淺談地理信息系統(tǒng)的功能及應(yīng)用

高元勇 丁小兵

【摘 要】近幾年來，地理信息系統(tǒng)無論是在理論上還是應(yīng)用上都處在一個(gè)飛速發(fā)展的階段。GIS被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的建模和決策支持，地理信息成為信息時(shí)代重要的組成部分之一。作為一名資深的測量工作者，淺談地理信息系統(tǒng)的功能及應(yīng)用，對今后的實(shí)地測量工作和日常科研工作都將起到很重要的促進(jìn)作用，而且對于其他學(xué)科的借鑒意義也顯得較為重要。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng) 功能 應(yīng)用

1 地理信息系統(tǒng)的功能

（1）數(shù)據(jù)獲取：地理空間數(shù)據(jù)是 GIS 的血液，整個(gè)GIS的建立都是圍繞著空間數(shù)據(jù)來進(jìn)行，所以數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進(jìn)行的任務(wù)。

數(shù)據(jù)獲取可以有多種實(shí)現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字測量等等。其中已有地圖的矢量化，是目前被廣泛采用的手段，但也是最耗費(fèi)人力資源的工作。鑒于GIS的數(shù)據(jù)類型不同，其數(shù)據(jù)輸入可分以下三類：1）一般的圖形數(shù)據(jù)輸入：CAD圖形一般通過數(shù)字化儀輸入和掃描儀輸入。這主要包括了上面提到的已有地圖通過掃描數(shù)字化得到二值影像、灰度影響、彩色影像，然后通過人工轉(zhuǎn)化為GIS軟件可處理的矢量數(shù)據(jù)等格式。2）柵格數(shù)據(jù)的輸入：柵格數(shù)據(jù)包括各種遙感攝影得到的數(shù)據(jù)、航拍影像數(shù)據(jù)、各種傾斜攝影圖像數(shù)據(jù)、航空雷達(dá)數(shù)據(jù)等等。3）屬性數(shù)據(jù)：屬性數(shù)據(jù)是用來描述對象特征的，多為字符串和數(shù)字，通常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。一般采用鍵盤輸入，方式有兩種：①對圖形直接輸入；②預(yù)先建立屬性表輸入屬性，或從其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入屬性，然后根據(jù)關(guān)鍵字與圖形數(shù)據(jù)自動聯(lián)結(jié)。

（2）數(shù)據(jù)檢驗(yàn)：數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，是保證工程精度和可靠性的保障。主要是指通過直觀觀測和理論分析等對采集并輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查和糾正、空間拓?fù)潢P(guān)系的建立以及圖形整飾等，為接下來要做的服務(wù)模塊做基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩方面的檢驗(yàn)。圖形數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)主要有查詢并改正拓?fù)潢P(guān)系、圖形內(nèi)各元素編輯、圖形整飾、圖形與圖形之間的拼接、投影帶轉(zhuǎn)換等功能。屬性數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)往往與數(shù)據(jù)管理結(jié)合在一起，進(jìn)行檢驗(yàn)。

（3）數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)管理是在數(shù)據(jù)輸入無誤的情況下，按照用戶要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。它涉及地理元素的空間位置、通過給其制定域，便于計(jì)算機(jī)處理和系統(tǒng)用戶理解等。對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，有很多人也叫他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它的內(nèi)容主要是數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和選擇、數(shù)據(jù)的分類，數(shù)據(jù)的銜接，數(shù)據(jù)的分析，數(shù)據(jù)的整體整飾等。其中的空間數(shù)據(jù)庫管理是GIS的核心部分，也是他優(yōu)于其他軟件的部分，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)給定相應(yīng)的域貯于空間數(shù)據(jù)庫中。空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式一般有三種，一種是矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)和矢量柵格混合數(shù)據(jù)。地圖圖幅庫的管理：很多情況下，測量或者工作區(qū)域都是由很多圖幅組成，要對這些圖幅進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并且查詢和分析，就形成了地圖圖幅庫的管理，它形成的主要功能有圖幅的入庫、圖幅刪除、相鄰圖幅拼接、跨圖幅條件檢索、圖幅的維護(hù)等。

（4）空間數(shù)據(jù)查詢與分析：空間數(shù)據(jù)查詢與分析是GIS系統(tǒng)最重要的功能之一，也是GIS系統(tǒng)區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征，它大大增強(qiáng)了地圖圖形信息以及各種專業(yè)信息的利用深度和廣度，用戶可以通過查詢結(jié)合自身，得出很多自己想要的東西和知識。對想要的事物進(jìn)行綜合評價(jià)，對要做的事情綜合規(guī)劃，對很多重大問題做出決策依據(jù)，對一些事物發(fā)展方向及結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。空間數(shù)據(jù)查詢包括圖形查詢，屬性查詢，圖形和屬性交叉查詢，比較直接和簡單。收到大多數(shù)人的選擇。空間數(shù)據(jù)分析是對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列運(yùn)算和查詢，給人們省去自己計(jì)算的過程。

2 GIS系統(tǒng)的主要特征

（1）系統(tǒng)內(nèi)空間定位特征：系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)實(shí)體，通過對周邊地物及參考物體的聯(lián)系，得出這一實(shí)體的空間位置數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)做的完善，還可以得出直觀的三維立體圖像。

（2）二維及二維以上結(jié)構(gòu)特征：通過給定限制條件，和單一屬性提取，可以在原有二維的基礎(chǔ)上建立三維結(jié)構(gòu)和相互關(guān)聯(lián)的不同專題。

（3）時(shí)序特征：一般物體的相對關(guān)系會隨著時(shí)間的變化而變化。從這點(diǎn)出發(fā)首先對地理信息系統(tǒng)內(nèi)的這種具有區(qū)域性的、多層次的和動態(tài)變化的特征進(jìn)行研究，然后通過分析計(jì)算進(jìn)行掌握，這樣才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的人口數(shù)量、資源分布、環(huán)境等的綜合分析、管理和決策。GIS可以提供“多來源”、“多層次”、“多時(shí)態(tài)”、“快速度”、“深加工”、“多形式”、“多精度”的空間數(shù)據(jù)，從而具有了時(shí)序特點(diǎn)。

3 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）資源清查：資源清查是地理信息系統(tǒng)主要服務(wù)的一個(gè)板塊，在地理信息系統(tǒng)服務(wù)中在很大一部分比重。GIS可以將匯總上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，然后指定限制區(qū)域，通過多種條件組合，然后統(tǒng)計(jì)分析和原始數(shù)據(jù)快速再現(xiàn)。以礦權(quán)分布為例，可以輸出不同礦的分布位置，面積大小，界樁位置，以不同礦產(chǎn)類型劃分礦產(chǎn)分布群落，為資源的合理利用，規(guī)劃，開發(fā)，調(diào)度，管理提供科學(xué)依據(jù)。

（2）城鄉(xiāng)規(guī)劃：城鄉(xiāng)規(guī)劃是地理信息系統(tǒng)這兩年主要應(yīng)用的模塊，比如現(xiàn)在的農(nóng)村集體土地確權(quán)登記和農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確權(quán)登記，城鄉(xiāng)規(guī)劃中涉及的環(huán)境，人口，道路，民族，教育，文化，經(jīng)濟(jì)等多方面的大量數(shù)據(jù)，GIS系統(tǒng)整合這些數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的這些目標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價(jià)、環(huán)境質(zhì)量評價(jià)、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。所以利用GIS作為城鄉(xiāng)規(guī)劃、管理、分析工具具有十分重要的意義。

（3）各種災(zāi)害監(jiān)測：地質(zhì)災(zāi)害和人為災(zāi)害最近幾年被人們越來越重視，GIS通過整合大量數(shù)據(jù)可以預(yù)判事物發(fā)展規(guī)律，輸出事物存在的隱患。為人們提供各種災(zāi)害發(fā)生的概率及有效的預(yù)防方案。所以地理信息系統(tǒng)對于人們在災(zāi)害監(jiān)測中起到了很大的作用。

（4）環(huán)境管理：GIS系統(tǒng)內(nèi)儲存的大量數(shù)據(jù)，通過制定的查詢目的可以為環(huán)境管理部門提供環(huán)境管理想要的數(shù)據(jù)，其中包括報(bào)表統(tǒng)計(jì)，圖形編制，建立環(huán)境污染模型，為環(huán)境治理做科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

（5）宏觀決策：GIS利用擁有的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和分析，為國家宏觀決策提供依據(jù)。如系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。

4 結(jié)語

地理信息系統(tǒng)隨著“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國”等技術(shù)要求的提出，隨著“信息高速公路”的建設(shè)和它獨(dú)特的魅力所在，在我國以后的社會建設(shè)中會稱為一個(gè)重要的角色。相信隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)作為地球信息科學(xué)的一個(gè)重要組成部分，與經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的結(jié)合將更加緊密，它也必將為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、資源管理等各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)化、現(xiàn)代化發(fā)展發(fā)揮越來越大的作用。

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