地理信息系统在国内外应用现状

地理信息系统在国内外应用现状
作者：徐春平
来源：《中小企业管理与科技·学术版》2008年第05期
摘要：从GIS基本功能、构成特点出发归纳、总结GIS应用的几个方面，并详细举例说明GIS在国内外的应用现状。

关键词：地理信息系统空间测绘数据数学模型
地理信息系统（GIS）是在计算机软硬件支持下，以采集、存贮、管理、检索、分析和描述空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并回答用户问题等为主要任务的技术系统。

1地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件
地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。

通过对多因素的综合分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。

2地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。

一是利用GIS系统来处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。

目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。

在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。

1.地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，即以多种方式录入的地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。

2.GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用。

GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且还是现实世界模型，可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上，摸拟这些过程的发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以作出最优决策，避免和预防不良后果的发生。

3.GIS的空间查询和空间分析功能的应用。

为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息)，在建库时是分层处理的。

也就是说，根据数据的性质分类，性质相同或相近的归并一起，形成一个数据层。

这样GIS对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。

这种应用以原始图为输入，而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍与原始图一致。

因此，也可将其称为空间函数变换。

这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。

在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会(WWF)采用GIS软件ARC/INFO作为“老虎与人类”保护项目的主要技术工具。

利用ARC/INFO空间分析功能，WWF已找到新的方法来帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。

4.GIS的输出功能在地图制图中的应用。

地理信息系统的发展是从地图制图开始的，因而GIS的主要功能之一用于地图制图，建立地图数据库。

与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。

5.运用GIS系统，建立起专题信息系统和区域信息系统。

专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局GIS系统等等。

这类信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。

6.地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。

遥感数据是地理信息系统重要信息源。

其实目前大多数GIS系统已揉进图像处理功能，并把它作为其一个子模块。

这种应用如海湾战争期间，美国国防制图局GIS实时服务，为战争需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术处理，处理卫星和高低侦察机实时获得战场数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。

7.应用GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。

如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”，这个系统中，分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等，其中地质变量信息提取模块使用了MAPGIS中基本输入函数、空间功能分析函数，目前这个系统已初具皱形。

8.GIS中属性数据的综合及融合。

在现有的GIS中，属性数据只是用于检索和查询，或进行简单的统计，难以深入的分析，难以发掘隐含在其中的模式和规律。

在众多项的属性数据中，有时将几个属性项的属性数值加以综合，构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值，这种综合不是综合前属性数据值的简单反映，也不是它们的孤立集合，而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析，用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。

用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系；在以构造为主要控矿因素的内生矿产中，用断裂的优益度来评价每个网格单元是否有利储矿；用中心对称度来研究和圈定古火山机构、小型等轴状隐伏侵入体等具有放射状断裂体系的环形构造。

数据融合的概念始于70年代，但直接促其迅速发展的是进入90年代以后，最初以军事应用为目的的数据融合技术现今亦用于工业和农业。

我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，引进数据融合技术，融合GIS的属性数据，进行地质异常单元的圈定与评价。

利用GIS对空间数据强大的显示功能，显示其结果。

我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，如前面所述，求出各网格单元的各属性项的属性数据值(即各变量值)，我们知道，地学数据是典型的多源空间数据，它们的量刚不一、形式多样；既有定量数据、又有定性文字描述数据，因此在数据融合前，必须统一量刚、把定性数据定量化，然后筛选出独立、有用的变量(包括综合变量)，选择相应的数学模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型单元，确定地质异常临界值大小，根据它对未知单元进行异常圈定和异常评价，最后利用GIS其显示结果。

通过GIS 空间叠加分析，对其属性数据值的预处理、筛选、数据融合，利用GIS管理、显示，使其结果的应用范围与利用价值大大提高。

总之，GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。