GIS應用與發展趨勢研究

（天津師范大學 天津 300387）

0 引言

隨著我國經濟不斷發展，各行各業變得更加科技化。GIS在我國生產方面有著極為重要的作用，只有讓GIS更加全面完善，我國經濟發展才有更多競爭優勢。當前GIS與子女技術結合越來越緊密，在提高工作效率的同時也為生產生活增加了便利。而GIS目前在我國仍處于發展初階段，與西方技術發達國家存在客觀差異，因此對GIS的基本技術應用進行全面探索與分析，對其最新發展動態進行一定預測與分析，對我國GIS的發展具有重要意義。

1 GIS概述

GIS是通過獲取、檢索及分析顯示數據的方式來建立的數據庫管理系統。在運行方式上有遙感與非遙感兩種數據信息手段，通過對確定的空間位置進行信息采集，再對空間實體進行處理，從而實現實體信息數據化，為實現計算機實體數據處理提供便利。最早是加拿大人于1962年提出，并于近年傳入我國。由于GIS可通過衛星遙感定位系統來實現實體數據化，從而極大降低了人工信息采集難度及勞動強度，提升了數據精度，也為我國城市現代化建設提供了必要的數據保障。

目前，GIS提升的主要標志是把計算機技術作為主要核心，是一種先進的系統處理的方法和策略。GIS在國防、交通運輸、環境保護等方面都在不斷普及使用。GIS在設計過程中有效地融合了地圖及數據庫等各種不同的技術，從而形成了一個較為獨立、相當廣泛的探索領域。

2 GIS主要研究內容

2.1 數據獲取

包括數據采集與輸入，將原始數據進行處理并輸入系統，轉換為系統可識別的內部數據，在此過程中需將原始數據進行大量換算，才能滿足GIS發展需要。傳統GIS輸入數據是通過掃描及數字化系統，但數字化效率低、投入成本高，掃描無法立即轉換為其所需基本屬性形式。目前普遍使用矢量方法來進行交互式識別，GIS中結合了多種圖像處理技術，且都有處理圖像的子系統。數據獲取的具體方式也能根據這些功能進行選擇。GIS能有效定位地球表面任一點，因此在環境監測、管理方面都有重要影響。

2.2 數據存儲

GIS以柵格及矢量存儲數據，但在與多媒體結合的時代，數據存儲類型增多，合理存儲海量圖文地理信息已經成為GIS發展要解決的問題。隨著移動儲存空間的加大，光盤存儲和讀取速度不斷提高，GIS存儲空間有效性得到改善。

2.3 數據處理與分析

數據處理與分析是GIS核心內容，主要表現在兩方面：一，對于所有輸入數據進行有效性檢驗，確保數據符合系統所需標準，同時檢驗輸入各部分數據的關系是否存在一定邏輯性。二，整理系統中的圖形工具，整理數據效果與GIS分析效果直接相關，比較常用的操作有矢量數據地圖與拼接地圖，通過對數據進行質量檢查糾正，使其滿足GIS各種應用要求，進一步從已知地理數據中發現隱含的重要結論，從而解決實際問題。

3 地理信息系統技術主要應用

3.1 城鄉規劃建設

城鄉規劃建設不但涉及人口、環境、交通、金融等方面內容，同時還包含教育、文化及資源等，需要大量地理交通數據，而充分應用GIS具備的數據庫管理，不僅能將有效數據和信息集合到一起，也可為城鄉規劃建設提供更加準確的信息，進行城市之間的開發和規劃，對城市建設中的環境質量、道路規劃以及公共設施分配等起到一個實時監測作用，同時也可提供空間搜尋方法，使信息疊加在一起，確保城市規劃建設更加準確科學。GIS成為了城鄉規劃建設中的一個重要的手段和信息檢索工具，為城鄉建設工作的展開貢獻了力量。

3.2 土地調查

土地調查涉及數據包含各個方面，如房屋地理位置、所屬地區名稱、面積、類型、權屬、地價等等，都會涉及大量數據內容，通過充分的應用GIS，可對以上內容相關數據進行統一收集操作，用戶有需要時，在第一時間為其提供可靠信息，從而使土地的調查變得更加的科學可靠。在土地調查領域，GIS應用最為廣泛。

3.3 農業管理

GIS通過疊加不同圖層，并對不同要素進行綜合分析，在土地的參數分析以及土壤成分的研究中發揮巨大作用，構建起一套以地理信息為基礎的農業管理系統。有效完成土壤劃分以及施肥處方圖，管理土壤參數，及時反饋各項變動數據，對于農作物產值估算以及病蟲害風險推算等方面發揮重要作用，在農業資源監測及土地資源監測等方面也有很大的發展空間為實際農業決策提供可靠數據支持。

3.4 林業管理

隨著GIS的在林業上的應用，精準林業不斷發展，利用現代化技術建立現代化林業體系，從而最大限度發揮森林的生態、經濟、社會效益。其在森林資源數據采集和更新速度越來越快，通過有效手段做到動態管理和監測，可以做到更真實、更直觀的體現森林資源的變化及趨勢。在森林火災的預防和撲救、病蟲害防治等方面的作用越來越重要，逐漸成為核心技術，利用GIS的科學精準方法，實現預防為主，防治結合的森防體系。森林資源的分類經營GIS的介入下，變得更加普遍和合理，能夠做到分類更加科學和客觀，為各級決策部門和生產單位提供可操作的森林分類經營策略及科學理論。

3.5 交通運輸管理

交通部門在實行工作過程中，往往都應用交通GIS，包括圖像制作，編輯以及測量等功能，主要是對空間數據屬性進行錄入和儲存，并制成相應的圖像。交通GIS還可以對某一段地形展開動態分析，從而提出路徑優化對策，規劃出最為合理的路徑，不僅節省了工作時間，也提升了工作效率。

4 地理信息系統發展趨勢

4.1 GIS與大數據

地理信息產業具有巨大的發展潛力，依靠大數據，其收集數據的容量及速率均有大幅提升。龐大的數據匯成的信息系統相對于以往更加精細、完整，現代GIS必須依靠現代測繪技術、現代信息技術，因此離不開大數據。大數據使得GIS進入現代化的數據收集、存儲與分析階段，從宏觀掌握地理信息，從大數據的變動總結出其發展趨勢及變化特征。大數據增加了信息可信度，能夠完成地理信息局部與宏觀的相互印證，為GIS的系統化與精細化實現提供數據支持。

4.2 GIS與云計算

基于云計算的GIS平臺是一種共享平臺。云計算架構底層是共享地理信息數據，即地理信息基礎資源池。在云計算架構中，關鍵問題是解決信息共享、服務共享的問題。硬件資源通過網絡整合形成資源池可解決這一難題，同時可增強計算能力，實現服務的快速檢索和匹配，最終為用戶提供所需服務。目前研究結果表明，地理信息服務可采用如下4種模式進行。

（1）基于網絡服務的地理信息共享和空間數據互操作服務模式。其軟件應用程序采用統一資源標識符進行標識。

（2）基于網格服務的信息資源共享和協同解決問題服務模式。它采用網格服務描述語言來描述服務，所有網格節點的資源統一以服務的方式對外提供。

（3）基于云端一體化的地理信息服務模式。它利用云計算簡單而強大的計算能力，該模式的體系結構可分為基礎 設施層、平臺層、軟件層和應用層4個層次。

（4）基于網格計算與云計算的“混合式”地理信息服務模式。它充分發揮網格集成和彈性云服務的優勢，最大限度縮短從地理信息獲取到提供地理信息服務的周期，包括網格集成、彈性云服務和用戶應用3個層次。

4.3 GIS與互聯網

WebGIS利用Internet技術，通過互聯網絡對地理空間數據進行發布，實現基于互聯網的地理空間信息應用。GIS利用Web技術得以擴展，普通用戶可通過通用 Web瀏覽器瀏覽WebGIS中的空間信息，進行空間查詢分析等。如基于網頁端的地圖服務，氣象局、地質局等基于WebGIS提供的數據發布服務。

空間數據庫中的信息便于檢索查詢，WebGIS根據空間數據庫中的數據結合互聯網資源建立各個領域的專用模型。利用這些模型可以直觀、清晰地分析數據，方便對特殊地理問題進行研究。總而言之，WebGIS高速發展，其發展前景被業內廣泛看好，有可能成為未來高科技領域的關鍵技術。

5 結束語

綜上所述，目前我國GIS發展迅速，能夠進行數據獲取、存儲、處理與分析，有效解決問題。GIS也廣泛應用于生產生活各方面，對城鄉規劃建設、土地調查、農林業管理、交通運輸等具有重要實踐作用。與互聯網、大數據、云計算的結合成為其未來發展趨勢。在社會不斷的發展過程當中，GIS將會漸漸成為科技領域的核心技術，獲得更加普遍的使用。