度的扩大,GIS正处于急剧变化与发展之中,并对GIS提出了许多新的要求。一方面,计算机的进步、信息网的发展和利用等技术上的突破,使得以数字形式表示信息更加容易,另一方面,地理信息仍滞后于其它更适合于以数字形式表示的信息,例如数字和文本。因此,地理信息的使用,又存在一定的困难和障碍,如果这些障碍能够妥善解决,GIS的应用将会取得突飞猛进的发展。

3.地理信息系统(GIS)的展望

3.1GIS将往高维化发展

GIS在矿山与地质领域的应用受到很大限制的重要原因是其在处理三维问题上的不足。现有的GIS软件虽然可以用数字高程模型来处理空间实体的高程坐标,但是由于他们无法建立空间实体的三维拓扑关系,使得很多真三维操作难以实现,因而人们将现有的GIS称为二维GIS或2.5维GIS。矿山、地质以及气象、环境、地球物理、水文等众多的应用领域都需要三维GIS平台来支持他们大量的真三维操作。空间可视化技术是指在动态、时空变换、多维的可交互的地图条件下探索视觉效果和提高视觉效果的技术。虚拟现实(VR)技术,也称虚拟环境和人工现实,已在游戏中成功使用。运用空间可视化技术和虚拟现实技术进行地形环境仿真,真实再现地景,用于交互式观察和分析,提高对地形环境的认知效果,是今后三维GIS可视化发展的一个重点。

四维GIS(4DGIS)一般是指在原有的三维GIS基础上加入时间变量而构成的GIS。许多人认为地质特征是不变的,但实际上大部分地质特征是动态的、变化的,不是所有地质情况都是变化缓慢的,水灾、地震、暴风雨以及滑坡都会使局部地质条件发生快速而巨大的变化。地质学家对4D(立体3D加上时间第4D)的空间——时间模型尤感兴趣。但是,增加一维将带来很大的问题。比如数据量的几何级数增长,致使数据的采集、存取、处理都带来一系列的问题。不过,这些问题可以在计算机技术、数据库技术以及相关电子技术的发展而得到解决。因此,如何设计4DGIS并运用它来描述和处理地理对象的时态特征是一个重要的发展领域。

3.2GIS将更加网络化、智能化和集成化

随着Internet/Intrannet的迅速发展,利用Internet技术在Web上发布空间数据或用户通过Internet浏览空间数据是GIS发展的必须趋势。事实上,万维网(WWW)已经成为GIS的新的操作平台。不过由于万维网技术还很年轻,有着很大的发展空间,这也会WebGIS 带来很好的发展机遇。

虽然GIS经过多年的发展已逐渐成熟,但其应用还主要停留在数据库、空间叠加分析上,缺乏知识处理能力和推理能力。可以预见,智能GIS将得到很好的发展,从而更好地服务于社会和人类。智能GIS是指与专家系统(ExpertSystem简称ES)、神经网络、遗传算法

等相结合的GIS,它实际上是基于知识的专家系统在GIS中的应用,它将在解决如城市规划与管理、交通运输管理、生态环境管理等问题时起到非常重要的作用。

3.3移动GIS发展

它不存在与服务器的交互,是一种离线运行模式,是GIS、GPS、移动通信、互联网服务、多媒体技术等的集成。

地理信息系统作为一门应用性很强的综合性学科,它是由地理信息科学、地理学、地球系统学、管理学、市场学、遥感技术、全球定位技术、电子计算机技术和通讯技术等科学技术相互渗透而发展起来的一门新兴边缘学科。GIS是在同这些技术集成中体现它的价值,随着这些相关学科和技术的发展,GIS必将得到发展。我相信,随着现代科学技术的不断发展,会促进GIS更好更快地发展。可以想象,在不久的将来,我们可以花很少的钱,就可以买到一个GIS应用系统设备,它的大小如同一块手表,但功能却很强大。探险者可以用它只身一人走出沙漠,士兵可以借助它实现单兵作战。

4.结语

上述这些GIS的发展趋势并不是孤立的,而是相互影响、相互促进,它涉及多学科的相互渗透、相互支撑。其目的就是促进地理信息产业的建设与发展,更好地为人类了解和保护人类赖以生存的环境服务。面对今天的计算机技术的快速发展,面对GIS充满生机与活力的前景,我们应该进一步面向世界、抓住机遇、探索规律、促进GIS技术与产业的发展。可以预见,随着计算机技术的发展,信息高速公路的建成,一个以地理信息系统为平台,以信息高速公路为纽带的“数字地球”,必将为人类信息交流与共享提供一种全新的方式。

【参考文献】

[1]李德仁.关于地理信息理论的若干思考.地理信息世界.1996

[2]吴信才.地理信息系统的基本技术与发展动态.地球科学.1998

[3]钟耳顺.地理信息系统技术开发、应用与产品.中外科技信息.1998

[4]国家测绘局职业技能鉴定指导中心注册测绘师资格考试辅导教材测绘出版社.2009

浅析GIS的特点及发展历程与趋势

浅析GIS的特点及发展历程与趋势

作者:唐丹丹

作者单位:沈阳经纬数码科技有限公司

刊名:

城市建设理论研究(电子版)

英文刊名:ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu

年,卷(期):2011(17)

引用本文格式:唐丹丹浅析GIS的特点及发展历程与趋势[期刊论文]-城市建设理论研究(电子版) 2011(17)