GIS地理信息系統及其應用

高敏

摘要：本文通過對GIS的功能及要求詳盡分析，闡述了GIS系統構成領域。

關鍵詞：地理信息系統功能領域

地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）又稱空間信息系統（Spatial Information System），它所處理的對象是我們人類社會賴以生成的地球三維空間中的物體。實際上，GIS的空間分析功能是它與CAD、MIS等系統的主要區別之一，也是GIS理論和技術方法發展的動力。

1、地理信息系統的功能及要求

根據地理信息系統的功能和應用， GIS的定義主要有如下4種：面向數據處理過程的定義，地理信息系統是一個具有輸入、存儲、查詢、分析和輸出地理數據的計算機系統；面向專題應用的定義，根據處理信息的類型來定義地理信息系統，如房地產管理信息系統，土地管理信息系統，城市交通管理信息系統，資源開采管理信 息系統等；工具箱定義，這種定義基于軟件系統分析的觀點，認為地理信息系統包括各種復雜的處理空間數據的計算機程序和各種算法。工具箱定義系統地描述了地理信息系統應具備的功能，這為軟件系統的評價提供了基本的技術指標；數據庫定義，強調分析工具與數據庫管理系統的聯接。一個通用的地理信息系統可以看成是許多特殊的空間分析方法與數據庫管理系統的結合。

顯然，上述四種定義都具有局限性，并未全面反映地理信息系統的內涵。考慮到地理信息系統與數據庫、CAD等理論和技術的區別，筆者認為，地理信息系統是由計算機軟硬件、地理數據和用戶組成的，通過對地理數據的采集、輸入、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為資源管理、環境保護、災害監測、城市管理等領域應用服務的系統，是計算機科學、遙感與航測技術、計算機圖形學、計算機輔助設計、應用數學、地理學、地質學等學科綜合發展的產物。

如在城市和區域的信息管理中，一方面要求數據項的選擇應符合區域模型，要素過多會拖長系統建立和數據更新周期，失去動態性特點；要素不足，不利于全面的綜合分析。此外，區域地理要素既相互關聯，在形態和類型上又很不一致，既有具體的，又有抽象的，GIS數據結構要適合于各種形態，要素之間的地理關系也力求在數據結構中得到正確的反映，數據庫要具有開放性。

另一方面要求地理區域具有層次性，因此對于區域信息管理也必須按照區域等級系統劃分為不同的層次，具有不同的精度。對于較大尺度的地理區域，信息量較大，在GIS中要求采用適用的編碼方法進行數據壓縮，減少冗余。為滿足區域綜合空間分析的要求，區域要素要按照共同的地理空間配準。

2、地理信息系統（GIS）的應用領域

2.1 土地資源管理

如土地資源管理中的地籍管理系統:地理信息系統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）。地籍信息管理系統的目標是完成土地調查、記、統計、評價，為地籍管理提供依據,為土地法律咨詢提供手段。在城鄉地籍管理領域，并建立了地籍管理系統、城鎮地籍管理信息系統、時域地籍信息系統、農村地籍管理信息系統、日常地籍管理信息系統。

2.2 環境保護

隨著經濟的發展，環境保護要從日益繁重的檔案管理、人工統計、手工制圖等工作中擺脫出來，需要有先進的信息管理技術，將基礎的調查數據、地理要素、專業圖件和科學試驗數據有效地管理起來，為統計分析、自動制圖和檔案更新服務。

紐約大學的Cinderby和Steve在其研究中指出，GIS技術與傳統的空間數據、心理地圖相合，能夠顯示出公眾對環境的洞察力、理解力以及人們如何利用資源，并通過案例研究強調GIS技術已經成為環境管理中不可缺少的部分。

2.3 在災害監測中的應用

在災害監測中的應用一個典型的案例：黃河三角洲地區的防洪減災研究表明，在地理信息系統支持下，通過建立大比例尺數字地形模型和獲取有關的空間和屬性數據，利用GIS的疊合操作和空間分析等功能，可以計算出若干個泄洪區域內的土地利用及其面積，比較不同泄洪區內房屋和財產損失等，可以確定泄洪區內人員撤退、財產轉移和救災物資供應的最佳路線，保證以最快的速度有效應付突發事件的發生。

2.4 城市管理

我國大城市數量居于世界前列，根據加快中心城市的規劃建設，加強城市建設決策科學化的要求，利用地理信息系統作為城市規劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。例如：北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎圖形數據，在此基礎上綜合疊加地下及地面的八大類管線（包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線）以及測量控制網，規劃路等基礎測繪信息，形成一個測繪數據的城市地下管線信息系統。從而實現了對地下管線信息的全面的現代化管理。為城市規劃設計與管理部門、市政工程設計與管理部門、城市交通部門與道路建設部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務。