地理信息系统与数字地球

第17卷　第1期

2001年3月福建师范大学学报(自然科学版)Jour nal of F ujia n T eacher s U niv er sity (N atural Science )V ol.17　N o.1M ar.2001文章编号:1000-5277(2001)01-0099-04

地图、地理信息系统与数字地球

陈逢珍,林志垒,林文鹏

(福建师范大学地理科学学院,福建福州　350007) 摘要:论述了传统模拟地图的特点及局限性,并在此基础上分析了地理信息系统对地图学的挑战以及数

字地球的到来对地图学、地理信息系统的挑战.

关键词:传统模拟地图;地理信息系统;数字地球

中图分类号:P 28 文献标识码:A

随着人造卫星的出现及计算机的普遍使用,人类已进入信息化时代.信息革命的浪潮正以排山倒海之势冲击着整个人类社会,也冲击着历史悠久的地图学.空间信息的表达和传输由地图—GIS —数字地球,经历了五千多年,充分体现了科学技术的进步和人类社会的发展历程.本文从三个层次剖析数字地球的到来对地图学、地理信息系统发展的影响,以及它们之间的关系.

1　传统模拟地图

传统模拟地图经过几个世纪的发展变化,其功能逐渐完善.传统模拟地图是地理信息的载体,是地理信息传输的工具,是地理环境的形象符号模型的思想已被越来越多的人所认识.长期以来,它被称为地理学的第二语言,广泛应用在地理学及相关学科的研究中,应用在国民经济建设和国防建设中.人们不仅将采集的地理信息用图型符号存储在地图中,而且将地图作为信息源,从中提取大量地理信息,借助地图分析解决政治、军事、经济、科学、文化以及生活中的各类问题.地图已经成为国家基本建设、国防建设、军事指挥、国土规划、资源管理以及国民经济可持续发展不可缺少的工具.

1.1　传统模拟地图的特性

传统模拟地图的三大基本特性是:严密的数学法则、科学的地图概括、形象的图型符号语言[1].数学法则解决了地球体(或地球体的一部分)在有限地图平面上的显示,形成了地球面上的点与地图平面上的点一一对应的数学关系,为地理信息的平面显示奠定了基础.地图概括科学地压缩了制图区的地理信息,实现了地理信息有选择、有简化的分类和分级显示,保证了地图的清晰性.图型符号语言将经过概括处理的地理信息符号化,并应用地图符号形状、尺寸、结构、色彩的变化,建立地理信息与图型符号语言之间的约定与联想,增强地图的直观性.这些基本特性揭示了传统模拟地图的内涵和本质.

1.2　传统模拟地图的局限性

传统模拟地图的局限性主要表现在:信息滞后、存储受限、传输方式单一、模拟能力有限、信息提取分析速度慢.

传统模拟地图的制作严格遵循手工制图工艺,其生产过程复杂,成图速度慢、周期长、信息更新

作者简介:陈逢珍,(1942—　),女,湖南郴州人,教授.

基金项目:福建省自然科学基金资助项目(M B2084)收稿日期:2000-08-16

100福建师范大学学报(自然科学版) 2001年　

慢.人们从传统地图上提取的往往是滞后的地理信息,现势性差,势必造成应用上的局限性.

传统模拟地图采用地图符号系统绘(印)制在平面介质(纸、聚脂薄膜、纺织品)上,图形符号语言是传统地图存储、传输信息的唯一形式.

传统模拟地图是客观世界的物质模型.它用二维的平面表达具有立体空间的地理环境,用有限的图幅来展示几乎是无限内容的大千世界.受图型符号语言及传统模拟地图形式的限制,在同一地图上难以显示同一地图要素的多种分类及其指标体系,也难以充分展示丰富的地理信息在数量、质量方面的时空变化特点及规律.

应用传统模拟地图提取地理信息并加以分析研究,是人们认识客观世界的惯用方法.在计算机制图设备问世之前,地理信息采集只能依赖于简单的仪器和手工操作,庞大的量算往往使有些分析无法进行.在信息处理分析过程中,常常需要进行技术操作,例如提取专题要素绘制风玫瑰图,沿特定线绘剖面图,对局部地形画立体地图,或者对同一区域不同专题地图的匹配叠加等.这些操作对于传统地图分析来说比较困难,速度、精度往往受人为限制.

2　地理信息系统

2.1　地理信息系统的特点

地理信息系统脱胎于地图,它与地图一样,也具有载负和传输地理信息的功能.地理信息系统与地图相比较具有以下几个特点:

(1)提高空间信息的几何精度.在地理信息系统中,地理信息以数字形式进行存储,这种存储方式可以保证所有地理信息的几何精度.

(2)扩大空间信息存储量.地理信息系统不受比例尺和图幅的限制,随计算机存储容量的不断扩大,数字地图中信息负载量不成问题.

(3)便于空间信息的转换和传输.传统地图由于采用的投影方式和比例尺不同,进行信息复合时极为麻烦;而地理信息系统可方便地统一由地理坐标来管理,按需要输出不同比例尺、不同投影、不同主题的地图.

(4)扩大地图制图功能.运用地理信息系统进行地图制图,自动化程度高,可以实现地图的快速更新,而且解决了手工地图制图中一些难以解决的问题.GIS提供的编辑模块能够准确地将相邻的两幅,甚至多幅地图完美无隙地拼接起来.此外还可解决难度较大的曲线内插、立体图绘制、连续剖面图绘制、晕渲图绘制等问题.

(5)便于精确、快速量算.在地理信息系统中,人们可以通过键盘或菜单输入方式直接精确而快速地进行量算.

(6)便于地图自动分析.在多层叠加分析、图形数据与属性数据共同分析、路径分析、动态监测、信息复合等方面,GIS比传统地图在速度、精度、可操作性等方面都具有明显的优越性.

2.2　地图在地理信息系统中的作用

60年代,地图开始以数字信息的新形式问世,随后产生了GIS,尽管GIS给制图业注入了新鲜血液,但GIS也离不开地图.

地图是获取GIS空间数据的源泉.遥感技术问世之前,各类空间数据只能从地图中获取,遥感技术高速发展的今天,地图仍然是空间数据的重要来源,也是一切属性数据、遥感数据空间定位的基础.

地图是GIS空间分析的基础.应用GIS进行资源动态监测、质量评价、环境虚拟、空间分析、确定最佳路径、进行规划决策、实施预测预报都离不开地图.地图分析的原理和方法是GIS分析应用的基础.

地图是GIS成果可视化的最佳形式.GIS庞大的分析功能可为社会提供各类科学研究结果.这些