测绘学概论论文(武汉大学)

从数据信息到智能生活

——浅谈对测绘学科研究方向之一——地理信息系统的认识与想法

引言：作为大一新生，在进入的大学第一个学期内，在《测绘学概论》这门课程的学习过程中，我有幸聆听了走在测绘学科学术最前沿的各位院士、教授的讲座，感受到了学术大家的风范。武大测绘学科走过了一个甲子，其研究之广博、积累之深厚自然是毋庸置疑的，通过这门课程，我从不同的视角、不同的研究方向对测绘学这门学科有了基本的认识。而在这些测绘学科研究方向中，“地理信息系统”是与我所在的资源与环境科学学院联系最为紧密，也是我最感兴趣的一部分，因此，在这门课程将要结束之际，我选择了浅述对此研究方向的认识和自己受生活启发产生的一些想法，作为对我所学与所思的一次小结。

摘要：测绘学是与我们生产生活联系极为紧密的学科，而地理信息系统要完成的首要任务，则是基于测绘学基础，使相关信息能够在经过一定处理之后更好的服务于我们的生产生活。本文首先浅述了GIS（Geographical Information System）作为一个重要分支与测绘学之间的联系，随后总结了GIS这一测绘学学科前沿研究方向的相关信息。最后，根据笔者对GIS的认识，基于一些参考文献，提出了一些关于GIS应用的想法。

关键词：测绘学；地理信息系统；大数据处理；智能应用

1. GIS与传统测绘学科的联系

1.1概述

作为一门新兴边缘学科，地理信息系统（GIS）近些年的发展突飞猛进，自1963年加拿大测量学家R．T．Tomlinson首次提出并建立了当时世界上第一个GIS系统——加拿大地理信息系统CGIS来，经过三十多年的快速发展，GIS已经在航空航天、石油、地籍调查与管理、电力、城镇规划和军事等众多领域得到了广泛的应用和推广。

GIS在面向未来测绘事业的发展前景，即向智能化、集成化、自动化和网络化发展，以便适合于不同测量工作者的各种需要。

GIS已经成为测绘工作者不可或缺的工具和重要的助手，GIS的发展也促进了测绘学科的发展走上了一个全新的数字时代。

1.2测绘对GIS发展的推动

自从上世纪50—60年代解析测图仪、机助测图系统、全站式测量仪器将测量结果以数字的形式直接输入电子计算机以来，GIS系统的空间数据的采集和更新，就已经具备了必要的条件基础。

世界上第一个GIS系统是由加拿大政府测量机构完成的。1978年，国际测量师联合会(FIG)规定，第三委员会的主要任务是研究地理信息系统。国际摄影测量学会(ISP)在1970—1980年期间对地理信息系统中的数字地形模型fDTM，从理论到实践整整研究了十年。而后，建立了专门工作组从事数字测图和GIS工作，并用GIS系统为测绘工作服务。可以说，测绘的发展，推动了GIS的发展。

1.3 GIS推动测绘的发展

测绘为GIS的数据采集和更新提供了丰富的数据源，但是常规的模拟方法是将测绘的结果表示在地形图上，这样就需要对地形图进行数字化即矢量化，以便能更好地被GIS系统识别、加工和存储。因此，随着GIS的发展，就要求测绘能实现及时地、快速地直接提供数字形式的数据。这样就促使常规的光学测量仪器向数字化测量仪器发展，导致了数字化测绘生产体系的建立，并推动GIS、全站式电子速测仪和数字摄影测量等技术的发展。

1.4面向未来测绘的GIS发展前景

1.4.1 GIS与GPS(全球卫星定位系统)和RS(遥感系统)的结合

GPS是一种利用卫星定位技术的快速、实时确定任一地面目标点空间坐标的系统，它与GIS的结合可以用来更新GIS的空间数据库。RS是GIS重要的数据库和数据更新的手段。这三者的结合是GIS发展的必然趋势。

1.4.2 GIS向网络化发展

由于空间某一点是很多信息的集合，对于研究人员和测绘工作者来说，了解更多的信息是一件非常困难的事情，这就要求GIS系统向网络化发展，以便实现资源共享，满足不同测量工作者的需求。总之，GIS的发展，必将是面向不同层次的测量工作者更易于学习和应用的系统，而且必将促进测绘事业的发展，适合于未来数字测绘事业的发展需要。

2.关于地理信息系统（GIS）

2.1地理信息系统的概念

2.1.1地理现象及其信息处理

地球表面表现出来的各种各样的地理现象代表了现实世界。地理信息系统即是人们通过对各种地理现象的观察、抽象、综合取舍，得到实体目标，然后对实体目标进行定义、编码、结构化和模型化，形成易于用计算机表达的空间对象，以数据形式存入计算机内。

人们首先对地理现象进行观察，然后人们对它进行分析、归类、抽象与综合取舍。在分析、归类和抽象过程中，为了便于计算机表达，人们总是把它分成几种几何类型，如点、线、面、体空间对象，再根据它的属性特征赋以它的分类编码。最后再根据一定的数据模型进行组织和存储。而地理信息系统的核心技术正是利用计算机表达和管理地理空间对象及其特征。

2.1.2地理信息系统的含义

地理信息系统( Geographical Information System，GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的信息系统。它主要涉及测绘学、地理学、遥感科学与技术、计算机科学与技术等。特别是计算机制图、数据库管理、摄影测量与遥感和计量地理学形成了GIS的理论和技术基础。

计算机制图偏重于图形处理与地图输出;数据库管理系统主要实现对图形和属性数据的存储、管理和查询检索; 摄影测量与遥感技术是对遥感图像进行处理和分析以提取专题信息的技术; 计量地理学主要利用GIS进行地理建模和地理分析。

2.2地理信息系统的发展

2.2.1地理信息系统的发展过程

20世纪50年代，由于计算机技术的发展，测绘工作者和地理工作者开始逐步利用计算机汇总各种来源的数据，借助计算机处理和分析这些数据，最后通过计算机输出一系列结果，作为决策过程的有用信息。

50年代末(1956年)，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，以后许多国家的土地测绘部门都相继发展了土地信息系统。60年代末，加拿大建立了世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统(CGIS)，用于自然资源的管理和规划。之后，美国哈佛大学研制出SYMAP系统软件。尽管当时的计算机水平不高，但GIS中机助制图能力较强，它能够实现地图的手扶跟踪数字化以及地图数据的拓扑编辑和分幅数据拼接等功能。

进入20世纪70年代以后，计算机技术的迅速发展，推动了计算机的普及应用。一些发达国家先后建立了各种专业的土地信息系统和地理信息系统。与此同时，一些商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎。据统计，70年代有300多个应用系统投入使用。这期间，许多大学研究机构开始重视GIS软件设计和研究。

20世纪80年代是GIS普及和推广应用的阶段。由于计算机技术的发展，推出了图形工作站和微机等性能价格比大为提高的新一代计算机。计算机网络的建立，使地理信息的传输时效得到极大的提高。许多工业国家将土地信息系统作为有关部门的必备工具，投入日常运转。与卫星遥感技术相结合，GIS开始用于解决全球性问题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、全球气候与环境的变化监测等等。80年代中期，GIS 软件的研制与开发也取得了很大成绩，仅1989年市场上有报价的软件就有70多个，并且涌现出一些有代表性的GIS软件。

进入20世纪90年代以后，随着微机和Windows的迅速发展以及图形工作站性能价格比的进一步提高，计算机在全世界迅速普及，一些基于Windows的桌面GIS软件将GIS 带入到各行各业，使地理信息系统得到广泛应用。

目前，无论是国外还是国内，地理信息系统都得到普及应用，成功的应用实例不胜枚举。

2.2.2当代地理信息系统的进展

当代地理信息系统在技术方面的进展主要表现在组件GIS、互联网GIS、多维动态GIS、移动GIS和地理信息共享与互操作等方面。

1.组件GIS